發(fā)布時間：2020-09-17 07:15

　　 拉曼光譜分析技術(shù)能夠以一種無損、定量的方式闡釋物質(zhì)分子振動與轉(zhuǎn)動信息。通過研究其特征峰位置、數(shù)目、強(qiáng)度等參數(shù),實現(xiàn)物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)信息分析,因此,拉曼光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。共聚焦拉曼光譜成像技術(shù)(Confocal Raman Microspectral Imaging,CRMI)具有空間分辨率高、測量靈敏度高、成像速度快以及可對微量樣品進(jìn)行研究分析等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文首先從經(jīng)典與量子理論方面對拉曼光譜原理進(jìn)行了解釋;其次,對CRMI技術(shù)原理、優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了簡要介紹;再次,重點(diǎn)討論了CRMI技術(shù)對人體正常皮膚樣品及鱗狀細(xì)胞癌(Squamous Cell Carcinoma,SCC)組織的檢測與分析工作。在獲得正常皮膚組織特征拉曼光譜數(shù)據(jù)后,分別采用單變量和多變量(K-mean Cluster Analysis,KCA)分析手段,分析人體正常皮膚組織角質(zhì)層、表皮層、真皮層三層結(jié)構(gòu)所具有的生化組成及結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明,可通過膠原蛋白特征峰(855、940和1248 cm-1)重構(gòu)拉曼圖像,可視化描述膠原蛋白在真皮層呈網(wǎng)狀分布的結(jié)構(gòu)特征;神經(jīng)酰胺中脂質(zhì)(1064、1106、1126、1300 cm-1)的拉曼圖像可以用來說明角質(zhì)層的組織形態(tài)特征;此外,通過分析1375與1580 cm-1拉曼峰及其拉曼圖像,可直觀呈現(xiàn)表皮中黑色素的聚集形態(tài);采用圖譜結(jié)合方式描述毛囊結(jié)構(gòu)中黑色素的聚集形態(tài),驗證了毛囊是由表皮下陷到真皮層形成的。在此基礎(chǔ)上,利用CRMI開展了對皮膚鱗狀細(xì)胞癌組織的病理特征分析工作。實驗工作中,結(jié)合HE染色顯微圖像,對SCC病理演化機(jī)制進(jìn)行了探討,包括:SCC細(xì)胞的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移方向,膠原蛋白、脂質(zhì)、DNA等物質(zhì)成分在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的變化規(guī)律等。結(jié)果表明,在一級鱗癌和二級鱗癌組織中,代表膠原蛋白的拉曼特征峰(853、936、1248 cm-1)強(qiáng)度在癌變區(qū)域會急劇下降,DNA(720、1327 cm-1)和脂質(zhì)(1305 cm-1)拉曼峰強(qiáng)度卻明顯增加,說明在鱗癌細(xì)胞從表皮逐漸向真皮層侵犯過程中,DNA與脂類表現(xiàn)出一定的聚集現(xiàn)象。由于一級鱗癌與二級鱗癌的炎癥反應(yīng)程度不同,與炎癥相關(guān)的苯基丙氨酸拉曼峰(1002 cm-1)在兩級鱗癌組織樣品中的變化情況也有所區(qū)別。以上研究工作表明,利用CRMI技術(shù)可對其生物組織生化組分及其分布信息變化進(jìn)行定性、定量和定位檢測,在闡釋組織病變的生物學(xué)機(jī)理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O657.37;R739.5
【部分圖文】：

第二章 拉曼光譜技術(shù)簡介以看出這兩種譜線的 數(shù)值相等，符號相反，說明在光譜圖中 Stokes 線ti-Stokes 線將對稱地分布在 Rayleigh 線兩旁。

那么利用所有點(diǎn)包含的信息就可以重構(gòu)一個二維或三維的拉曼圖像。圖2.2[42]顯示了 CRMI 系統(tǒng)的簡化示意圖。在這個系統(tǒng)中，照明針孔與共焦針孔共軛，只有處在焦平面上的拉曼信號能夠被探測到，焦平面以外的信號將不會被檢測記錄[41]，這一創(chuàng)新的改進(jìn)方式使得系統(tǒng)在分辨率、準(zhǔn)確度、信噪比等方面有了極大的提高。隨著儀器向生物學(xué)家專項工具的發(fā)展，生物學(xué)應(yīng)用此項技術(shù)的種類和范圍將會擴(kuò)大。CRMI 技術(shù)憑借不需要樣品制備的獨(dú)特優(yōu)勢以及與常規(guī)顯微鏡相比能夠提供更高的軸向和空間分辨率的能力使其可以對細(xì)胞或生物組織的自然狀態(tài)進(jìn)行非常詳細(xì)的分析。對個體細(xì)胞及部分生物組織還可進(jìn)行拉曼圖像生成，這些圖像會包含每個像素處的全部光譜信息，以便可以基于拉曼特征峰來可視化所測單元內(nèi)的組分分布。在細(xì)胞生命周期、細(xì)胞受損或癌變時及時觀察到生化成分含量及分布的改變情況對于研究人

組織不會受到物理、化學(xué)、或者病原體的干擾。它可以排汗，同時給人傳遞冷熱和壓力的感覺。這種組織與個人的年紀(jì)、性別、位置及健康程度有關(guān)系。皮膚組織由表皮（Epiders）、真皮（Dermis）、皮下脂肪（Fat of Subcutis）基本構(gòu)成[58]。圖 3.1 是皮膚的結(jié)構(gòu)組織示意圖[59]：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820413