生物组织拉曼光谱数据的统计分析

拉曼光谱技术在生命科学领域已取得较为广泛的研究与应用,如何从低信噪比、质量差的拉曼光谱信号提取并充分利用谱图中所含信息,对光谱后续分析、样品的归类等至关重要.本文首先明确了生物组织拉曼光谱统计分析中几个重要的概念,进而对拉曼光谱数据的预处理,光谱分析研究中较为常用的几种多元统计方法进行了归纳、对比与分析.     

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。     

激光拉曼光谱在蛋白质构象研究中的应用和进展

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。近年来拉曼光谱在蛋白质构象研究中的最新进展,涉及到拉曼光谱在非折叠蛋白质、蛋白质装配的特征描述,拉曼晶体学在实时监控蛋白质单晶中化学变化等方面的应用。另外,介绍了蛋白质拉曼光谱分析在生物技术中的应用现状。并对拉曼光谱技术在蛋白质等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

拉曼光谱在生物学领域的应用

随着人们对拉曼光谱技术研究的深入,拉曼光谱在生物学领域中得到越来越多的应用.综述了国内外拉曼光谱在生物学领域的应用进展,同时对其应用前景做出了展望.     

基于密度泛函理论方法的核酸碱基拉曼光谱研究

核酸碱基是核酸的重要组成部分,而拉曼光谱是研究分子结构的一种重要技术,利用拉曼光谱对核酸碱基分子进行研究对于研究核酸大分子的结构变化,以及核酸分子与小分子之间的作用具有重要的意义.本研究以表征核酸碱基的拉曼光谱为目的,利用密度泛函理论(density functional theory,DFT)的方法优化腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶的分子结构,对这5种核酸碱基的分子内化学键振动进行了量化计算并获得了理论拉曼光谱结果.利用计算结果对实验获得的碱基的固体拉曼光谱进行了表征,并且结合前人的研究结果对每种碱基的一些重要特征拉曼谱峰进行了细致的阐释,为进一步利用拉曼光谱研究核酸分子的结构信息奠定了理论基础.     

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.     

拉曼光谱在皮肤领域的研究进展

拉曼光谱是一种新型的光学检测技术,常用于材料鉴定。近年来,随着无创检测需求的增加,拉曼光谱逐渐应用于疾病诊断、物质鉴别等生物领域。综述了拉曼光谱在皮肤领域的研究进展,及其对皮肤组织成分鉴别和皮肤疾病诊断的价值,以期推动拉曼光谱广泛应用于皮肤病学的机理研究和临床诊断。     

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。     

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。     

基于光镊与拉曼光谱的红菇担孢子分析

拉曼光谱作为分子振动光谱,具有无损、无需试剂染色和快速方便的特点,在生物学领域的应用越来越广泛。拉曼镊子是光镊与拉曼光谱的结合,应用拉曼镊子技术收集单个红菇担孢子的拉曼光谱,分析单个担孢子的主要成分,不同的储存方法对担孢子成分的影响等。结果发现,单个担孢子的拉曼光谱反映了担孢子内含物的基本组成,红菇担孢子的孢内主要成分是脂类物质;不同种类的红菇担孢子的拉曼光谱基本相同,经过多年保存的孢子仍然保持其孢子内的主要成分不变。各随机选择10个担孢子的拉曼光谱进行主成分(PCA)判别分析,结果显示红菇属内不同种类的孢子无法区分。结果表明单孢子拉曼光谱可以应用于分析孢子内成分的变化,但应用于真菌分类的可能性有待进一步探索。     

振动光谱与蛋白质二级结构

红外光谱和拉曼光谱(统称分子振动光谱)应用于蛋白质构象研究经历了定性阶段和半定量阶段.近5年来,去卷积和二阶导教等提高分辨率方法以及曲线拟合方法的应用,使得振动光谱在定量计算蛋白质二级结构和监测蛋白质构象变化等方面取得突破性的进展,进入了定量化的阶段.     

多孔β—TCP生物陶瓷植入兔股骨后的拉曼光谱

以５１４．５ｎｍ和６３２．８ｎｍ激光激发,采用显微拉曼光谱和近红外傅里叶变换拉曼光谱分别研究了磷酸三钙（β－ＴＣＰ）生物陶瓷植入兔股骨后陶瓷、界面和兔股骨的拉曼光谱。对其拉曼光谱特征频率进行了初步的归属,叙述了可见光和近红外光谱的优缺点。在植入区和界面的拉曼光谱中,磷酸钙、胶原、蛋白质和脂类的拉曼特征频率同时出现,说明除磷酸钙外,还含有胶原、蛋白质和脂类,他们是有机骨基质主要组成。实验结果表明,生     

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。     

唇腺炎性病变组织的共聚焦显微拉曼光谱特征研究

目的:研究唇腺炎性病变组织的拉曼光谱指纹特征,为拉曼光谱技术临床鉴别诊断唇腺炎性病变提供理论基础。方法:收集舍格伦综合征病变唇腺30例、唇腺急性炎症组织18例及正常唇腺组织30例,应用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对唇腺组织进行拉曼光谱检测。应用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)及判别函数(Discrimination function analysis,DFA)对光谱数据进行分析,研究唇腺组织光谱指纹诊断价值。结果:唇腺炎症组织与正常组织光谱间存在光谱指纹差异,这些差异代表了某些蛋白、核酸及脂类物质等生物大分子发生改变。PCA-DFA分析发现这些差异性拉曼光谱具有鉴别诊断价值,可以区分不同唇腺组织,总体诊断准确率达91.8%,经交互验证后准确率为89.4%。结论:不同唇腺炎症组织及正常组织间拉曼光谱存在差异,不仅揭示生物大分子改变,还具有临床鉴别诊断价值。拉曼光谱技术在唇腺炎性病变组织鉴别诊断具有巨大应用潜力。     

拉曼光谱在胃癌诊断中的应用与研究进展

拉曼光谱是一种分子振动光谱技术,具有分子水平的肿瘤检测和诊断能力.胃癌是常见恶性肿瘤,经常到晚期才得到诊断,死亡率较高,而早期胃癌预后较好,因此胃癌早期检测和诊断显得尤为重要.文章介绍了拉曼光谱用于胃癌早期检测和诊断的应用,并综述其研究进展,结果认为拉曼光谱探针与内镜整合,将实现胃癌活体检测和诊断,极具临床应用价值.     

胃癌与萎缩性胃炎的血清拉曼光谱数据分析

利用激光诱导拉曼光谱技术,测定了萎缩性胃炎患者、胃癌患者血清的拉曼光谱。采用主成分分析法和判别分析法对拉曼光谱数据进行了分析和处理,得到辨别胃癌和萎缩性胃炎的准确率为92％。     

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...     

激光光谱技术在医学中的应用

本文介绍了激光荧光光谱,拉曼光谱、反射、透射光谱、光声光谱,热透镜光谱、电离光谱、皮秒光谱等光谱技术,以及它们在医学诊断、病理研究等方面的应用,并就其发展与应用提出几点看法。     

单细胞拉曼光谱在微生物研究中的应用

拉曼显微光谱是一种能够提供0.5–1.0μm空间分辨率的单个微生物细胞内化学结构信息的研究技术。近几年来,拉曼显微光谱被越来越多地应用于微生物单细胞的研究中,它可以快速无损地检测微生物细胞内的特征化学组分。典型的单个微生物细胞的拉曼光谱包含核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质和色素(例如类胡萝卜素)等信息,这些信息能够表征微生物细胞的基因型、表型和生理状态。所以单细胞拉曼显微光谱是一种可用于区分微生物样品的"全生物指纹"技术,它可用于研究单个微生物细胞生命阶段的转变、鉴定微生物单细胞中的色素及其他化合物的含量变化等。本文综述了目前拉曼显微光谱在微生物单细胞研究上的应用,主要包括与稳定同位素标记(stable isotope probing,SIP)、拉曼成像、光谱分类和细胞分选技术结合来探究微生物单细胞对物质吸收后特征峰的变化、推导物质循环过程、进行微生物分类鉴定和探索基因型与表型的关系。拉曼显微光谱作为微生物单细胞研究的手段之一,在代谢过程的研究、活细胞分选和细胞对物质的利用上具有广泛的应用前景。