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显微拉曼光谱仪在生物细胞研究的应用

来源：广州贝拓科学技术有限公司分类：动态 2023-10-16 10:17:15 70阅读次数

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生物细胞是生命的基本单位，研究细胞的组成、功能和代谢状态对于理解细胞内部的生物化学过程和疾病的发生有重要意义。传统的细胞研究方法主要依赖于染色、免疫标记等技术，需要对细胞进行处理和破坏性检测。显微拉曼技术以其非破坏性和高灵敏度的特点，可以提供关于细胞的成分、结构和代谢状态的详细信息，为生物细胞研究提供了新的手段。

细胞鉴别

显微拉曼技术通过分析细胞的拉曼散射光谱，可以区分不同类型的细胞。不同类型的细胞在拉曼光谱上表现出独特的特征峰，通过比对已知细胞的光谱数据库，可以准确鉴定未知细胞的类型。这种非破坏性的鉴别方法避免了对细胞的损伤，为细胞分类和研究提供了更可靠和准确的数据。

案例分析：姚淑霞等研究人员对乳腺组织切片进行了拉曼光谱的初步研究，实验样品选取了乳腺癌病理切片以及乳腺增生病理切片。得出结论：癌细胞在860 cm?1处的拉曼峰出现了平均十几个波数的蓝移，同时在 1610 cm?1附近峰值与1525 cm?1附近峰值之比小于 1. 015，这些均可为医生提供肿瘤的辅助诊断依据。

细胞成分分析

显微拉曼技术可以用于解析细胞的化学成分。细胞组织复杂，含有多种蛋白质、核酸、脂质等物质，而显微拉曼技术可以分析不同成分的拉曼峰谱，实现对细胞成分的定性和定量分析。通过建立拉曼光谱与细胞化学成分之间的关系，可以探索细胞内各种分子的含量和分布，在分子水平上了解细胞的组成结构。

案例分析：闰循领等［26］选取病人术后的新鲜样本脱落细胞印片为检测样品，肿瘤标本为肿瘤组织部位，对照组选取的是距肿瘤组织 10 cm 以外的部位。分别对单个红细胞、分叶白细胞、淋巴细胞及结肠癌病人正常组织细胞进行拉曼检测，测得几种细胞的拉曼光谱中不易改变的生物细胞拉曼谱线的内标——由构象不灵敏的苯丙氨酸基取代苯环伸缩振动线（振动峰位于1002 cm?1波数）。白细胞谱线弱且少，红细胞谱线强而多。腺癌细胞拉曼谱线较弱，且生长在不同部位的癌细胞荧光强度分布不同，说明细胞内的组分构成发生了改变，部分生物功能丧失。

细胞代谢状态评估

显微拉曼技术可以实时监测细胞的代谢状态。细胞代谢活动产生的代谢产物和物质变化通常具有特定的拉曼光谱特征，通过分析这些特征峰的强度和位置，可以评估细胞的代谢活性以及细胞内某些关键物质的变化情况。这种非破坏性的监测方法对于细胞生理学和病理学的研究具有重要意义。

案例分析：在肿瘤诊断中的研究中，显微拉曼技术发挥中巨大的作用如检测肿瘤标志物：肿瘤标志物是指肿瘤发生和增殖过程中，由肿瘤细胞合成、释放或者是机体对肿瘤细胞反应而产生的，并能够反映肿瘤发生、发展，监测肿瘤对治疗反应的一种或几种正常细胞所没有的或含量很低的特异性物质。由于癌症早期阶段，标志物的表达量极低，因此具有高灵敏度、高特异性和多组分检测性质的SERS 成为了癌症早期标志物检测研究的焦点。早在 1999 年，Ni等就首次将抗体和拉曼分子修饰到金属纳米粒子上制备SERS 探针，然后基于该SERS 免疫探针进行抗体-抗原-探针的“三明治”结构检测。SERS 免疫探针可对被抗体捕获的靶物抗原进行特异性识别，通过 SERS 光谱可以确定抗原的存在及其浓度含量。

总结

显微拉曼技术作为一种非侵入性和高分辨率的光谱分析方法，在生物细胞研究中具有广泛的应用前景。它可以用于细胞鉴别、成分分析、代谢状态评估等多个方面，为细胞生物学和医学研究带来了新的突破。未来，随着显微拉曼技术的不断发展和改进，我们有望更深入地了解细胞的复杂内部结构和生命过程，为疾病治疗和生命科学研究提供更精确和可靠的信息。

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