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不同金属纳米溶胶对小鼠血清表面增强拉曼光谱的增强效应刘健;郝倩云;刘婉华;刁振琦;唐伟跃【摘要】The surface-enhanced Raman spectroscopy ( SERS ) in mice serum was determined with the gold, silver and Au-Ag alloy nano sol as substrates .The characteristic peaks at 958,1003,1015,1146, 1352 cm-1 which assigned to the main chain , side chain and secondary structure of serum protein were observed.And the vibrating peaks observed at 527, 1469 cm -1 were the characteristic peaks of small a-mount of carbohydrate D-mannitol and lipid in serum .Moreover , the SERS enhancement effects of three kinds of metal sol substrate were compared .The results indicated that SERS peaks were enhanced by u-sing Au-Ag alloy nano sol as substrate .Especially ,the characteristic peaks were enhanced significantly at 527,958,1003,1146,1352, 1469 cm-1 .When using silver nano sol as substrate , the SERS character-istic peaks of protein structure had certain enhancement .But merely there was a small peak at 527 cm-1 , the peak of 1469 cm-1 was invisible .When using gold nano sol as substrate , the characteristic peaks of protein structure were also strengthened , but the peaks at 527,1469, 1547 cm-1 were disappeared .The results showed that the SERS activity of Au-Ag alloy nano sol was the strongest , silver nano sol was mod-erate, and gold nano sol was the weakest .%以金纳米溶胶、银纳米溶胶和金-银合金纳米溶胶为基底测定了小鼠血清表面增强拉曼光谱(SERS).观察了血清蛋白质结构的主链、侧链和二级结构的振动峰(958、1003、1015、1146、1352 cm-1),以及血清中少量碳水化合物D-甘露醇和脂类的特征峰(527、1469cm-1),并比较了3种金属溶胶基底的SERS增强效应.结果表明,以金-银合金纳米溶胶为基底的SERS谱峰都得到增强,特别是527、958、1003、1146、1352、1469 cm-1处信号加强明显.以银纳米溶胶为基底的SERS中蛋白质结构的振动峰也有一定的增强,但是在527 cm-1处只有一小峰,未见1469 cm-1峰.以金纳米溶胶为基底的SERS中蛋白质结构的振动峰也有所加强,但527、1469、1547 cm-1峰消失.实验结果表明,金-银合金纳米溶胶的SERS活性最强,银纳米溶胶其次,金纳米溶胶最差.【期刊名称】《郑州大学学报（理学版）》【年(卷),期】2017(049)004【总页数】5页(P57-60,65)【关键词】金属纳米溶胶;表面增强拉曼光谱;血清;小鼠【作者】刘健;郝倩云;刘婉华;刁振琦;唐伟跃【作者单位】郑州大学信息工程学院河南郑州450001;北京大学人民医院北京100045;郑州大学物理工程学院河南郑州450001;郑州大学物理工程学院河南郑州450001;郑州大学物理工程学院河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】O657.3表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)表征的是分子振动的信息，是以金属粗糙表面或金属纳米粒子作为基底对分子进行检测的一种光谱测量技术，在生物体系测量中能反映核酸、蛋白质、脂类等生物大分子的结构信息.SERS技术能使拉曼信号增强若干个数量级，并能在一定程度上减弱荧光背景,所以非常适合对荧光背景很强的生物体系的检测.近几年SERS技术在检测肿瘤血清方面得到初步发展，利用SERS技术能够检测肿瘤血清中分子结构、构象的微小变化.因此，根据血清拉曼光谱的改变可以对恶性肿瘤进行早期筛查.在血清SERS研究中，要获得高信噪比的SERS信号，对活性基底的研究至关重要.增强基底不同，对相同样品的SERS增强效果不同.基底的表面形貌、血清分子与纳米粒子的结合方式都会影响基底的活性[1-3].在所有的SERS活性基底中，金属溶胶制备简便、稳定性高，具有很高的SERS增强因子.因此，本文以金纳米溶胶、银纳米溶胶和金-银合金纳米溶胶作为血清SERS的增强基底，研究了不同金属纳米溶胶对血清SERS的增强效应，以期寻找到适合血清SERS检测的高活性增强基底，研究结果将对利用血清SERS早期诊断恶性肿瘤具有重要的意义.1.1 试剂和仪器实验所用氯金酸、硝酸银、枸橼酸钠均为分析纯，购于上海化学试剂有限公司.实验用水均为三次去离子水.硝酸银溶液置于暗处，氯金酸溶液置于冰箱冷藏.紫外分光光度计(Hitachi UV-3900)；透射电子显微镜(Hitachi H-600)；拉曼共焦显微拉曼仪(法国 HORIBA Jobin Yvon，LabRAM HR Evolution), 激发光源为氦-氖离子激光器，激发光波长为632.8 nm, 光谱分辨率≤0.4 cm-1，到达样品表面功率约为2 mW；电磁加热搅拌器(上海司乐仪器有限公司，B11-2)；电子天平(艾德姆衡器有限公司，PGC753e).1.2 实验方法1.2.1 金属纳米溶胶的制备银纳米溶胶的制备采用文献[4]的方法，用枸橼酸钠还原硝酸银溶液得到.具体步骤如下：将装有200 mL质量浓度为1×10-4 g/mL的硝酸银溶液的烧杯放置到微波炉中加热至沸腾, 取出后缓慢滴入4 mL质量分数为1%的枸橼酸钠溶液, 并伴随剧烈地磁力搅拌，加热搅拌60 min后，停止加热，搅拌冷却至室温，得到银纳米溶胶.金纳米溶胶的制备采用文献[5]的方法，用枸橼酸钠还原氯金酸溶液得到.具体步骤如下：将装有100 mL质量浓度为5×10-4 g/mL的氯金酸溶液的烧杯放置到微波炉中加热至沸腾，将2 mL质量分数为1%的枸橼酸钠溶液缓慢加入到沸腾的氯金酸溶液中，然后放在磁力搅拌器上继续加热搅拌40 min后，停止加热，使其自然冷却至室温，得到金纳米溶胶，放入4 ℃的冰箱里备用.金-银合金纳米溶胶的制备采用文献[6]的方法，以枸橼酸钠为还原剂，将氯金酸和硝酸银的混合溶液与枸橼酸钠反应制成金-银合金纳米溶胶.具体步骤如下：将总浓度为0.5 mmol/L的硝酸银和氯金酸混合溶液100 mL(通过改变加入硝酸银和氯金酸溶液的体积比控制金的摩尔分数分别为0.5和0.7)在微波炉中加热至沸腾, 然后加入2 mL质量分数为1%的枸橼酸钠溶液，放在磁力搅拌器上保持沸腾60min后搅拌至室温，得到的金-银合金纳米溶胶.1.2.2 小鼠血清的制备在麻醉状态下抽取活体小鼠血液，不加抗凝剂，静置1 h后，以转速3 000 r/min离心10 min去除红细胞，取淡黄色上清液得到小鼠血清.1.2.3 拉曼光谱的测量将制备的金属溶胶与样品血清按体积比1∶1等量混合后放在样品池中, 激发光源为氦-氖激光器，波长为632.8 nm, 曝光时间10 s, 累加次数3次，采用180°背散射接收方式，400～1 800 cm-1范围内扫描.2.1 金属纳米溶胶的表征SERS是基于金属纳米粒子的表面等离子体共振现象, 在纳米级尺度上粒子粗糙表面的电磁场会得到极大增强.在SERS中，纳米粒子的形貌、尺寸大小和组成决定着纳米粒子的光学特性和SERS增强效应.2.1.1 紫外光谱表征图1为金属纳米溶胶的紫外-可见吸收光谱.根据紫外-可见吸收光谱的表面等离子体吸收峰(SPR)的位置和形状，可以判断纳米粒子的形状和粒径分布[7].从图1中可以看出，银纳米溶胶的吸收峰在390 nm，吸收峰向长波方向展宽，表明银纳米粒子尺寸分布较宽，溶液中有不规则的粒子存在.金纳米溶胶紫外吸收光谱在520 nm处有1个吸收峰, 峰的宽度较宽，表明制得的金纳米颗粒的粒径不均匀.金-银合金纳米溶胶的紫外吸收光谱只有1个吸收峰，位于金纳米溶胶和银纳米溶胶的最大吸收峰之间，2种由不同金银比例制备的合金纳米粒子的SPR分别在480、502 nm处，表明合金纳米粒子的SPR具有可调性，随着金所占比例的增加，金-银合金纳米溶胶的离子共振吸收峰发生红移.因为合金纳米粒子的SPR具有可调性，所以可以通过调整金含量的比例改变SPR的频率，实现与不同频率激发光的耦合.2.1.2 透射电镜表征图2为金属纳米溶胶的透射电镜(TEM)图.TEM结果显示，银纳米粒子(图2a)的形状基本呈球形，有少量的棒状颗粒，粒径相差较大，出现直径为20～60 nm的不同粒径大小的颗粒.金-银合金纳米粒子(图2b和图2c)基本是球形结构，粒径约为40 nm，粒子大小比较均匀、分散性好，粒子之间存在着能增强SERS效应的“热点”.金纳米粒子(图2d)呈球形，粒径20 nm左右，粒子大小不均匀、分散性不好，出现团聚现象，并且粒子之间缺少能提高SERS强度的“热点”，影响其SERS的增强效应.2.2 金属纳米溶胶对小鼠血清SERS增强效应的比较所用的3种金属溶胶中，金纳米溶胶具有很好的生物兼容性，银纳米溶胶具有很高的稳定性，两种溶胶是SERS中常见的基底.金-银合金纳米溶胶的SPR有可调性，具有独特的光学性质，是近些年备受关注的基底.因为小鼠与人类有很多相近的基因，本实验采用正常小鼠的血清作为生物样品, 以金纳米胶、银纳米胶和金-银合金(金0.5)纳米溶胶为基底，测得小鼠血清的SERS，比较3种金属纳米溶胶对血清SERS的增强效果.图3为小鼠血清的普通拉曼光谱和3种金属溶胶基底血清的SERS.小鼠血清的SERS是由白蛋白和各类球蛋白质分子中肽键引起不同类型的特征振动、主链骨架C—C和C—N振动和侧链构象的振动，以及蛋白质空间二级结构中的α螺旋、β折叠和酰胺Ⅰ-Ⅶ等组成[8].从谱峰指认可知，621、1 015、 1 146 cm-1是蛋白质结构主链骨架的振动峰.1 224、1 315、1 687 cm-1归属于血清蛋白酰胺键，属于蛋白质二级结构.1 003、1 636 cm-1是蛋白质的侧链苯丙氨酸的单基取代苯基环的贡献，在光谱中属于强峰.652、958、1 352、1 547 cm-1是酪氨酸和色氨酸的特征峰.在小鼠血清SERS中还包括少量糖类和脂类，其中527 cm-1是碳水化合物D-甘露醇的特征峰，1 469 cm-1属于脂类特征峰.从图3可以看出，以金-银合金纳米溶胶(图3a)为基底的SERS谱峰在527、958、1 003、1 146、1 352、1 469 cm-1处信号增强明显，表明以金-银合金纳米溶胶为基底测得的血清SERS，不仅能够较准确地反映血清中蛋白质的结构，还能够获得血清中含量非常低的糖和脂类的信息.以银纳米溶胶(图3b)为基底的SERS谱峰也有一定的增强，958、1 003、1 146、1 352、1 636 cm-1谱峰较强，但是在527 cm-1处只有一小峰，未见1 469 cm-1峰，说明以银纳米溶胶为基底的SERS可以用于血清蛋白质结构的主链、侧链和二级结构的测定，但是对脂类和糖的测定效果较差.以金纳米溶胶(图3c)为基底的SERS谱峰也得到增强，但增强幅度较小.在1 003、1 146、1 352、1 636 cm-1处信号得到加强，但在1 224、1 315、1 687 cm-1处峰强较弱， 527、1 469、1 547 cm-1峰消失，表明金纳米溶胶的SERS活性比银纳米溶胶差，可能是银纳米溶胶在可见光范围表面增强因子好于金纳米溶胶的缘故.图3显示所有金属纳米溶胶对血清SERS均有增强，但增强效果不同.金纳米溶胶对血清SERS的增强效果较弱，这是由于金纳米颗粒粒径较小，无法吸附血清分子而形成良好的单分子吸附层，所以产生的表面等离子体共振效应也较弱[1]，此外，可能是由于金纳米粒子不均匀，出现团聚现象，影响SERS增强效果.银纳米溶胶对血清的增强效果比金纳米溶胶强，可能是由于激发光波长对银纳米溶胶比金纳米溶胶灵敏[2].金-银合金纳米溶胶对血清SERS的增强效果好于银纳米溶胶，主要峰都得到增强，这是因为金-银合金纳米溶胶粒径适中，血清分子吸附在其上能够形成较好的单分子吸附层，从而形成强烈的表面等离子共振.而银纳米颗粒粒径较大，虽然理论上能够吸附更多的血清分子，但同时粒子间斥力也会增大[3]，所以表面等离子体共振效应比金-银合金纳米溶胶弱.金-银合金纳米溶胶既有金纳米溶胶生物兼容性好的特点，又有银纳米溶胶高稳定性的特点，从而使SERS得到最大的增强.因此，金-银合金纳米溶胶是检测小鼠血清比较理想的基底.比较了金纳米溶胶、银纳米溶胶和金-银合金纳米溶胶对小鼠血清SERS的活性，结果表明，3种金属溶胶都具有一定的SERS增强效应.从透射电镜图可以看出，金-银合金纳米溶胶为球形结构，粒径约为40 nm，粒子大小均匀，存在能提高SERS强度的“热点”，极大地增强了合金纳米粒子的局域电磁场强度，SERS强度得到提高.银纳米溶胶的粒子大小约为50 nm，粒径分布不是很理想，纳米粒子之间的距离大于2 nm，所以能增强SERS光谱的“热点”不多.金纳米溶胶粒径在20 nm左右，有团聚现象出现，影响其SERS增强效应.以金-银纳米溶胶为基底测得的血清SERS，能够较准确地反映血清分子的微观结构.以银纳米溶胶为基底的血清SERS光谱可以用于血清蛋白质结构的主链、侧链和二级结构的测定，但是对脂类和糖的测定效果较差.以金纳米溶胶为基底的血清SERS峰强相对较弱，而且没有检测到脂类和糖.实验结果表明，金-银合金纳米溶胶的SERS活性最强，银纳米溶胶其次，金纳米溶胶最差.【相关文献】[1] BRUST M, WALKER M, BETHELL D, et al.Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase liquid-liquid system[J]. J Chem Soc Chem Commun, 1994(7): 801-802.[2] 高宇,崔颜,向娟,等.脱金属硫蛋白吸附在粗糙金表面的表面增强拉曼光谱[J].光散射学报, 2008,20 (2):173-177.[3] WILIETS K A.Surface-enhanced Raman scattering (SERS) for probing internal cellular structure and dynamics[J].Anal Bioanal Chem, 2009, 394(1): 85-94.[4] FLEISCHMANN M, HENDRA P J, MCQUILLAN A J. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode [J]. Chem Phys Lett, 1974, 26 (2): 163-166.[5] LEE P C, MEISEL D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols [J]. J Phys Chem, 1982, 86 (17): 3391-3395.[6] JANA N R, GEARHEART L, MURPHY C J, et al. Wet chemical synthesis of high aspect ratio cylindrical gold nanorods[J].Phys Chem B, 2001, 105(19):4065-4067.[7] 金毅亮，秦维，蒋芸，等. 金银合金纳米粒子表面处理及其表面增强拉曼光谱研究[J].化学学报,2008, 66(22):2494-2498.[8] MALLIN M P, MURPHY C J. Solution-phase synthesis of sub-10 nm Au-Ag alloy nanoparticles[J]. Nano Lett, 2002, 2(11): 1235-1237.。
第43 卷第 1 期2024 年1 月Vol.43 No.158~70分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO（Journal of Instrumental Analysis）面向肿瘤微环境的响应型表面增强拉曼光谱探针的研究进展张泽东，董建国，张裕英*（南开大学医学院，天津300071）摘要：肿瘤微环境（TME）具有pH降低、氧化应激增强、乏氧、谷胱甘肽浓度升高、某些酶发生过表达等异常特征。
这些异常特征在肿瘤的发生发展进程中起着重要作用，如促进血管新生，调控免疫逃逸、癌症转移，介导局部耐药等，但同时也为肿瘤的诊断和治疗提供了独特的靶点。
近年来，研究者们根据肿瘤微环境的多种特征结合表面增强拉曼光谱（SERS）的指纹图谱特性，开发了一系列响应型的SERS探针应用于肿瘤微环境的跟踪检测。
肿瘤微环境响应型SERS探针具有灵敏度高、特异性好、可原位和多重检测等优点。
该文系统地综述了近年来肿瘤微环境响应型SERS探针的研究进展，并对其未来发展进行了展望，以期为SERS探针的进一步研发和临床应用提供借鉴和参考。
关键词：肿瘤微环境（TME）；响应；表面增强拉曼光谱（SERS）；探针中图分类号：O657.3；G353.11文献标识码：A 文章编号：1004-4957（2024）01-0058-13 Recent Progress on Surface-enhanced Raman SpectroscopyProbes Towards Tumor MicroenvironmentZHANG Ze-dong，DONG Jian-guo，ZHANG Yu-ying*（School of Medicine，Nankai University，Tianjin 300071，China）Abstract：The tumor microenvironment（TME） exhibits anomalous characteristics，including a de⁃ceased pH level，heightened oxidative stress，hypoxia，elevated glutathione concentration，and ex⁃cessive expression of certain enzymes.These irregular features play an important role in the occur⁃rence and development of tumors，such as promoting tumor cell growth and angiogenesis，regulating immune evasion and cancer metastasis，and mediating localized drug resistance. Nevertheless，they also present distinctive opportunities for the diagnosis and treatment of cancers. Over the past decade，based on the abnormal characteristics of TME and in combination with the fingerprint spectral traits of surface-enhanced Raman spectroscopy（SERS），a series of SERS probes have been developed to in⁃vestigate TME and explore related approaches for cancer diagnosis and treatment. These TME-respon⁃sive SERS probes offer a range of benefits，including high sensitivity，excellent specificity，the abil⁃ity of in situ detection，as well as the capability for multivariate analysis.This article provides an overview of the current designs of SERS probes employed for the detection of TME，in accordance with the different characteristics of TME and the varied SERS response mechanisms. In the end，we prospect the potential future development of TME-responsive SERS probes and also discuss the chal⁃lenges associated with their clinical implementation.Key words：tumor microenvironment（TME）；response；surface-enhanced Raman spectroscopy （SERS）；probe恶性肿瘤的发病率和死亡率逐年上升，严重威胁着人类的健康［1］。
表面增强拉曼光谱检测金纳米粒子表面配体取向
贺海兵;陈葳
【期刊名称】《河北科技大学学报》
【年(卷),期】2014(35)2
【摘要】使用表面增强拉曼光谱研究了苯硫醚在不同曲率半径的金纳米粒子表面的取向差异.结果表明,金纳米粒子半径越小,其表面配体分子中的苯环越倾向与金粒子表面平行排列.
【总页数】5页(P144-148)
【作者】贺海兵;陈葳
【作者单位】南京大学化学与化工学院,江苏南京 210093;南京大学化学与化工学院,江苏南京 210093
【正文语种】中文
【中图分类】O657.37
【相关文献】
1.金纳米粒子簇的制备及表面增强拉曼光谱 [J], 冯微;王博蔚;郑艳;姜洋
2.金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究：表面粒子密度与？… [J], 朱梓华;朱涛
3.不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子对对硝基苯酚的表面增强拉曼活性特性分析[J], 赵博文;陈东梁;张东胜;马妍
4.新型冠状病毒S蛋白在金纳米粒子中的表面增强拉曼效应 [J], 乐玮;莫文博;陈果;赵松楠;何智兵;李波;杜凯;黄景林;羊强;祁道健;倪爽;魏来;范全平;杨月;温家星
5.星形金纳米粒子制备及催化PNTP偶联反应的表面增强拉曼光谱研究 [J], 侯斐;张晨杰;吴千;袁亚仙;姚建林
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基于表面增强拉曼散射的纳米生物传感器用于p53基因的超灵敏检测叶祖峰;陈伟;潘一峰【期刊名称】《中国现代医学杂志》【年(卷),期】2014(024)030【摘要】目的制备超灵敏检测p53基因的基于表面增强拉曼散射的纳米生物传感器.方法 p53分子通过双官能团连接4-氨基苯硫酚(4-ATP)的方式固定在金纳米粒子上.p53-4-ATP纳米粒子系统的特征振动谱带用来识别p53分子,当这些分子被包含有单分子层天青蛋白分子中有对这种抑癌基因显著亲和力的识别衬底捕获.结果由4-ATP介导交联p53～50 nm金纳米颗粒实现的拉曼信号增强使在浓度低至5×10-13 M时检测出这种蛋白.p53-4-ATP纳米粒子系统可显著提高拉曼指纹图谱信号,振动功能容易分辨,时间较为稳定,且在低浓度下很容易检测出目的蛋白及分析时间相对较短.铜蓝蛋白包被的基板与p53-4-ATP纳米粒子溶液孵育后,采用TM-AFM检测可观察到大的斑点,这表明纳米粒子在基板上有效沉积,及共存的铜蓝蛋白与p53之间特异性复合物的形成.结论基于铜蓝蛋白的SERS方法检测p53肿瘤抑制基因的方法具有高灵敏度和选择性.能够检测到p53的最低浓度是5×10-13M,在血清甚至血清环境中其他生物分子存在的情况下能够选择性地检测到p53.【总页数】7页(P1-7)【作者】叶祖峰;陈伟;潘一峰【作者单位】中南大学肝胆肠外科研究中心,湖南长沙410008;中南大学肝胆肠外科研究中心,湖南长沙410008;中南大学肝胆肠外科研究中心,湖南长沙410008【正文语种】中文【中图分类】Q657.37【相关文献】1.基于纳米金/石墨烯修饰的超灵敏己二烯雌酚电化学生物传感器 [J], 张洁;吴珺;王传现;邵科峰;陈昌云;赵波2.虚拟分子印迹与表面增强拉曼散射联用技术用于孔雀石绿的超灵敏检测 [J], 马芳晨;李欣;任晓慧3.金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱的制备及超灵敏表面增强拉曼散射检测 [J], 刘婵;江茜;陈蕾;张侯;陈怀侠;周吉;叶勇4.基于纳米钴信号放大化学发光生物传感器超灵敏检测DNA [J], 曹玮;张远5.一种新型复合碳纳米角电化学生物传感器用于PSA的高灵敏检测 [J], 路勇;冯德香;浦春;尉艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
表面增强拉曼光谱技术检测隐球菌脑膜炎患者血清中CD93+外泌体及其意义李腾达;刘鹏;龙曙萍;刘云;黄元兰;张薇薇;郭杰;谷明莉;邓安梅【摘要】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5500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0.99596,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±0.59 vs 2.47±0.15,差异具有统计学意义(t=2.835,P=0.0059);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.【期刊名称】《现代检验医学杂志》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】4页(P4-7)【关键词】表面增强拉曼光谱技术;隐球菌脑膜炎;外泌体;CD93【作者】李腾达;刘鹏;龙曙萍;刘云;黄元兰;张薇薇;郭杰;谷明莉;邓安梅【作者单位】第二军医大学长海医院,上海 200433;第二军医大学长海医院,上海200433;第二军医大学长海医院,上海 200433;第二军医大学长海医院,上海200433;解放军455 医院,上海 200052;第二军医大学长海医院,上海 200433;第二军医大学长海医院,上海 200433;第二军医大学长海医院,上海 200433;第二军医大学长海医院,上海 200433【正文语种】中文【中图分类】Q503;R519.4新生隐球菌是一种普遍存在的机会性致病真菌，其常侵犯免疫力低下的人群如HIV 感染者、肝癌患者等造成病人的肺部或脑膜感染［1］。
表面增强拉曼光谱技术在恶性肿瘤诊断中的应用
张姿博;李俣君(综述);崔晓楠;张春霞(审校)
【期刊名称】《检验医学与临床》
【年(卷),期】2022(19)17
【摘要】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。
【总页数】5页(P2429-2433)
【作者】张姿博;李俣君(综述);崔晓楠;张春霞(审校)
【作者单位】大连医科大学附属第一医院肿瘤二科
【正文语种】中文
【中图分类】R73
【相关文献】
1.表面增强拉曼光谱在肿瘤实验室诊断中的应用
2.表面增强拉曼光谱技术在真菌毒素检测中的应用研究进展
3.表面增强拉曼光谱技术在食品安全检测中的应用
4.血
清表面增强拉曼光谱检测在SD大鼠舌癌诊断中的应用5.表面增强拉曼光谱检测技术在农药残留检测中的应用
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表面等离激元增强金属光致发光助力表面增强拉曼光谱获取表
界面分子的本征化学信息
张锦
【期刊名称】《物理化学学报》
【年(卷),期】2017(033)006
【摘要】表面增强拉曼光谱（SERS）因其具有单分子的检测灵敏度和特异的分子指纹信息，在表面科学和分析检测领域得到广泛关注。
拉曼光谱研究中除了利用谱峰频率外，还利用不同谱峰间的相对强度，以获得吸附分子的吸附构象、分子与金属界面电荷转移、材料局域化学性质等多种重要物理化学信息。
【总页数】2页(P1081-1082)
【作者】张锦
【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京100871
【正文语种】中文
【相关文献】
1.模板法合成金属-分子-金属异质结及表面增强拉曼光谱研究 [J], 徐敏敏;王梅;姚建林;邹文君;凌丽;顾仁敖
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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刘察;臧颖超;曾惠桃;范夏琼;张志敏;卢红梅【摘要】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2.86×10-4 mol/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.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】7页(P668-674)【关键词】表面增强拉曼光谱技术;特征匹配;甲氨蝶呤;伏立康唑【作者】刘察;臧颖超;曾惠桃;范夏琼;张志敏;卢红梅【作者单位】中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化学工学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】O657.3;TQ460.72拉曼光谱技术是一种重要的分析检测技术，广泛应用于各种领域，如古文物鉴定、生物蛋白质研究、医药物质检测、食物安全现场检测等[1]。
该技术无需复杂的样本预处理，几乎可以用于任何环境[2]。
拉曼光谱还包含了丰富的物质结构信息，被称为分子的“指纹图谱”[3]。
采用适当的化学计量学方法，可获取隐藏在拉曼光谱中的定性和定量信息，从而实现对待测物质的定性检测和定量分析。
由于常规拉曼散射光强度约为入射光强度的10-6～10-9，这极大限制了拉曼技术的应用和发展。
表面增强拉曼光谱技术(Surface enhanced Raman spectroscopy，SERS)利用具有纳米级粗糙度表面的金、银等金属可将拉曼信号放大一百万倍的特性[4-5]，设计了一系列金、银以及复合金属材料基底以显著增强物质拉曼信号[6-7]，使得SERS在分子检测中具有良好的发展前景。
甲氨蝶呤(Methotrexate，MTX)是一种抑制肿瘤细胞生长的抗叶酸类抗肿瘤药，可通过抑制二氢叶酸还原酶而降低四氢叶酸的形成并阻断DNA 的合成，有效抑制滑膜细胞及免疫炎症细胞的增殖，从而起到免疫抑制、抗炎、抗风湿的作用，主要应用于癌症的治疗。
伏立康唑(Voriconazole，VOR)是一种通过抑制真菌中由细胞色素P450介导的14α-甾醇去甲基化，从而抑制麦角甾醇的生物合成的广谱抗真菌药，对人和动物的真菌感染均有治疗作用。
临床医疗研究发现：MTX和VOR 两种药物不同比例的混用会对小儿肿瘤患者产生强烈的副作用，并严重损害小儿肿瘤患者的皮肤。
目前拉曼光谱技术可实现对VOR的检测分析。
MTX固体的拉曼光谱图无法获取，实验发现，低功率的激光照射条件下，MTX物质即出现灼烧情况。
在VOR和MTX混合物的拉曼光谱中，VOR的拉曼光谱强度信号极低，难以找到特征拉曼光谱峰进行鉴定分析。
而且2种混合物的拉曼光谱存在重叠峰干扰，无法获得特征光谱而使混合物的定性定量分析困难[8-9]。
针对此问题，可采用化学计量学中的信号预处理算法以增强拉曼光谱分辨率，消除基线效应[10-13]。
Eiler等则提出一种高效算法，通过平滑分析信号，以实现对峰位置的检测[14-15]。
Zhang等基于小波多分辨的优势，提出了小波空间多尺度峰检测方法(Multi-scale peak detection，MSPD)[16]，该方法利用小波空间中的脊线、峰谷、零交叉点等信息进行峰位置估计，并通过调整遗传算法迭代次数和种群个数，得到峰位置和峰宽的最优解[17]。
彭颖等将MSPD方法与SERS技术相结合用于食品中违禁色素检测，得到很好的实验结果[18]。
本文针对MTX和VOX混合物快速定性检测与半定量分析中存在的问题，合成了一种金纳米颗粒复合物(AuNPS-PPDA)作为SERS基底，利用SERS技术可获得MTX和VOX混合物的高质量光谱。
针对SERS光谱重叠的问题，本文提出了小波空间特征匹配(Feature matching in wavelet space,FMWS)方法，通过该方法可显著减轻信号中基线变化和随机噪声的影响，从而实现对混合物中目标物质的识别，及定性和半定量分析。
图1 FMWS算法的流程图Fig.1 The procedure of FMWS1 原理本文提出FMWS算法(见图1)，该方法基于CWT原理进行峰检测，通过综合运用小波空间信息可准确检测特征峰位置，实现对物质的定性检测。
再提取特征峰强、峰面积等信息，基于非负最小二乘算法实现对甲氨喋林和伏立康唑的半定量分析。
1.1 连续小波变换峰检测小波是基于一系列具有连续可微、零均值等特性的函数基础上形成的多尺度信号分析方法，其表达式如下：(1)式中，a为尺度因子，b为平移因子。
可以看成是信号s(t)与小波函数Ψ的卷积，定义如下：(2)采用如下步骤可以利用CWT将SERS光谱转换至小波空间，并提取高质量特征：①小波基的选择：由分析仪器产生的特征峰有较高的局部特征，色谱信号多为高斯峰，光谱信号多为洛伦兹峰，因此本研究选择的墨西哥帽函数具有近似对称、与高斯峰相似的特点，选择墨西哥帽小波作为小波函数；②小波空间中的脊线、峰谷、零交叉点：在二维小波空间中，脊线、峰谷、零交叉点等重要特征参数可以很容易被确定；③峰位置的确定：综合利用脊线、峰谷、零交叉点可确定峰位置、起始点；④脊线阈值：通过脊线最大值设置阈值，去除假峰；⑤峰强与峰面积的提取：通过提取峰强、峰面积等信息，用于后续小波空间特征匹配。
小波系数C为二维矩阵，行和列分别代表尺度因子和平移因子。
将矩阵C分别平移k，k-1，...1以及-k，-(k-1)，...，-1列，分别作为矩阵kC和矩阵-kC。
脊线、峰谷和零交叉点可通过以下的布尔代数方程得到：R=(C>-kC)∧(C>-(k-1()C)...(C>k-1C)∧(C>kC)V=(C<-kC)∧(C<-(k-1)C)...(C<k-1C)∧(C<kC)Z=[sgn(c1)⊕sgn(c0),…sgn(cn)⊕sgn(cn-1)](3)R，V，Z为分别包含脊线、峰谷和零交叉点信息的矩阵。
取出R中的列计算元素和，如果列求和为0，则这一列没有脊线，如果列求和大于0，则这列中可能有脊线。
然后从小尺度系数到大尺度系数增加行值,从初始位置扫描矩阵R。
重复提取过程，直至矩阵R最后一行元素值全为0，则说明列中的脊线已经提取完全。
若小波系数大于0，则为单峰。
小波系数小于0，则可能为重叠峰。
搜索矩阵V，Z进行双向搜索。
遇到非0值时，作为峰的起止点，将搜索过程中非0值的列保存。
在原始信号中，最大值列和最小值列分别对应峰的起止点，其间的最大值列对应峰的位置。
1.2 小波空间特征匹配HQI是一种正向光谱检索方法，它以参考物光谱与未知光谱的匹配系数的大小，决定是否有特征物质存在。
其HQI值越大，说明未知光谱与参考物光谱的相似度越高。
该方法主要适用于纯物质光谱分析，而对混合物光谱，杂峰存在下的未知光谱的匹配则不稳健，其HQI值易受杂峰因素的干扰。
FMWS算法则不受该因素限制，在检索未知光谱时，只选取对应特征峰强信息进行匹配，而自动忽略其他杂峰、重叠峰的干扰。
其FMWS越接近于1，则说明未知光谱与参考物光谱越接近。
(4)HL，HU∩L为向量，HU∩L为参考物光谱L与未知物对应的特征峰光谱U。
HL，i 为参考物光谱第i特征峰的特征匹配系数，HU∩L为参考物光谱L与未知物光谱U 的第i特征匹配系数。
1.3 非负最小二乘半定量算法本文研究的混合物光谱，y即为混合物光谱，X为矩阵，矩阵的列代表未知化合物。
b为未知化合物在混合物中占比的向量。
通过设置阈值可以消除杂质峰谱的干扰，用非负最小二乘算法可以实现对未知混合物组分的半定量分析。
统一混合物与光谱库中可能存在组分的拉曼光谱积分时间，近似计算出混合物的比例。
其表达式如下：min‖y-Xb‖≥0,bi≥0(5)式中的非负最小二乘问题可等价于如下二次规划问题：(6)式中，Q=XTX，c=-XTy。
本文基于Lawson和Hanson[19]提出的有效集非负最小二乘方法对混合物中的组分进行半定量分析。
2 实验部分2.1 材料与仪器氯金酸(HAuCl4·3H2O)、柠檬酸钠，聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、MTX、VOR(分析纯，上海Sigma-Aldrich公司);实验所用超纯水(18.25 MΩ·cm)均来自Milli-Q净水系统(Bedford,MA,USA)。
实验中未特别指明，均在室温下进行。
B&W Tek i-Raman拉曼光谱仪(B&W Tek Inc.,Newark,DE,USA)，激发光源波长为785 nm，激光功率为30 mW;拉曼位移范围为222～2 478 cm-1;Tescan MIRA 3 XMU SEM(Tescan USA Inc.,Cranberry Township,PA,USA)获取金纳米的微观形貌图。
2.2 金纳米颗粒的制备金纳米粒子采用经典的柠檬酸钠还原氯金酸方法制备[20]：将1mL HAuCl4(1 mmol/L)快速加入已煮沸的50 mL 1%柠檬酸钠溶液中，在100 ℃条件下，磁力搅拌反应20 min，当混合溶液从浅黄色逐渐变为明亮的鲜红色后，停止反应，将混合液自然冷却并倒入用锡纸密封的锥形瓶中，完成50 nm的金纳米(AuNPS)制备[21]。
同样条件下，将0.6 mL HAuCl4(1 mmol/L)快速加入已煮沸的50mL 1% 柠檬酸钠溶液中，自然冷却即得尺寸为70 nm的金纳米(AuNPS)。
2.3 AuNPS-PDDA纳米复合材料的制备将1 mL PDDA与9 mL水置于烧杯中超声处理5 min，使其充分混合后，再量取30 mL AuNPS溶液至烧杯中。
40 mL混合液在8 000 r/min转速离心机下离心15 min，移除上清液，得到2 mL AuNPS-PDDA。
2.4 MTX和VOR混合物的快速SERS检测100 μL不同浓度的MTX和VOR样品与100 μL AuNPS-PDDA混合超声处理10 min,每次用移液枪移取10 μL混合液缓慢均匀滴于硅胶板上检测，每1批次滴5个样品做平行检测，光谱采集的时间为30 s，即得到MTX和VOR混合物的表面增强拉曼光谱图。
