基于显微共聚焦拉曼光谱与多靶标适配体微流控技术鉴定鼻咽癌循环肿瘤细胞的方法

目的建立一种基于显微共聚焦拉曼光谱技术的鼻咽癌循环肿瘤细胞鉴定方法,实现对鼻咽癌循环肿瘤细胞的无接触、无标记检测。方法体外培养人T淋巴细胞白血病细胞株Jurkat和鼻咽癌细胞株Sune1,利用EpCAM、CD44、EGFR和波形蛋白适配体组装的纳米微流控芯片技术识别和亲和捕获单细胞,并使用显微共聚焦拉曼光谱技术对单细胞进行鉴定,得到单细胞拉曼光谱。以两种机器学习算法:支持向量机和线性判别分析构建分类器,对单细胞拉曼光谱进行建模分析。结果共采集得到474个Jurkat细胞与Sune1细胞的单细胞拉曼光谱,其峰位分析结果显示:与Jurkat细胞相比,Sune1细胞中的腺嘌呤、胸腺嘧啶和鸟嘌呤含量显著下降(P<0.0001);羟脯氨酸、蛋白质和脂类的含量显著上升(P<0.0001),差异有统计学意义。线性判别分析的预测准确率较高,能够有效区分两种细胞,预测准确率高达98.31%。结论本研究基于显微共聚焦拉曼光谱技术和机器学习算法,建立了一种可能适用于鉴定鼻咽癌循环肿瘤细胞的方法,可对鼻咽癌的临床微创诊断产生积极作用。

基于显微共聚焦拉曼光谱结合机器学习方法对粉底液的分类研究

为建立一种快速检验粉底液样品的方法,运用显微共聚焦拉曼光谱和机器学习对不同品牌、色号、价格的粉底液进行分类研究。首先将收集到的50个粉底液样品的拉曼光谱数据利用Savitzky-Golay平滑和归一化算法进行预处理;其次通过主成分分析法进行特征值提取,提取前2个主成分用于后续研究;采用K-Means聚类法将50个样品分成5类,系统聚类法验证分类结果;最后以40个样品为训练集,10个样品为测试集搭建支持向量机(SVM)分类模型。结果表明在Linear核函数下的SVM模型训练集和测试集的准确率可达90%。说明该方法能够实现区分粉底液品牌和价格自动化,为公安机关物证检验、定罪处罚提供新思路。

基于共聚焦激光显微内镜的海水淹溺肺损伤大鼠肺通透性的实时活体评价

背景急性肺损伤是临床常见急危重症,其核心病理特征是气血屏障的破坏,目前对肺损伤中气血屏障结构及功能改变进行活体评估的研究甚少。目的使用共聚焦激光显微内镜实现大鼠肺的在体可视化成像和海水淹溺肺损伤大鼠肺通透性的实时动态活体评估。方法10只SD大鼠随机分为对照组和海水淹溺(seawater drowning,SW)组,每组5只;SW组通过气管滴注人工海水建立海水淹溺肺损伤模型,造模后3 h进行肺活体观察窗开窗手术,4 h时经股静脉推注0.2 mL异硫氰酸荧光素-葡聚糖(10 mg/mL);对照组不进行海水滴注,其余操作同SW组。使用共聚焦激光显微内镜对右肺下叶进行30 min活体观察,对成像0 min、10 min、20 min、30 min时的共聚焦图像进行染料渗漏指数及荧光分布均匀程度的分析;成像结束后处死大鼠,取肺组织、外周血及肺泡灌洗液,进行组织病理学检查、FITC-Dextran渗漏量检测、肺泡灌洗液蛋白含量检测及肺组织湿/干比测定。结果经静脉给予FITC-Dextran后,共聚焦激光显微内镜下可观察到肺微循环和肺泡结构的实时图像;对照组血管及肺泡结构较清晰,未出现血管外空间荧光强度的明显增加,而SW组血管结构随时间推移逐渐模糊,各时间点SW组的渗漏指数均高于对照组(P<0.05),10 min、20 min、30 min时荧光分布的变异系数均低于对照组(P<0.05);SW组的染料渗漏量、肺泡灌洗液蛋白含量及肺组织湿/干比均高于对照组(P<0.05)。结论海水淹溺造成大鼠肺组织结构破坏,肺通透性增加;利用共聚焦激光显微内镜可实现大鼠肺组织结构的在体可视化成像,通过对共聚焦图像的定量分析,还可实现大鼠气血屏障通透性的实时活体评估。

共聚焦激光显微内镜在早期胃癌诊断中的应用进展

胃癌因早期没有特异的临床表现,大多数无法早期诊断,错过最佳治疗期,因而生存率较低,据2020年全球数据统计,胃癌是发病率第五、死亡率第四的癌症[1],在中国,据2022年发布的中国恶性肿瘤流行情况分析,胃癌的发病率位列第五,死亡率位列第三[2]。早期监测可明显改善胃癌5年生存率(HR=0.56,95%CI:0.48~0.66,P<0.0001)[3],但白光内镜(white light endoscopy,WLE)作为胃癌的常用检测方法在准确识别病变方面仍存在欠缺,漏诊率4.6%~25.8%[4]。

1例共聚焦激光显微内镜检查术患者的护理配合体会

本文总结1例行共聚焦激光显微内镜检查术患者的护理配合要点,包括术前准备、术中配合以及术后常规护理、不良反应护理、心理护理等针对性护理措施,以减轻患者不适症状,保障患者共聚焦激光显微内镜检查的顺利完成。

通过共聚焦显微拉曼光谱法研究三肽-1铜经皮吸收

通过共聚焦显微拉曼光谱法,检测受试者使用含三肽-1铜(Copper tripeptide-1,GHK-Cu)的面膜1 h后,皮肤深度0~27μm的拉曼光谱,分析GHK-Cu在人体皮肤内的经皮吸收。共聚焦拉曼光谱法检测结果表明,1570~1622 cm^(-1)处为GHK-Cu的特征信号峰,受试者使用含0.1%(质量分数)GHK-Cu的面膜1 h后,GHK-Cu在皮肤深处27μm处仍有吸收,且GHK-Cu在皮肤深度0~27μm处的经皮吸收相对总量为2.862(a.u.)。该研究结果可以为GHK-Cu作为活性成分在化妆品中的应用提供参考。

探头式共聚焦激光显微内镜对胃底腺息肉的诊断价值

目的探讨探头式共聚焦激光显微内镜(probe-based confocal laser endomicroscopy,pCLE)在胃底腺息肉诊断中的价值。方法纳入2023年6-12月于陆军军医大学第一附属医院消化内科内镜中心行普通白光内镜(white light image,WLI)提示胃息肉患者63例,收集患者临床资料、白光内镜图像、窄带成像内镜(narrow band imaging,NBI)图像、pCLE内镜图像以及术后组织病理,统计验证胃底腺息肉在pCLE内镜下特点,分别计算不同内镜诊断的灵敏度、特异性、准确度、一致性。结果胃底腺息肉在pCLE内镜下主要表现为胃小凹开口拉长,“手牵手样”胃小凹开口,小凹开口周围血管规则,无荧光素渗出。WLI的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为:72.73%、75.00%、73.13%、0.343(胃底腺息肉),81.82%、71.43%、71.64%、0.354(增生性息肉);NBI的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为87.27%、83.33%、86.57%、0.673(胃底腺息肉);81.82%、85.71%、85.07%、0.554(增生性息肉);pCLE的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为92.73%、91.67%、92.53%、0.769(胃底腺息肉),90.91%、94.64%、94.03%、0.797(增生性息肉)。pCLE的灵敏度、特异度等均优于WLI和NBI,与病理诊断的一致性较好。结论pCLE可用于胃底腺息肉的诊断。

共聚焦激光显微内镜在胃癌鉴别诊断及预后评估中的研究进展

我国胃癌早期检出率仅为5%~20%,每年新发病例及死亡病例却较高。因此,早期发现对于改善胃癌患者预后及生存率意义重大。共聚焦激光显微内镜(CLE)能够将上皮黏膜放大1000倍,最大程度防止随机活检存在的误诊漏诊,无需病理学活检,基本等同于病理显微镜,存在较高的诊断价值。本研究则从胃癌患者的内镜诊断、CLE工作原理、CLE在胃疾病中的应用、CLE在胃癌患者中的优势与不足以及前景展望等方面进行论述,为临床提供一定参考价值。

共聚焦显微成像系统P9000图像质量评价临床研究

目的评价共聚焦显微成像系统P9000检测人体消化道相关组织的有效性和安全性。方法选取2021年8月至2022年6月在北京中医药大学东方医院和山东大学齐鲁医院行内镜检查的96例患者为研究对象。94例受试者纳入全分析集(Full Analysis Set,FAS),90例患者纳入符合方案集(Per Protocol Set,PPS)。通过多中心、随机、自身对照研究,统计共聚焦显微成像系统P9000与国际公认的Cellvizio®系统检测人体消化道相关组织的图像质量评分一致性和95%CI,以及两组的操作时间和不良反应发生情况。结果FAS和PPS两款器械图像质量评分一致性和95%CI分别为92.55%(87.25%~97.86%)和92.22%(86.69%~97.76%),两者95%CI下限均大于目标值84.6%;两组器械操作时间相当,差异无统计学意义(P>0.05);两组均无设备导致的不良反应发生。结论共聚焦显微成像系统P9000的临床使用有效性和安全性达到了设计要求,值得临床推广应用。

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩,由于其结晶迅速,矿物颗粒细微,其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题。应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题。研究表明,白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉,早期阶段形成碱性长石和铁白云石,无稀土矿化;铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石。霓石和方解石形成略晚,常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生,出现强烈的稀土矿化;而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段,发育大量的流体包裹体,并出现强烈的铌、稀土矿化。铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘,为热液交代作用的产物。早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱,岩浆晚期分异出大量的流体相,稀土元素和Sr等进入岩浆热液中,并在热液结晶矿物中富集,甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化。结合岩相学显微观察,显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程。同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据。

基于主成分分析和K-means的便利贴显微共聚焦激光拉曼光谱分类

显微共聚焦激光拉曼光谱法与机器学习结合,建立便利贴物证识别分类模型,为基层民警开展侦查工作提供帮助。以36个不同产地、不同生产厂家的便利贴样品为研究对象,利用显微共聚焦激光拉曼光谱法获取便利贴样品拉曼光谱数据,并对拉曼光谱数据进行基线校正、曲线平滑、标准化预处理。利用主成分分析法对36个便利贴样品预处理后的拉曼光谱数据降维,提取了3个特征值大于等于1且累计贡献率85%以上的主成分,3个主成分解释了样品拉曼光谱数据大部分信息。利用K-means无监督聚类算法,指定K值范围,并计算对应聚类系数,确定36个便利贴样品最佳聚类数为6类。利用判别分析验证基于主成分分析和K-means的样品分类模型的适用性和准确性,经验证,样品分类模型原始分类正确率和交叉验证分类正确率分别为100%和97.22%。实验结果表明,显微共聚焦激光拉曼光谱法结合主成分分析和K-means可以实现便利贴分类模型构建,且分类结果可靠。

显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的光变油墨

目的尝试利用显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的仿冒光变油墨。方法收集77张不同假币制造窝点不同印刷版型的假币,建立最佳实验条件,将所得谱图进行小波变换降噪、非对称最小二乘法基线扣除、数据归一化等一系列预处理,提取出每张假币上光变油墨所包含的拉曼位移峰信息。结果拉曼谱图中拉曼位移峰与色料成分有关,由此可将假币上的仿光变油墨分为三类:一类检出酞菁铜颜料,一类检出酞菁铜和钛菁绿两种颜料,一类则未检出拉曼位移峰。由于假币纸张选用的不同,造成拉曼谱图中部分拉曼位移及荧光背底的差异,故如果结合纸张影响,可将第一类假币票样分为五大类。结论显微共聚焦激光拉曼光谱技术不但可以通过拉曼位移的不同鉴别假币,且可根据拉曼位移及强度进一步推断造假手段的差异,为假币溯源提供依据。

基于共聚焦显微拉曼光谱揭示炭疽病侵染下茶叶细胞壁变化的研究

采用共聚焦显微拉曼技术研究了炭疽病感染所致茶叶细胞壁结构和化学成分的变化。对茶叶健康和染病组织细胞进行微米级空间分辨率的显微拉曼光谱扫描,并结合透射电镜观察炭疽病侵染所致的细胞超微结构变化,结果显示染病前后细胞壁的拉曼光谱位移和强度都有明显的差异,表明炭疽病侵染导致细胞壁中化学成分发生了较大的变化。其中由纤维素,果胶,酯类化合物产生的拉曼峰强度都有明显下降,说明细胞壁中这些物质的含量在染病后减少了;而木质素拉曼散射引起的拉曼峰强度有所上升,说明木质素的含量在染病后有所增加。随后基于纤维素的拉曼指纹波数和显微空间结构信息实现了茶叶健康组织和染病组织细胞壁中纤维素的化学成像分析,结果显示炭疽病侵染不仅导致细胞壁中纤维素的含量大大减少,而且纤维素的有序结构被破坏。由此得出结论:在无需对样本进行染色或复杂的化学处理的情况下,共聚焦显微拉曼可以揭示由炭疽病侵染引起的茶叶细胞壁化学成分和结构的变化,本研究是共聚焦显微拉曼技术首次用于植物病理学中寄主-病原物互作机制的研究,将为深入研究寄主-病原物在细胞层面上的互作机制开辟蹊径。

激光显微共聚焦拉曼光谱仪对红色墨迹的研究

目的利用激光显微共聚焦拉曼光谱仪对文书中常见的红色墨迹材料进行表征,研究该方法对红色墨迹材料的区分能力。方法在785nm激发波长,50倍物镜条件下,对49种红色印文,以及9种彩色喷墨打印和13种彩色激光打印的红色墨迹材料进行拉曼光谱表征。结果通过对71种墨迹样品的谱图进行分析,可以发现,红色印文墨迹、喷墨打印红色墨迹及激光打印红色墨迹的拉曼光谱间均存在差异,同时,拉曼光谱可将这三种墨迹材料分别进一步区分。结论显微共聚焦激光拉曼光谱可对红色墨迹材料进行有效表征和区分。这一方法可对红色印文墨迹进行识别,并且可实现对伪造印文文件的鉴别。

激光共聚焦拉曼光谱法检测潜在指纹上的太安

采用激光共聚焦拉曼光谱法检测潜在指纹上太安(PETN)颗粒。用手指蘸取PETN炸药粉末后在铝箔胶带表面按压,对指纹表面进行喷碳处理后,在激光共聚焦拉曼光谱仪上在白光条件下以10倍物镜采集指纹,再在激光条件下以50倍长焦物镜对指纹上4.0mm×4.0mm的区域进行成像,根据PETN的特征拉曼散射峰得到PETN颗粒在指纹上的分布信息。通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)对试验结果的准确性进行了确认。

基于共聚焦显微拉曼光谱的毛竹细胞结构和成分研究

采用共聚焦显微拉曼光谱对毛竹薄壁细胞、薄壁纤维过渡细胞和纤维细胞进行研究。通过构建偏最小二乘(PLS)定量区分模型来对这三种细胞中的差异进行分析,结果表明,该区分模型的建模和交互验证决定系数(R^2)分别为0.810和0.800,均方根误差(RMSE)分别为0.323和0.332。根据这一模型的回归系数,发现三种细胞的区别主要体现在1 095,1 319和1 636cm^(-1)三个波数,这三个波数分别为纤维素、半纤维素和木质素的指纹特征峰。以这三个波数为自变量建立多元线性回归(MLR)模型,该回归模型的建模和交互验证决定系数(R^2)分别为0.644和0.643,均方根误差(RMSE)分别为0.442和0.443,表明三种细胞在这三个波数处存在明显的差异。对小波变换基线消除后的拉曼光谱信号进行化学成像分析,结果显示,纤维素微纤维与纤维轴成一个很大的角度,这一结构有利于提高细胞的弹性模量和硬度。半纤维素和纤维素微纤维通过氢键相连,并在范德华力的作用下紧密地结合在一起,因此在拉曼化学成像中可以看到半纤维素和纤维素有相似的分布规律。三种细胞的细胞角和胞间层都高度的木质化,从细胞壁外层到内层木质化程度逐渐降低,表明细胞壁的木质化从细胞角和胞间层开始,且木质化程度并不完全。

显微激光拉曼光谱法鉴别黑色圆珠笔油墨的初步研究

利用显微激光拉曼光谱法对纸张上黑色圆珠笔油墨字迹进行检验，结果表明 ,对不同的黑色圆珠笔油墨可以有效鉴别。该方法快速、简便、不破坏样品。

Witec alpha 300M+激光共聚焦显微拉曼光谱仪使用与维护初探

激光共聚焦显微拉曼光谱仪是材料表征的一种重要工具,是从事拉曼光谱研究相关工作者的必备仪器。以Witec alpha 300M+激光共聚焦显微拉曼光谱仪为例,本文针对仪器的工作原理及硬件配置进行了研究,总结了对应的校准与调试方法及保养与维护经验。

红外光谱-显微共焦激光拉曼光谱研究天然红宝石和蓝宝石中含水矿物包裹体特征

天然红宝石和蓝宝石的包裹体中常见典型的含水矿物包裹体,这些含水矿物包裹体容易受外界环境升温而发生改变。微量含水矿物包裹体变化会对红宝石和蓝宝石的物理和化学性质产生明显影响,该性质为宝石热处理的鉴定提供了检测思路。本文采集了天然红宝石和蓝宝石样品,用显微镜放大观察包裹体特征,结合红外光谱与显微共焦激光拉曼光谱测试研究了含水矿物包裹体的特征。结果表明:天然红宝石和蓝宝石样品中含水矿物包裹体的外观轮廓清晰,晶形完整;红外光谱在2000~3700cm-1附近显示出2105~2110cm-1和1977~1985cm-1硬水铝石和3619cm-1和3696cm-1高岭石等水(H 2 O或—OH等)的特征吸收峰;拉曼光谱中可见角闪石、云母、磷灰石和长石等结晶度较好的典型含水矿物包裹体的特征拉曼位移。该系列特征揭示了红宝石和蓝宝石样品中含有水的特征,可作为红宝石和蓝宝石天然成因且未经过热处理的鉴定依据。

共聚焦显微拉曼光谱研究碱处理对稻秸发酵制沼气的影响

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法,但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描,然后对这两类样本进行主成分分析,发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布,两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化;进一步分析前两个主成分的载荷图,发现拉曼峰1 739,1 508和1 094 cm^(-1)是影响主成分的重要谱带,而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、木质素和纤维素的拉曼散射效应;结合半纤维素、木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析,发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构,并使它们的含量明显减少,尤其是木质素。由此得出结论:共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、木质素和纤维素的无损检测,结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析,该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。