1、基于纳米技术的表面增强拉曼光谱在单细胞中的研究与应用,一 对单细胞研究的技术,二 在生物医学领域中得到应用的光谱技术,三 拉曼光谱,四 SERS ( SERRS) 在细胞研究中的基本方法,六 SERS技术在细胞研究中的展望,五 SERS技术在细胞研究中的应用,扫描探针显微技术,微流控技术,毛细管电泳技术等,但大多数技术存在侵入性, 会对细胞产生破坏, 并且无法从分子水平上获得细胞内结构的具体信息。,一 对单细胞研究的技术,二 在生物医学领域中得到应用的光谱技术,目前已经在生物医学领域中得到应用的光谱技术主要有紫外可见吸收光谱、红外光谱、荧光光谱、拉曼光谱这些光学技术具有无侵入、无电离辐射、允许
2、多种模式成像、可获得实时与定量等多种信息的特点, 在生命科学研究中占有越来越重要的地位,三 拉曼光谱,2拉曼光谱的种类 拉曼光谱包括表面增强拉曼光谱( SERS)、受激拉曼光谱( SRR )和相干反斯托克斯拉曼光谱( CARS) 等。,1拉曼光谱的概念,拉曼光谱是一种分子结构分析的有用工具, 拉曼光谱特征峰位置、强度和线宽提供分子振动、转动方面的信息, 据此可以反映出分子中不同的化学键或官能团, 因此拉曼光谱成为研究物质分子结构的有效手段,3 表面增强拉曼光谱( SERS) SERS优点 具有指纹识别特征 SERS信号可以与荧光信号相比拟。 与其它光谱相比具有稳定、不易猝灭、可用红光激发、对生
3、物样品损坏小、不受生物样品自身荧光及水的干扰 SERS借助贵金属纳米结构的局域电磁场增强使位于纳米结构附近分子的拉曼信号得到几个数量级的放大, 与常规拉曼相比具有更高的检测灵敏度。,四 SERS ( SERRS) 在细胞研究中的基本方 法 -直接检测和间接检测,1直接检测 概念 直接检测主要是将待测的生物样品(如蛋白、DNA、细胞等) 直接作用于SERS 活性基底, 获得该生物样品自身的分子振动信息。 核心问题 发展高重现性、洁净、高灵敏和高选择性的SERS基底 缺点 由于生物蛋白分子通常是由拉曼散射截面较小的氨基酸序列构成, 且和表面作用力也较弱, 直接检测时信号往往极弱。 对于细胞这种复杂
4、体系, 通常所得到信息非常复杂, 虽然通过后续的信号处理可以得到一些特征信息, 但如何从获得的SERS谱图中获取和生命过程直接相关的信息, 仍是一个巨大的挑战,2 间接检测,概念 间接检测通常是将具有明确谱峰归属而且拉曼信号很强的分子(这类分子一般具有很大的共轭体系, 或在所采用的激发光波长处具有共振增强效应)标记在具有SERS效应的纳米粒子上, 然后在SERS标记的纳米粒子上修饰具有特异识别能力的生物分子(如抗体、DNA、适配子等) , 进而将SERS ( SERRS) 标记的纳米粒子靶向到细胞特定的位点。 核心问题 该方法以后的发展方向将是如何实现高靶向性、高灵敏度、高特异性和多功能性。
5、缺点 间接检测法损失了SERS( SERRS)光谱直接获得待测体系指纹图谱的优势,五 SERS技术在细胞研究中的应用,近年来SERS( SERRS)光谱技术在生命医学中得到越来越广泛的应用, 也逐渐由基础研究走向实际应用, 并实现了基于SERS的流式细胞术、胶体Au免疫检测等。但纵观全局, SERS( SERRS)技术在细胞研究中的应用一方面取决于人们对于生物识别分子(适配子、抗体、DNA )的认识和筛选, 另一方面也和纳米科学的发展、高活性SERS基底和高选择性基底(主客体识别)的发展紧密相关。,六 SERS技术在细胞研究中的展望,正是由于SERS 在细胞研究中具有的优势, 以及SERS在细胞领域中的应用存在诸多问题, 该学科的发展存在很多的机遇和挑战。这一学科继续发展, 必然需要纳米材料、生物技术、信息处理等多学科的交叉和共同推动。,THANK YOU,
