拉曼光谱技术的临床应用研究进展

印度物理学家Raman首次发现拉曼散射现象[1],即光照射物质,光子与物质分子发生能量交换,光子的运动方向及频率改变,发生拉曼散射,Raman据此制造了世界首台拉曼光谱仪。拉曼光谱(raman spectroscopy,RS)技术是基于拉曼散射现象,与其他技术整合,发展了受激拉曼、共振拉曼、显微共聚焦拉曼及表面增强拉曼等技术,在信号强度、灵敏度及特异度等性能提高,可满足临床医药领域需求。

拉曼光谱技术在微/纳塑料检测中的应用

塑料由于其重量轻、可塑性强、成本低等诸多优点得到广泛应用,然而,在给人们的生产生活带来便利的同时,塑料降解产生的微/纳塑料(Micro/Nano-Plastics,MNPs)颗粒也对生态环境与人体健康产生威胁。为此,发展高效且可靠的MNPs检测技术迫在眉睫,拉曼光谱技术在MNPs检测方面具有良好潜力。通过对拉曼光谱技术在MNPs检测中的应用进行综述,为后续的研究提供参考。拉曼光谱(Raman Spectroscopy,RS)是一种通过检测样品中分子振动并直接观察其振动的空间分布以确定待测样品化学结构、物相、结晶度和分子相互作用等信息的技术。随着诸如SERS、TERS、SHINERS和CARS等技术的不断发展以及拉曼光谱技术与显微镜等辅助技术或算法的结合,以拉曼散射为基础的检测技术使MNPs检测的灵敏度显著提高,并在生态环境、人生活环境和生物样品MNPs检测中发挥着重要的作用。

表面增强拉曼光谱技术在果蔬真菌毒素残留检测中的研究进展

果蔬在采摘后的加工、贮藏、运输等环节中易受到环境中微生物的污染,造成果蔬腐败变质,其中部分产毒真菌在增殖过程中会产生大量真菌毒素,给消费者身心健康造成了严重威胁,因此建立快速、准确的真菌毒素检测方法对保证果蔬品质安全至关重要。近年来,表面增强拉曼光谱技术(surface-enhancement Raman spectroscopy, SERS)因具有高灵敏性、快速性、无破坏性、不受水分干扰等优点备受关注。本文阐述了SERS概况和增强机制,对SERS检测果蔬真菌毒素领域常用的金属溶胶基底和固体复合基底进行了简单介绍,以检测方法、基底制备技术、检测结果和遗留问题为切入点强调了SERS对不同果蔬食品真菌毒素痕量检测的应用,并介绍了SERS在真菌毒素检测领域的应用前景和局限性,对现有问题提出了解决思路,旨在为今后SERS应用于真菌毒素检测领域提供帮助。

针尖增强拉曼光谱:技术、应用和发展

本文从提高表面拉曼光谱检测灵敏度和空间分辨率两个方面的发展叙述了针尖增强拉曼光谱的原理、方法、特点及最新进展。利用单晶电极上单分子层吸附物种的TERS研究和单壁碳纳米管的TERS成像例证了TERS所具有的高检测灵敏度和高空间分辨率。介绍了TERS理论的最新研究进展,并对TERS的应用前景做了预测。

水果中农药残留的表面增强拉曼光谱技术快速检测研究

为了建立水果中农药残留的快速检测方法,通过过氧化氢和浓硫酸处理制备疏水化的硅片基底,采用静电吸附法将金纳米粒子组装到硅片基底表面,形成硅片/金纳米粒子复合基底,将水果中残留的福美双、百草枯和啶虫脒等3种农药经抽提后滴加到复合基底上,采用表面增强拉曼光谱技术进行检测。结果表明,福美双、百草枯和啶虫脒的方法线性范围分别为0.20~2.00、0.05~0.50、0.20~2.00 mg/kg,最低检测浓度分别为0.20、0.05、0.20 mg/kg。该方法应用于苹果、橘子和梨等水果的农药残留量分析,回收率在94.5%~120.0%之间,相对标准偏差均在15%以下。该方法具有较高的准确度和精确度,适用于水果农药残留的快速检测。

波导增强拉曼光谱技术在食用油检测中的应用

依托本科生科研课堂实验课程研究成果,报告了一种基于波导增强的拉曼探头的食用油检测实验方案。在科研课堂教学研讨过程中,首先对拉曼信号的产生和波导增强的理论模型进行了深入的仿真和分析,然后结合食用油智能分类的具体应用场景,引入了PCA-UVE-ELM算法,实现了对不同拉曼信号的增强和分类,且该算法具有良好的可扩展性。本实验课程还对实验方法、实验步骤进行了改进设计,旨在提高学生的科研兴趣,培养他们的创新思维和钻研精神。

单壁碳纳米管束针尖增强近场拉曼光谱探测实验研究

针尖增强近场拉曼光谱术是最近发展起来的光谱技术。金属探针在获得样品纳米局域表面形貌的同时,受激光激发,在针尖附近产生增强电磁场,得到与形貌位置精确对应的针尖增强局域拉曼光谱,形貌和光谱的结合实现了纳米局域的光谱指认。文章建立了一套针尖增强近场拉曼光谱测量装置,并用此装置对电弧法合成的单壁碳纳米管进行了近场拉曼光谱探测。测量了直径为100nm单壁碳纳米管束的针尖增强拉曼光谱,进一步得到至多3根单壁碳纳米管的近场拉曼光谱,实现了超衍射分辨光谱探测。通过与远场拉曼光谱比较发现,针尖增强近场拉曼光谱的增强因子大于230倍。实验证明,同时具有超衍射空间分辨和拉曼光谱信号增强能力的针尖增强近场拉曼光谱术将是纳米材料和纳米结构表征的一种重要方法。

表面增强拉曼光谱定量分析技术研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有适于现场快速分析等优点,从而引起众多分析科学家的关注。但在实际分析过程中,SERS信号易受基体干扰,重现性欠佳,因此SERS技术目前多应用于定性或半定量分析,SERS定量分析技术仍亟待发展完善。随着科技的不断发展,人们对准确度更高的表面增强拉曼光谱定量技术的需求日益强烈。该文综述了目前外标法、内标法和化学计量学定量方法等主流SERS定量分析技术在近年来的研究进展,并展望了SERS定量分析技术的未来发展趋势。

表面增强拉曼光谱技术应用于环境污染物检测的研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)技术作为一种单分子水平的检测技术在众多领域都有广泛的应用.SERS技术的高灵敏性、可实时检测等特点,在环境领域有着巨大的应用前景.本文从增强基底材料的SERS效应、提高其选择性和优化实用性的三个方面介绍了SERS技术应用于环境污染物检测的最新研究进展,并在此基础上提出了今后SERS技术在环境领域的可能发展方向.

基于表面增强拉曼光谱(SERS)的青贮玉米原料农药残留快速检测方法研究

试验旨在建立1种基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术检测青贮玉米原料中苯醚甲环唑、多菌灵、啶酰菌胺农药残留的方法。采用快速萃取净化的前处理方法实现了青贮玉米原料中3种农药的提取,以10 mg/kg氯化钠溶液作为SERS增强剂结合化学物质浓缩法获取了青贮玉米原料中不同农药残留的SERS信号,结合Savitzky-Golay卷积平滑法、二阶导数法、自适应迭代重加权惩罚最小二乘法(airPLS)以及SG-airPLS进行光谱数据的预处理,融合了线性判别式分析(LDA)-支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)两种算法建立了针对苯醚甲环唑、多菌灵、啶酰菌胺的识别模型,并对模型进行对比分析。结果表明,拉曼峰1 127、1 229、1 237 cm-1分别作为识别苯醚甲环唑、多菌灵和啶酰菌胺的拉曼特征峰,当青贮玉米原料中的3种农药残留含量分别为0.1 mg/kg时,仍清晰可见各农药相应的特征峰。采用SG-airPLS方法预处理后的LDA-SVM分类模型可以识别所有样本,准确度为86.67%。研究表明,SERS和SG-airPLS-LDA-SVM方法的融合可以准确、快速识别青贮玉米原料中的农药成分。

表面增强拉曼光谱技术

如果将一束光聚焦在一个固态或者一个液态物质的表面上时,会发生些什么事情呢？科学家们已经知道这样一些事实,物质中的分子暴露在光中时要被迫做微小的振动,这些振动着的分子将照射在其上的光向四周散射出去.其所以称为散射,是因为有一些入射光被偏折到另外一些方向上去了.

表面增强拉曼光谱技术在口腔癌病理中的应用体会

目的:探讨表面增强拉曼光谱技术在口腔癌病理中的应用效果。方法:对我院收治的31例口腔癌患者资料进行分析,将其设置为对照组,选择同期医院的31例正常患者作为对照组,采用主成分分析和线性判别分析方采用表面增强拉曼光谱技术进行分析,比较两组患者组织间的差异。结果:光谱的测量范围400~1750cm^(-1)波数。且和没有加入胶体组织样本常规拉曼光谱信号相比能够明显的观察谱峰,并且则会增强谱峰强度,金胶与肿瘤病理组织之间具有较强的作用;31例正正常者口腔组织和口腔癌组织SERS光谱及其标准差具有较大的相似性和其他光谱峰强度差异显著(P<0.05)。结论:口腔癌患者在进行口腔癌病理分析时采用表面增强拉曼光谱技术效果理想,能够提高临床确诊率,值得推广使用。

表面增强拉曼光谱技术检测隐球菌脑膜炎患者血清中CD93^+外泌体及其意义

目的利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)检测隐球菌脑膜炎患者血清中CD93^+外泌体,以优化该病的监测手段。方法收集2013年12月~2017年3月在上海长海医院和长征医院确诊的38例隐球菌脑膜炎患者的血清作为实验组,同期体检的38例健康者血清作为对照组。用ELISA法检测血清中的IFN-γ,TNF-α的蛋白表达水平;用超高速离心法分离血清外泌体;用磁珠连接抗体法捕获CD93^+外泌体并进行标记,于拉曼光谱仪下检测样本的SERS信号。实验组与对照组计量资料间的比较采用两独立样本的t检验,用Origin75软件对两连续变量进行线性拟合,两变量之间的相关性以Pearson系数表示。结果 SERS检测隐球菌脑膜炎患者血清中外泌体最低浓度为5 500个/ml,最低量为110个/ml,log(SERS信号)与log(外泌体浓度)进行线性拟合的R值为0.995 96,P<0.0001;SERS检测实验组与对照组血清外泌体CD93的信号值取对数分别为2.75±0.59vs 2.47±0.15,差异具有统计学意义(t=2.835,P=0.005 9);SERS检测实验组血清CD93^+外泌体得到的数据与ELISA法检测实验组血清中IFN-γ,TNF-α的结果呈正相关,差异有统计学意义(r=0.389,0.478,P<0.05)。结论该方法可初步提高隐球菌脑膜炎患者血清标本检测的灵敏度,为该病监测提供新的技术思路。

表面增强拉曼光谱技术检测食品及农产品中非法添加剂的探究

本文将对表面增强拉曼光谱技术(SERS)进行介绍,分别从不同角度出发,对此项技术的应用效果进行阐述和分析,以期为食品检测部门提供可靠参考。

针尖增强拉曼散射原理及在科研和教学方面的进展

针尖增强拉曼散射技术是一种具有高灵敏、高空间分辨率的表征技术,作为非接触式无损检测系统,TERS已逐渐成为了许多学科领域的研究热点。本文介绍了TERS技术原理与金属针尖的特点,对TERS技术在物质和生命科学的研究进展进行了综述,并对TERS技术在教学科研与学科交叉方面的应用进行了分析,探讨了TERS技术在化学、物理、生物医学和学科教研融合方面的应用。这些研究进展为TERS技术在物质科学研究以及教育科研中的应用提供了重要的参考,有助于推动TERS技术进一步的发展和应用。

基于表面增强拉曼光谱的微纳塑料肝脏内暴露检测方法研究

微纳塑料因其难以降解和小尺寸特性可能危害人类健康,目前已报道大量微纳塑料检测手段,但是主要集中于食物和环境样本中,尚缺乏评估微纳塑料生物体内暴露水平的研究。表面增强拉曼光谱(SERS)因其灵敏度高、检测速度快和数据处理简单等优点,具有良好的应用前景。本研究基于金核银壳为基底的SERS技术,旨在开发一种高灵敏准确的检测手段评估微纳塑料肝脏内的暴露水平。首先对尺寸为1000 nm的聚苯乙烯微塑料进行物理化学性质表征。随后通过柠檬酸钠还原法成功制备形貌完整且粒径分布均一的30 nm金核银壳纳米粒子(Au@Ag NPs)。采用SERS对梯度稀释的微塑料标准品溶液进行检测,SERS成功检测浓度范围在10~0.05 mg·mL^(-1)的聚苯乙烯微塑料标准品,绘制标准曲线并计算最低检测限为0.0175 mg·mL^(-1)。构建小鼠微塑料尾静脉注射模型,使用SERS对小鼠肝脏内微塑料浓度进行检测,计算得到肝组织悬液中的微塑料浓度为0.493 mg·mL^(-1)。本研究建立的以Au@Ag为基底的SERS方法可实现肝脏内微塑料浓度的精确定量,弥补微塑料器官内暴露水平评价方法的空缺,为微塑料对人体危害的内暴露研究提供技术支持。

基于小波空间特征匹配及表面增强拉曼光谱技术快速检测混合物中的甲氨蝶呤和伏立康唑

为实现混合物中目标化合物的快速检测,合成了对甲氨蝶呤和伏立康唑具有普适性响应的金纳米复合(AuNPS-PDDA)基底,借助表面增强拉曼光谱技术,结合化学计量学方法,通过连续小波变换将甲氨蝶呤和伏立康唑的光谱信号转换到小波空间,依据小波空间特征匹配分析混合物的拉曼光谱,显著减轻信号中基线变化和随机噪声的影响,成功地识别出混合物中1.0×10^-8mol/L甲氨蝶呤和2.86×10^-4mol/L伏立康唑。其中,甲氨蝶呤和伏立康唑的小波特征匹配系数均大于0.96,高于传统的命中质量系数,且采用非负最小二乘法成功实现了两种物质含量比例的确定,实验的组分比例预测值与真实值之间相关性大于0.98。实验结果表明,小波空间特征匹配结合表面增强拉曼光谱技术能有效地识别且半定量混合物中的目标化合物。

针尖增强拉曼光谱的发展及其在表界面中的应用

表界面在重要的能源材料过程中扮演着极其重要的角色,对表界面纳米尺度和分子水平的表征有助于揭示其构效关系.针尖增强拉曼光谱(TERS)技术结合了等离激元增强拉曼光谱和扫描探针显微镜(SPM)技术,能够同时在纳米尺寸和分子尺度上表征表界面的物理形貌信息和化学指纹信息,因此被广泛地应用于催化、材料等领域的研究.本文首先从TERS技术在表界面研究中的优势出发,回顾TERS技术在厦门大学的发展历程,详细阐述了包括TERS针尖和仪器构型等TERS技术的核心问题;进而分析讨论了近年来TERS技术在超高真空、固气界面和固液(电化学)界面研究中的应用;最后总结了TERS技术中亟待解决的问题并展望TERS技术未来的发展方向.

基于表面增强拉曼光谱标记技术的生物传感器用于农药残留检测的研究进展

近年来,表面增强拉曼光谱(surface enhancement Raman spectroscopy,SERS)标记技术因具有高灵敏度、可多路复用、强抗光漂白性和较好的分子指纹保真度等特性而备受瞩目,并已成功应用于传感分析及生物成像领域。本综述主要总结了基于SERS标记技术的生物传感器的原理及其在农药残留快速检测领域中的最新研究进展,重点介绍了SERS标签的设计与制备及基于不同识别元件传感系统的研究现状。同时,对其面临的挑战和解决方案进行了探讨,以期促进SERS标记技术在农药残留检测及食品安全检测方面的应用。

表面增强拉曼光谱技术在恶性肿瘤诊断中的应用

恶性肿瘤是一种发病率和死亡率较高的疾病,其有生存期短、癌痛症状较重、治疗不良反应大等特点,严重影响患者的身体健康和生活质量。因此,恶性肿瘤的早发现、早诊断是临床诊疗工作中的关键。随着医学科学技术的不断提高,已有一些实验室检测方法、物理成像技术和病理组织活检等技术手段用于癌症诊断,但其存在误差大、效率低、成本高、耗时长、创伤大等缺点。近年来,一种高效、准确的物理技术表面增强拉曼光谱(SERS)在恶性肿瘤中的应用日益受到医学界的关注。