基于SERS技术结合多变量统计分析胃癌患者血浆拉曼光谱

利用人体血浆的表面增强拉曼光谱（SERS）并结合多变量统计方法对胃癌的无损诊断分析进行了研究．检测了32例胃癌患者与33例正常健康人血浆SERS光谱,利用主成分分析（Pea）并结合线性判别分析（LDA）建立SERS光谱诊断多元统计算法模型．为验证所构建的PCA—LDA算法的有效性,将利用受试样品的工作特征（ROC）曲线方法对所构建的算法有效性进行评价．胃癌患者与正常健康入血浆SERS光谱之间的差别明显,且实验存在较好的重现性,利用PCA．LDA统计分析方法得到诊断特异性与灵敏度分别为91％与79．5％．通过SERS谱峰归属分析表明,癌症患者血浆与正常人血浆在生化成分上存在一定的差异．与正常健康人相比,胃癌患者血浆中的核酸、胶原、磷脂以及苯丙氨酸成分偏高,而氨基酸与糖类成分相对偏低．研究表明,血浆SERS光谱技术结合PCA．LDA统计分析能够很好地区分正常健康人与胃癌患者血浆．血浆表面增强拉曼光谱技术有望发展为一种无损探测与筛查胃癌的临床诊断工具．     

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。     

银胶浓度对电穿孔获取细胞内表面增强拉曼光谱的影响

探究了银胶浓度对于电穿孔导入银纳米粒子获取细胞内表面增强拉曼光谱(SERS)的影响.对6组含有不同浓度银胶的鼻咽癌细胞C666进行电穿孔,测量电穿孔后活细胞内表面增强拉曼光谱.以测得的SERS信号、光谱强度积分值和谱线重复性为指标,研究银胶浓度对电穿孔获取细胞内SERS的影响,对电穿孔后活性C666细胞内SERS平均光谱进行初步谱峰归属.在脉冲电场强度875 V/cm,脉冲持续时间1 ms,电脉冲2次的条件下,每500μl电击缓冲液中含有50μl银胶时测得的细胞内SERS光谱信噪比高,且光谱具有较好的重复性.结果说明,正确选择银胶浓度可以提高电穿孔-SERS效果,获取高质量的活细胞内SERS信号.此研究有助于扩展表面增强拉曼光谱的应用,包括实时检测分析活细胞内生化成分及分布,实时监测细胞生化变化过程等.     

金溶胶基底的 SERS 增强效果的实验研究

本文以结晶紫作为探针分子,研究了以金溶胶膜、pH ＝6以及 pH ＝13的金溶胶溶液为活性基底的表面增强拉曼光谱的增强效果。采用化学还原法制备金溶胶,加入氢氧化钠改变其 pH 值,并以自组装法制备金溶胶膜。通过比较金溶胶膜、pH ＝6及 pH ＝13时金溶胶溶液的增强因子以及在这三种金溶胶基底上结晶紫的检测限,分析不同活性基底增强效果的差异。三种活性基底的增强因子分别可达到5．9×103、1．5×105、2．3×107,pH ＝13的金溶胶溶液有最佳的增强效果。以这三种金溶胶为基底对结晶紫进行表面增强拉曼光谱探测,可得到检测限为70．7 nmol／L、9．6 nmol／L、1．8 nmol／L。结果表明,金溶胶溶液的增强效果明显优于金溶胶膜,而通过改变金溶胶体系的 pH 值可以改变金纳米颗粒的聚合程度及对探测物的吸附特性从而获得更高灵敏度的活性基底。     

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。     

胃癌血清的表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼光谱技术在癌症诊断领域已经有了广泛的研究和应用,本文利用金纳米溶胶为增强基底,采用便携式近红外拉曼光谱系统,对89例胃癌患者及正常人血清样本进行了SERS光谱探测。结果表明,血清的特征峰主要归属于氨基酸,其次是核酸、糖类及脂类。相比于正常人血清SERS光谱,胃癌血清中归属于核酸的特征峰强度都较高,大部分归属于蛋白质的特征峰强度较低,与医学研究结论相符。说明SERS技术可以有效地反映胃癌患者和正常人血清的差异,为后期SERS技术快速诊断胃癌提供了实验基础。     

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。     

利用PCA-LDA和参数-CART方法对直肠癌血清拉曼光谱的分析

本文利用拉曼光谱技术检测由直肠癌的发生导致的血清成分的变化。比较了直肠癌患者和对照组之间血清拉曼光谱的差异,并对术后直肠癌患者血清拉曼光谱的变化也进行了比较,以监测术后治疗效果。结果表明在某些波数位置不同组的拉曼峰有统计学意义的变化,这些变化反应了血清中相应的生物物质的改变。之后,主成分分析(PCA)及峰强比参数这两种方法被用于原始拉曼光谱的特征变量的提取。将线性判别分析(LDA)和分类回归树(CART)两种判别分析法用于特征变量的判别分析。PCA-LDA和参数-CART方法的诊断准确率分别为87%和90%。     

有序金纳米柱SERS基底制备及苏丹Ⅱ的拉曼光谱

苏丹Ⅰ～Ⅳ是色泽鲜艳的化学物质,被非法用于食品添加剂,损害人们身体健康。表面增强拉曼光谱(SERS)借助金属纳米结构的表面等离激元共振(SPR)效应,具有很高的检测灵敏度,可用于苏丹分子的快速检测。本文中,笔者制备了有序金纳米柱二维阵列结构,作为SERS基底,用于苏丹Ⅱ的SERS检测。为了更好地理解金纳米柱阵列结构对苏丹Ⅱ的SERS增强效应,结合有限元方法计算,分析了金纳米阵列结构与SPR效应的关系,并结合密度泛函理论(DFT)计算分析了SERS光谱与分子结构的关系。这有利于进一步提高SERS检测灵敏度。结果表明,对于苏丹Ⅱ的SERS检测,最低浓度为0. 05 mmol/L,DFT计算确定苏丹Ⅱ的结构为trans-NH异构体。     

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。     

基于纳米金光学性质的分子检测与应用

纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一,它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质,在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象,导致了粒子表面产生强电磁场,并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性,其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外,与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性,能够在粒子附近产生很强的电磁场增强,从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象,其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时,又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中,在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上,回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。     

对硝基苯硫酚分子内嵌的星形表面增强拉曼散射金 "套娃 "纳米颗粒用于肿瘤拉曼影像的初步研究

目的:制备对硝基苯硫酚(4-Nitrobenzenethiol,4-NBT)分子内嵌的星形表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)金"套娃"纳米颗粒,测定其拉曼增强效果和应用于细胞以及活体肿瘤拉曼影像的可行性。方法:以种子介导法先后制备金纳米星及星形SERS金"套娃"纳米颗粒,采用透射电镜观察其形貌,激光粒度分析仪测定其粒径及Zeta电位,拉曼光谱仪测定其拉曼光谱,考察其对A549细胞的拉曼成像效果,建立A549皮下瘤模型,考察其对活体皮下瘤的成像效果。结果:制备并优化的金纳米星粒径较小,为60.5 nm,其针尖密度较高,以此为核心制备的星形SERS金"套娃"纳米颗粒形态规整,粒径约为66.7nm,Zeta电位约为-16.6 m V,拉曼增强效果提升至其前驱体金纳米星的5.3倍,能够实现对A549细胞及A549皮下瘤的拉曼成像。结论:所制备的星形SERS金"套娃"纳米颗粒形态规整均一,拉曼增强效果较好,能实现对细胞及活体肿瘤的拉曼影像。     

基于拉曼光谱和化学计量学方法判别大米分类的研究

本文利用拉曼光谱和化学计量学方法,建立快速分类模型对大米进行区分。在使用最小二乘法对离散拉曼光谱进行多项式拟合去除荧光背景的前提下,利用在第一次迭代过程去除大型拉曼峰和计算噪声电平的方法,并且保留数据维数在原来的50%以下。获取精确的拉曼信号。再用主成分分析法(Principal component Analysis,PCA)对3种大米全波段的拉曼光谱进行降维分析,线性判别方法 (Linear discrimination analysis,LDA)对样品进行分类,结果显示采用前两个主成分能达到93.8%的正确分类,采用前三个主成分能达到97.9%的正确分类。优化之后的模型对于大米的判别分析具有很好的效果。     

疏水性SERS基底检测应用研究进展

本文简要介绍了表面增强拉曼散射(SERS)的拉曼信号增强原理,常规SERS增强基底的研究应用进展;同时介绍了疏水性基底的定义及优势,并重点综述了疏水性SERS基底的分类及研究应用的进展;最后展望了疏水性SERS基底的研究方向和发展趋势。疏水性SERS基底的发展将有望为今后开展面向超低浓度的生化物质检测以及基于人体体液的疾病的灵敏、客观检测诊断提供新方法和新思路。     

体外联合使用指纹区及高波数区拉曼光谱诊断胃癌

目的:研究正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区(800-1 800 cm-1)和高波数区(2 800-3 000 cm-1)的光谱特征,并将其联合使用建立胃癌诊断模型。方法:收集38例正常胃粘膜和37例胃癌组织活检标本,采用785 nm激发光拉曼光谱仪进行拉曼光谱采集。比较正常胃粘膜和胃癌组织在指纹区和高波数区的拉曼光谱异同,使用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)结合留一法交叉验证建立诊断模型。结果:1)胃癌组织在853 cm~(-1),879cm~(-1),1 003 cm~(-1),1 047 cm~(-1),1 173 cm-1,1 304 cm~(-1),1 319 cm~(-1),1 338 cm~(-1),1 374 cm-1、2 932 cm-1谱峰处与正常胃粘膜的拉曼峰强度差异有统计学意义(P0.05)2)将拉曼光谱指纹区和高波数区联合,利用PLS-DA建立胃癌诊断模型的敏感性为94.59%(35/37),特异性为86.84(33/38),正确率为90.6%(68/75)。结论:正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区和高波数区均有显著差异,将上述两区联合使用建立模型诊断胃癌能取得良好的诊断效果。     

拉曼光谱技术在肿瘤检测中的应用

癌症是威胁人类健康和生命的严重疾病之一,早期诊断与及时治疗是提高癌症患者生存率的最有效途径。激光拉曼光谱技术作为一种非侵入性的检测技术,可以无损伤地提供丰富的分子结构特征和物质成分信息,从分子水平上反映癌变组织与正常组织之间的结构差异,从而可用于癌症的早期诊断。综述了激光拉曼光谱技术在皮肤癌、鼻咽癌、肺癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌及前列腺癌诊断中的研究进展,并对拉曼光谱技术在癌症诊断中的发展方向和应用前景作了进一步的展望,为癌症的早期检测和诊断技术的应用研究提供参考依据。     

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.     

菜粉蝶颗粒体病毒分子与银表面间相互作用的SERS谱研究

通过对菜粉蝶颗粒体病毒粒子（样品）遥表面增强拉曼散射（ＳＥＲＳ）光谱的分析,得出样品分子在ＳＥＲＳ中与银表面相互作用的一些特征。样品分子主要通过闳基和氨基与银表面键联。相应谱带的拉曼增强效果与分子基因处于银表面的几何状态有关。分子与银表面产生化学吸附芳香族氨基酸侧链的π－电子得合物和分子基因的α－复合物的存在,使增强具有短程特性,其增强机制主要为分子增强。     

鼻咽癌细胞组织与血液的SERS光谱研究进展

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术对于人体细胞组织与血液的检测和研究,SERS光谱技术能够发现正常组织与病变组织的差异性,为医学临床上实现癌症的早期诊断提供了科学依据。由于鼻咽癌不具有明显的病变特征、病灶的位置难以通过常规医学手段检测。因此利用SERS光谱技术,应用于鼻咽癌细胞组织与血液的研究,可提高鼻咽癌患者的生存率。对鼻咽癌细胞组织与血液SERS光谱分析和诊断的探索研究,有助于SERS光谱技术发展成为一种在生物医学领域中的分析检测手段,在医学临床诊断上具有潜在的应用前景。     

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。