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English| 發(fā)布日期：2024-09-21 |
丙二醛（MDA）是反映體內(nèi)氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化水平的重要生物標(biāo)志物，其異常升高與多種疾病包括胃癌等嚴(yán)重健康問題緊密相關(guān)。在健康成年人中，MDA的范圍為0.36至2.80 μM，雖然癌癥患者血清中MDA的水平明顯高于健康人，但其濃度仍然過低。因此，開發(fā)一種能夠精確、靈敏地檢測血清中MDA含量的方法，對于揭示其在病理過程中的作用、促進(jìn)早期診斷和治療具有重大意義。此研究通過Au-S鍵在硫化納米纖維素/金納米星（S-CNF/Au NSs）二維基質(zhì)表面修飾對氨基苯硫酚（PATP），PATP的氨基與MDA的醛基通過希夫堿反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)，再結(jié)合表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對MDA的高靈敏度檢測。SERS技術(shù)以其出色的分子指紋信息捕捉能力和單分子級別的檢測靈敏度，為MDA的定量分析提供了一種快速、高準(zhǔn)確度的新途徑。如海光電的RMS2000微型拉曼光譜儀具備非凡的分辨率、靈敏度、穿透能力和抑制熒光干擾能力，使用RMS2000使我們能夠在分子層面上深入理解MDA在胃癌發(fā)展中的作用機(jī)制，為胃癌的早期診斷和治療監(jiān)測提供了一種強(qiáng)有力的工具，具有深遠(yuǎn)的臨床應(yīng)用潛力和科研價(jià)值。
圖1 基于S-CNF/Au NSs 2D襯底的MDA檢測示意圖原理圖
1. S-CNF/Au NSs 2D襯底的優(yōu)化與表征
為了提高S-CNF/Au NSs襯底的增強(qiáng)效果，對PATP的浸泡時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，選取1078 cm?1處的峰作為PATP的特征峰，測試了不同浸泡時(shí)間下的特征峰強(qiáng)度。結(jié)果表明，浸泡1 h后，反應(yīng)可能飽和，SERS強(qiáng)度保持穩(wěn)定。
為了測試襯底的靈敏度，將其浸入0.5×10-6 ~10-5 M的R6G溶液中，并檢測其SERS強(qiáng)度。SERS光譜如圖2（c、d）所示。結(jié)果表明襯底具有良好的靈敏度。
圖2 （a，b）PATP浸沒時(shí)間與SERS信號強(qiáng)度的關(guān)系；（c，d）襯底在不同濃度的R6G中浸泡后的SERS光譜和1360 cm?1處的特征峰進(jìn)行線性圖。
2. MDA的檢測
在最優(yōu)反應(yīng)條件下，記錄了不同濃度的MDA和S-CNF/Au NSs 2D襯底反應(yīng)的SERS譜圖，結(jié)果如圖3所示。隨著MDA濃度的增加，I1655/I1078的峰強(qiáng)度比值增大，并在1×10-9~2.5×10-2 mM的范圍內(nèi)呈強(qiáng)線性關(guān)系?？梢钥闯觯δ芑腟-CNF/Au NSs 2D襯底在檢測MDA方面具有優(yōu)異的響應(yīng)，該方法檢測MDA的最低限為1.29×10-11 mM，低于現(xiàn)有方法。
圖3 （a）S-CNF/Au NSs 2D襯底在不同濃度MDA反應(yīng)下的歸一化SERS譜圖；（b）歸一化I1655/I1078SERS強(qiáng)度與MDA濃度線性圖。
3. MDA選擇性檢測
圖4顯示了PATP修飾的S-CNF/Au NSs 2D襯底分別與70 mM MDA、AC、ACE溶液和10 mg/mL FCOH溶液反應(yīng)得到的SERS譜圖。從圖中可以看出，與其他物質(zhì)相比，功能化襯底對MDA具有很強(qiáng)的選擇性。
圖4 （a）襯底分別與MDA、FCOH、AC和ACE溶液反應(yīng)的SERS譜圖；（b）不同反應(yīng)溶液的I1655/I1078SERS強(qiáng)度對比圖。
4. SERS和比色法檢測MDA濃度的對比
圖5（a）和（b）分別顯示了通過SERS和比色法測定的胃癌患者（GC）和健康受試者血清中MDA濃度的測定結(jié)果。SERS方法測定結(jié)果與我們的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一致，即GC患者血清中的MDA濃度高于健康受試者。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，SERS法的顯著性差異（p < 0.0001）比比色法（p < 0.01）更優(yōu)異。此外，比色法需要添加標(biāo)準(zhǔn)濃度的MDA才能達(dá)到檢測限，因此SERS法在檢測上具有明顯優(yōu)勢。
圖5 胃癌（GC）患者和健康受試者血清中MDA濃度測定對比圖（a）SERS法 ；（b）比色法。
使用如海光電的RMS2000拉曼光譜儀基于SERS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對胃癌患者血清中MDA進(jìn)行高靈敏度的檢測，實(shí)現(xiàn)了1.29×10-11 mM的MDA濃度檢測限，顯著性差異達(dá)到p < 0.0001，是一種快速、靈敏且穩(wěn)健的方法，適用于胃癌患者血清檢測，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。
文中使用的RMS2000現(xiàn)已升級為RMS3000。
RMS3000微型拉曼光譜儀
1. 產(chǎn)品簡介
RMS3000（Raman Minimal System）是一款微型的785 nm同軸共聚焦拉曼光譜儀，其采用全空間光設(shè)計(jì)，優(yōu)化散熱接口，采用N.A0.11數(shù)值孔徑激發(fā)采集光路。支持Windows、Linux和Windows多種操作平臺和主控系統(tǒng)，隨機(jī)配備手機(jī)端（Andorid）和電腦端采集分析軟件。具備非凡的分辨率、靈敏度、穿透能力和抑制熒光干擾能力。既可以單獨(dú)使用也可以作為核心部件集成進(jìn)拉曼自動化系統(tǒng)，滿足科研院所、相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)與企業(yè)在無機(jī)/有機(jī)材料、生物生命、化學(xué)/化工、藥物分析、食品安全、刑偵鑒定、環(huán)境污染檢測等研究中的需求。
2. 產(chǎn)品特點(diǎn)
? 體積小巧，重量輕，只有103×83×26 mm和305 g；
? 空間光、微型共聚焦設(shè)計(jì)，最小光斑≤30 μm；
? 高分辨率（~6 cm-1），高抑制熒光能力，能夠輕松測量高熒光樣品，獲取拉曼光譜；
? 高靈敏度，500 ms即可實(shí)現(xiàn)常規(guī)化學(xué)品的拉曼光譜，最低可以檢測0.3%的分析純酒精；
? 可配置線掃式探頭，可以采集4.5 mm*1 mm的線掃光斑，降低樣品照射功率密度；
? 可配置外觸發(fā)手柄，方便工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集；
? 支持手機(jī)和電腦雙平臺，方便戶外現(xiàn)場直接測量；
? 超低功耗，無須額外電源供電，通過USB手機(jī)可以直接實(shí)現(xiàn)光譜采集分析；
? 強(qiáng)大的軟件分析功能，支持常規(guī)的HQI，峰位檢索，深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法；
? 可以適配顯微鏡組成顯微共聚焦拉曼。
