拉曼光谱技术在病原菌感染诊断中的应用进展

快速准确诊断感染性疾病病原体是遏制超级细菌传播和抗生素滥用的重要防线。目前,临床病原菌感染诊断十分依赖于培养手段,导致检测周期长达数日,不但影响了患者的及时诊治,还间接导致抗生素的滥用。拉曼光谱技术是一种无损、高灵敏的分子指纹图谱检测技术,近年来在生物学领域得到广泛应用,其具有的免培养、快速、高特异性、低成本等优点为病原菌感染的诊断提供了新方案。本文阐述了拉曼光谱技术的原理和特点,综述了其在病原菌鉴定和抗菌药物敏感性试验方面的应用进展。     

拉曼光谱检测微生物的研究方法和进展北大核心

快速准确地识别和鉴定微生物对于环境科、食品质量以及医学诊断等领域研究至关重要。拉曼光谱(Raman spectroscopy)已经被证明是一种能够实现微生物快速诊断的新技术,在提供微生物指纹图谱信息的同时,能够快速、非标记、无创、敏感地在固体和液体环境中实现微生物单细胞水平的检测。本文简单介绍了拉曼光谱的基本概念和原理,重点综述了拉曼光谱微生物检测应用中的样品处理方法及光谱数据处理方法。除此之外,本文概括了拉曼光谱在细菌、病毒和真菌中的应用,其中单独概括了拉曼在细菌快速鉴定和抗生素药敏检测中的应用。最后,本文阐述了拉曼光谱在微生物检测中的挑战和展望。     

非标记表面增强拉曼光谱在DNA检测中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种超灵敏的生化分析技术,已经被广泛运用于细胞、核酸、蛋白质等生物分子的检测,在生物医学领域表现出了巨大的应用潜力。近年来,将表面增强拉曼光谱技术应用于遗传物质DNA的精准检测,引起了人们广泛的关注。本文简要叙述了表面增强拉曼光谱技术的基本原理及其在DNA检测中的优势,主要介绍了非标记的DNA-SERS检测应用进展,其中包括本项目组的相关工作。研究表明,非标记DNA-SERS技术有望成为一种快速、准确的临床诊断方式。     

表面增强拉曼光谱技术在微生物鉴定中的应用进展

拉曼光谱自20世纪20年代被发现以来,经过近90年的发展,产生了许多分支。其中表面增强拉曼光谱是利用被测物质与粗糙金属表面的相互作用来提高拉曼光谱的信噪比,从而得到敏感度和精确度更高的图谱,可以将样品在不经过预处理的情况下对其进行快速检测。本文综述了表面增强拉曼光谱技术的原理、分类及鉴定特点,总结了该技术在食品、化学、医药、工业、病原等微生物学科的临床应用,进一步阐述了研究该技术的必要性和应用前景,旨在为从事该领域的科研人员提供参考依据。     

拉曼光谱技术在微生物学中的应用

拉曼光谱具有快速、灵敏、无损、实时监测等显著特点,在微生物学领域得到广泛应用。分别介绍共焦显微拉曼光谱、共振拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、拉曼成像、相干反斯托克斯拉曼光谱、激光镊子拉曼光谱和Raman-FISH的原理和特点,并重点总结和分析不同拉曼光谱技术在微生物的结构、化学组成,以及代谢过程等相关研究中的应用优势。合理利用这些技术在基础微生物、发酵微生物和微生物诊断等方面具有潜在的应用价值。     

饮用水中硫化物的表面增强拉曼光谱检测方法

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术,建立了一种对饮用水中硫化物快速筛查的方法。以自制纳米/胶体金为表面增强基底,并利用紫外-可见吸收光谱法和透射电镜(TEM)对该基底进行表征。待检样本经简单前处理,其中所含性质活泼的硫化物能与N,N-二乙基对苯二胺(DPD)反应生成亚甲基蓝类化合物,该化合物经衍生后,在低功率(100 m W)和短积分时间(500 ms)条件下直接测试其拉曼光谱,并通过与硫化物衍生物的标准拉曼图谱比对进行定性分析。硫化物衍生物的SERS化学信号大约在453 cm-1和458 cm-1两处,分别对应于亚甲基蓝化合物中C—N—C的不同振动模式。本方法能够准确筛查饮用水中硫化物,整个测试过程少于10 min,检测限为0. 02mg/L,能够满足国家标准的限量要求。该方法简单、快速,结果准确,可以作为一种高灵敏的快速筛查手段。     

食道癌组织表面增强拉曼光谱研究

本研究采用以金纳米粒子为增强基底的表面增强拉曼光谱技术对31位食道癌患者的62例食道组织样本进行分析,其中包含31例肿瘤组织与31例正常组织.食道癌组织和正常组织表面增强拉曼光谱之间存在明显差异.利用主成分分析和线性判别分析算法对采集的组织表面增强拉曼光谱进行诊断研究.利用主成分分析-线性判别分析统计分析方法得到诊断灵敏度与特异性分别为90.3%与90.3%.为验证所构建的主成分分析-线性判别分析算法的有效性,利用受试样品的工作特征曲线方法,对所构建的算法的有效性进行评价.通过对组织表面增强拉曼光谱谱峰归属分析可知,癌组织中蛋白质结构可能发生变化,磷脂质的相对含量下降;而氨基化合物、组蛋白、苯基丙氨酸和酪氨酸的相对含量出现上升.研究表明,以金纳米粒子为增强基底的表面增强拉曼光谱技术结合主成分分析-线性判别分析统计分析方法能够准确区分食道癌患者肿瘤与正常组织.食道癌组织表面增强拉曼光谱技术有望成为一种食道癌的临床诊断与筛查工具.     

SERS标记方法在生化分析中的应用

表面增强拉曼散射(SERS)标记方法结合现代生物标记方法与SERS光谱技术,使吸附到金或银等贵金属表面的标记分子的拉曼信号显著增强,并将其作为标记示踪信号,具有生物兼容性好、灵敏度高、分子特征性强和快速简便等优点,已成为新颖的标记示踪技术的研究热点之一。本文综述近年来SERS标记技术应用于基因分析、蛋白质检测、微生物检测、肿瘤靶向和小分子物质的最新进展,着重介绍蛋白质和小分子物质的检测,并展望了今后的发展方向。     

二甲基亚砜对离体猪皮肤组织的拉曼光谱的影响

拉曼光谱技术作为鉴定生物分子种类最有力的分析工具之一,具有快速、简单、无损、准确等优点.目前,拉曼光谱已被国内外学者广泛开展了在人体组织的应用研究,但由于生物组织具有高散射性,因此限制了拉曼光谱对其的检测深度.本文主要采用光透明剂--二甲基亚砜对组织拉曼光谱的影响进行研究,对离体猪皮组织的不同深度（100 μm,200 μm,300 μm,400 μm）拉曼光谱强度随处理前、后不同时间（0 min,10 min,20 min,30 min,60 min）的变化进行对比.结果发现,不管是经二甲基亚砜处理前还是后,都出现随着距猪皮组织表面的深度加深,其拉曼光谱强度都不断减少;同时发现各层猪皮组织随着处理后时间的加长,其特征峰的强度不断加强,信噪比逐渐提高,在处理后的60 min效果最好;而且出现了在经二甲亚砜处理前看不见的峰（1 126 cm-1和1 426 cm-1）.结果表明：5%DMSO对组织的处理能增强其拉曼光谱的强度,同时也能使拉曼光谱仪的信噪比提高,并且使组织谱图中特征峰也得到相应的增加.     

利用表面增强拉曼光谱技术分析温度及pH值对H1N1亚型流感病毒增殖的影响

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种基于纳米颗粒的拉曼光谱,可以高灵敏度地检测流感病毒等重要病原微生物,鉴定不同毒株间的差异。为了建立一种快速检测流感病毒SERS的方法,本实验利用SERS技术对流感病毒H1N1亚型不同毒株在不同温度和pH值的条件下进行了病毒毒价强弱的检测,将流感病毒样品与金纳米颗粒混合静置后用拉曼共聚焦显微镜进行激光扫描。结果显示在pH为7.2、温度为37℃的条件下3个H1N1亚型的毒株SERS检测结果显示均出现至少1个大于(或等于)3 000的峰值,该状态下病毒毒价最强,最适合病毒生长。另外,细胞生物学方法与SERS技术结果一致,检测中均表现出较好的稳定性和准确性。     

基于纳米信号标签的表面增强拉曼散射在病原菌检测中的应用

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Ranan scattering,SERS)技术由于其灵敏度高、检测速度快、高特异性和无损等优点,在病原菌检测领域受到了广泛的关注.主要总结了近年来基于纳米信号标签的SERS方法在检测病原菌领域中的研究进展,并介绍了多功能SERS检测平台的构建及在病原菌检测中的应用....     

表面增强拉曼光谱在食源性致病菌检测中的应用

近年来,食源性致病菌污染引起的食源性疾病暴发事件频繁发生,它不但危及消费者健康和生命,而且对个人、单位和社会都造成不同程度的经济损失。如何快速灵敏地检测食源性致病菌已成为控制食品安全问题的关键。最常规最经典的检测方法如铺板培养法、生化检测等,操作过程较为繁琐,而且非常耗时,难以满足食源性疾病预防控制的需要。随着表面增强拉曼光谱技术的发展,已经建立了很多食源性致病菌检测新技术。我们对目前食源性致病菌的表面增强拉曼检测方法进行归纳和综述,旨在为致病菌检测的深入应用提供参考。     

利用主成分分析法分析乳腺癌术后患者的血清表面增强拉曼光谱

为了探寻一种利用血清光谱检测诊断乳腺癌术后复发转移的方法,研究分析了10例乳腺癌术后复发转移患者与10例乳腺癌术后复查正常患者的血清表面增强拉曼光谱特征。首先从两组血清表面增强拉曼光谱特征峰的位移与峰强的变化上进行比较,发现其分子结构发生变化,脂类的有序性,糖质环境都发生了改变。然后基于Matlab,采用主成分分析法（Principal Component Analysis,PCA）,对上述两组患者血清的表面增强拉曼光谱的13个指标进行分析,发现区分两组患者的效果可以达到95%左右。     

基于单细菌共焦拉曼光谱的细菌快速检测

【背景】目前利用共焦拉曼光谱技术进行成像和成分鉴别方面的研究较多,但如何快速检测与鉴别多种细菌方面的研究较少。【目的】基于共焦拉曼光谱技术,建立一种在单细菌水平上实现病原微生物快速分类鉴定的方法。【方法】以大肠杆菌为研究对象,利用共焦拉曼光谱技术在单细菌水平上进行了激发波长的优化试验,并研究了大肠杆菌存放时间对单细菌拉曼光谱信息的影响。同时,对白色葡萄球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和铜绿假单胞菌进行了共焦拉曼光谱测试,并对5种细菌进行单细菌拉曼光谱的归属分析,设计共焦拉曼光谱技术结合支持向量机(support vector machine,SVM)模型学习算法,进行了5种细菌的快速分类鉴别。【结果】对于单细菌拉曼光谱探测,532、633和785 nm这3种常见的拉曼探测波长中,532 nm具有更好的激发效率和光谱信噪比。结合SVM模型对5种细菌的识别分类,SVM模型的灵敏度和特异性达到了96.00%以上,整体准确率为98.25%。不同存放时间下大肠杆菌拉曼光谱的重复性和稳定性都很好,且SVM模型匹配率均在90.00%以上。【结论】单细菌拉曼光谱结合SVM模型可对5种细菌进行快...     

激光拉曼光谱技术在生物分子DNA研究中的应用和进展

激光技术的兴起使拉曼光谱成为激光分析中最活跃的研究领域之一,已被广泛地用于物质成分的分析和分子结构的鉴定。本文综述了拉曼技术在DNA研究中近年来的最新进展,包括：DNA的常规拉曼光谱分析;DNA的激光共振拉曼光谱分析;DNA在金属表面或电极上吸附行为的表面增强拉曼光谱研究;DNA的傅立叶变换拉曼光谱研究等。并对拉曼光谱技术在DNA等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

功能红细胞研究的拉曼光谱技术与进展

红细胞在人体新陈代谢和物质运输方面起着非常重要的作用。作为一种无损、快速而灵敏的光谱学检测方法,拉曼光谱技术在生物医学领域的应用日渐广泛。本文综述了近年来拉曼光谱技术在红细胞及血红蛋白研究中的应用进展,详尽评述当前研究功能红细胞中较有优势的拉曼技术—显微拉曼光谱技术和光镊拉曼光谱技术,并对其技术的改进做出总结,以期为利用激光拉曼光谱研究红细胞提供较系统的参考。     

尿液表面增强拉曼光谱的初步研究

利用紫外与可见分光光度计测量银溶胶与尿液的吸收谱,采用拉曼光谱测量系统检测并研究分析了尿液加入银胶前后的拉曼光谱.基于表面增强技术,尿液的拉曼光谱信号得到显著增强,尿液中微弱的尿酸SERS信号被成功检测.文中对尿液的拉曼峰进行了谱峰归属,并分析了晨尿与夜尿的SERS谱.对晨尿的检测具有更高的可信度和信噪比.研究结果表明...     

MALDITOF MS快速检测病原菌耐药性的应用进展

基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDITOF MS)技术已经在病原菌鉴定上取得了非常理想的效果,具有流程简单、准确快速、高通量等优点,被越来越广泛地应用于临床微生物实验室中。作为一种快速、简便且经济的方法,MALDITOF MS在病原菌耐药性的临床检测方面也展现出巨大的潜力,是目前临床微生物学领域的一大研究热点。国内外已有许多基于MALDITOF MS检测病原菌耐药性的相关研究,并提出了多种不同的方法,本文将对病原菌耐药性的主要检测方法和原理进行综述。     

MALDI-TOF-MS在病原微生物鉴定中的研究进展

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)是鉴定多种致病性细菌的快速、可靠的方法,具有较好的稳定性和可重复性,在快速和准确性方面的总体表现明显好于传统的细菌生化鉴定方法。适合于一些致病菌的快速、高通量的检测和鉴定。综述MALDI-TOF-MS技术在普通病原菌、多血清型病原菌、非发酵性细菌,以及植物病原菌等病原微生物鉴定方面的最新研究进展。     

菜籽油中乐果农药残留表面增强拉曼光谱研究

本文以内壁吸附银纳米粒子的毛细玻璃管作为活性基底,以市售的乐果农药作为试验样品,用表面增强拉曼光谱技术在中性和酸性条件下对菜籽油中乐果农药残留进行检测。在中性条件下只能检测乐果农药浓度到200 mg/kg,而在酸性条件下可以检测乐果农药浓度到0. 1 mg/kg,已接近食品中最大农药残留量0. 05 mg/kg的国家安全标准。试验结果表明,在酸性条件下表面增强拉曼光谱可以作为检测菜籽油中乐果农药残留的一种有效方法。