拉曼光谱技术引入眼病的研究
1.应用于眼病检查
晶状体是一种具有高浓度蛋白质的双凸面透明组织,其内部蛋白质变化对晶状体功能变化具有决定性作用,对人眼屈光调节也具有重要意义。利用拉曼光谱分析晶状体蛋白的亚结构,如氨基酸亚基、二硫键、羧基亚结构,可以帮助人们更好地了解晶状体及其调节模式。拉曼光谱技术引入眼病的研究首先测定了牛晶状体中的牛晶状体α,β和γ蛋白质的拉曼图谱,结果显示α蛋白质主要集中在核心,β蛋白质主要集中在皮质部22。Short等23测试了紫外线诱导下兔白内障晶状体拉曼光谱,显示氨基酸残基中羟基光谱强度显著增加,不能与水形成氢键,科学解释了白内障晶状体中缺水。与此同时,研究发现多肽水解物的成分是邻氨基苯甲酸,表明光化学反应会导致色氨酸残留物的下降。结合现有发现,他们提出了紫外线诱导白内障的热损伤理论。研究人员测试了诱发哺乳动物白内障的致病性光谱。6个月大的兔子是阴性对照组,7个月大的糖尿病兔子是糖尿病组。对比发现900~1700cm-1没有明显差异,800~850cm-1两组差异明显24。经分析,认为晶状体混浊的主要原因是晶状体混浊α,β和γ晶体蛋白的不良聚合反应。
2.骨科疾病检测的应用
绝大多数生物样本都有自体荧光,强烈的荧光背景会对拉曼光谱造成很大的干扰,从而影响拉曼光谱的准确性。虽然引起骨组织光谱背景的物质尚不清楚,但很可能是有机基质中的一些非胶原分子25。未经处理,使用拉曼光谱检测骨组织是非常不准确的。熊毅等26随后发现了通过过过氧化氢降低骨组织光谱背景的方法,为拉曼光谱在骨组织中的研究打开了大门。骨组织的密度和硬度随生物力学环境的变化而变化,称为骨重建。在人体的整个生命过程中,骨骼会发生变化,拉曼光谱可以用来深入研究这个过程。一旦吸收和沉积之间的动态平衡被打破,就会导致不同类型的骨科疾病。Oshokoya等27在拉曼光谱的外力作用下建立了颅缝早闭模型,涉及颅骨成分、骨质和基质的相对含量和分布。颅缝早闭症是一种由多种原因引起的颅缝发育异常综合征婴幼儿常见病。由于颅缝过早闭合,限制了颅腔体积,不利于智力发展。结果表明,在非轴向压力作用下,成骨区前端矿物含量较无压力状态下降,原因可能是矿物沉积不完全28。在成骨不全的研究中,一些学者用拉曼光谱证实,6个月后成骨不全的骨强度增长不是由骨形态的变化引起的,而是由骨基质的改善引起的29。
纵观历史,人们对各种动物和组织器官进行了大量的拉曼光谱研究,取得了许多突破性进展,发明了许多新的检测技术。拉曼光谱在医学检验中的作用越来越突出,越来越多的科技报道证明,拉曼光谱技术在医学检验中的应用有其独特的优势和特点,如快速、准确、廉价、可靠等。即使前途光明,拉曼光谱技术在生物医学检验中的应用仍存在许多亟待解决的问题,如尚未建立不同物质的拉曼光谱特征峰信号库,如何建立具体疾病的拉曼检验标准,如何建立活体组织的拉曼检验体系,如何消除复杂组织和成分的干扰,如何更好地与现行主流检验体系相结合。目前仍有许多关键问题需要解决,拉曼光谱技术在检验医学中的广泛普及还有很长的路要走。
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