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拉曼技术成为一种有价值的新诊断工具

2018.3.05

   拉曼光谱是一种分析分子结构的有用工具。拉曼光谱特征峰位置、强度和线宽可以提供分子振动、转动方面的信息,反映出不同的化学键或官能团。拉曼光谱作为一种无损、非接触的快速检测技术,已吸引广大科研人员的关注,并被应用于各行各业中。

  由于拉曼样品用量很少,不需要对生物样品进行固定、脱水、包埋、切片、染色、标记等繁琐的前处理程序,不仅操作简单,而且不会损伤样品,从而能够获得样品最真实的信息。另外,生物大分子多是处在水溶液环境中,研究它们在水溶液中的结构对于了解生物大分子的结构与性能的关系非常重要。水的拉曼散射很弱,干扰小,而且单细胞拉曼光谱能提供细胞内核酸、蛋白质、脂质含量等大量信息,可在不损伤细胞的条件下实时动态地监测细胞分子结构变化,可以对细胞、病毒等进行原位检测分析。

  由于拉曼光谱的诸多优点,近年来,越来越多的研究人员将拉曼光谱用于临床诊断研究中。

  拉曼光谱为很多医疗情况下的临床诊断开辟了新方法。“这是一种对人体生物化学、生理和病理微妙变化十分敏感的生物化学专业技术,” Vanderbilt大学生物医学工程教授、Vanderbilt生物光子学中心主任Anita Mahadevan Jansen说。“拉曼光谱可以区分微妙的东西,如荷尔蒙的变化等许多其他技术无法区分的东西。”因此,临床医生可以使用拉曼光谱进行更准确的差别诊断。但是拉曼所有的优势都伴随着挑战,其中最大的挑战就是信号弱。因此,用拉曼光谱捕获分子信息,需要非常灵敏的仪器。这项技术目前才真正开始揭示它到底能在多大程度上改变诊断科学。

  British Columbia 的BC癌症研究中心综合肿瘤部门成像单元杰出的科学家Haishan Zeng说:“拉曼光谱是一种强大的分析测量手段,在化学实验室已经使用多年。尽管如此,医疗应用所需的数据采集时间太长。在过去的十年中,激光技术、CCD相机和光学的发展缩短了采集拉曼光谱的时间。这使得它有足够快的速度可以用于医学。推动拉曼临床应用的时候到了。”

  到目前为止,仅有几家公司在临床应用市场上有拉曼设备。如,Richmond,Verisante Technology为癌症检测提供拉曼设备。在日本东京,嘉丽宝化妆品公司用拉曼光谱来研究人体皮肤的变化。

  谈到这一技术在医疗诊断中的地位,Mahadevan Jansen说,“大多数是一些小型初创公司在尝试渗透市场。只有少数人在做临床拉曼光谱,因为挑战性太大。”尽管如此,她指出,现有的技术和计算能力使这种技术成为一种有价值的新诊断工具。


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