克里斯托夫•约翰一个Allison stel,b尤尔根•Popp来说a、c和莱纳沙尔茨b
一个光子技术研究所Albert-Einstein-Str。德国07745耶拿
b德累斯顿技术大学分析化学研究所01062德累斯顿,德国
c物理化学研究所Helmholtzweg 07743耶拿,德国
介绍
兴趣使用拉曼光谱作为一种分析技术,可以应用于临床半岛综合体育官方APP下载德甲问题继续增加。拉曼光谱探针半岛综合体育官方APP下载德甲分子的振动和单色光的基于非弹性散射。的固有振动样品提供一个特定的指纹没有标签,非破坏性的方式和衍射极限分辨率,可以在sub-micrometre范围。最近复习总结的广阔应用拉曼和相干anti-Stokes喇曼散射(汽车)光谱特征的细胞和组织,预计将在未来获得意义,如结合成像、显微镜和光纤探针。半岛综合体育官方APP下载德甲1
最常见的应用包括拉曼光谱的骨骼、皮肤、上皮和肌肉组织,神经组织和肺组织。半岛综合体育官方APP下载德甲主要范围是疾病的病理检测和识别。在这里,我们专注于新的拉曼光谱来改善的趋势半岛综合体育官方APP下载德甲在活的有机体内诊断。使用拉曼光谱进行实时诊断疾病不需要半岛综合体育官方APP下载德甲活检是最令人兴奋的和临床相关的应用程序;四个最近的报告。首先,一种方法以减少肺组织的荧光背景结合生物医学过滤喇曼光纤探针被麦基在2009年推出et al。2第二,光纤探针是汽车开发的拉曼光谱的变异。半岛综合体育官方APP下载德甲3第三,功能金属纳米颗粒和碳纳米管应用于小动物模型收集拉曼光谱方法利用表面增强拉曼散射(ser)的效果。4最后,这种空间位移喇曼光谱(传感器适用)提出了另一个非侵入性Ra半岛综合体育官方APP下载德甲man-based方法探测深骨皮下注射的动物模型。5
讨论
生物医学喇曼光纤探针
生物医学喇曼光纤探针是一个必要的组件在活的有机体内利用拉曼光谱。半岛综合体育官方APP下载德甲然而,几个挑战依然存在:(i)拉曼散射的组织本质上是疲软的现象,(2)拉曼散射产生的激发光通过光纤和(iii)组织通常展品高背景荧光,即使经常使用785 nm激发激光。必须满足这些挑战,同时保持一个安全的水平的激光接触病人。除了高效收集拉曼信号的生物医学探测的关键要求是:一个紧凑的尺寸(2.5毫米外径最大)和灵活性,因此它可以插入到标准内窥镜的工作通道,例如,研究相对难以接近的器官如肺在支气管镜检查或结肠在结肠镜检查。
拉曼光纤探针通常由low-OH熔融石英因其较低的拉曼活性。然而,大背景信号仍然出现在200 - 1300厘米1范围,这可以通过使用带通滤波器抑制励磁纤维;弹性散射光瑞利排除在检测方面利用longpass纤维过滤器的集合。结合拉曼光纤miniprobe从Emvision LCC(美国佛罗里达州)一种方法称为转移减去拉曼光谱(SSRS)据报道,减少肺组织的荧光半岛综合体育官方APP下载德甲2这沼泽生物感兴趣的拉曼信号弱得多。作者使用专门设计的探针,它由一个直径400µm激发纤维包围七直径300µm纤维集合。过滤信号然后重新上一束直径100µm纤维,然后对齐到自定义构建的狭缝拉曼光谱仪保持拉曼强度同时提高光谱分辨率。SSRS涉及获取样品的拉曼光谱,然后将大约20像素的光谱探测器和重新拉曼光谱在同一空间位置的样本。因为所谓的固定模式响应(玻璃钢)探测器和样本两光谱荧光变化小,减去一个从另一个几乎消除了玻璃钢和荧光光谱,留下样本的特征拉曼乐队的形式衍生物比如频谱,然后可以重建正常拉曼反应。该技术应用于七个病人接受肺癌切除的标本。正常和肿瘤光谱被成功的多变量最优化分析。尽管这项研究体外预计将很快转移到原则在活的有机体内的情况。
汽车显微镜
相干anti-Stokes喇曼散射(汽车)显微镜使label-free sub-µm分辨率成像和图像采集速度快。中非线性效应的优点是强大的增强拉曼信号由于相干性质的过程,缺乏自发荧光背景和定向发射。
而汽车显微镜的诊断功能是有前途的,实际的技术实现临床研究目前相当有限。优化的成像技术的临床研究和利用汽车的优势在活的有机体内fibre-based探针,汽车的最大集合信号在生物组织。3设计挑战包括捕获产生的反散射向前车信号样本,减少光纤非线性传播的脉冲的影响。幽灵似地抑制四波混频的贡献在纤维,探测器设计包含独立的激发光纤维交付和光学信号检测与二向色性相结合。此外,扫描光学和集成一个物镜。不同生物组织成像体外为了评估汽车fibre-delivered探测成像的性能(见,例如,图1),皮下脂肪(1)单个脂肪细胞(1 b)和meibocytes (1 c)与高对比度得到解决。在未来,它将使小型化设计所需作为手持探测器。
爵士
非侵入性的深层组织分子图像从生活提出了鼠标使用拉曼光谱和表面增强拉曼散射(ser)纳米颗粒。半岛综合体育官方APP下载德甲4在这项研究中,拉曼系统用于小动物成像和ser活跃的纳米粒子从Oxonica(美国CA),即来自Nanoplex Biotags、使用。
ser效果良好的技术来克服有限的喇曼效应的敏感性。这里,分子吸附到nano-roughened贵金属表面经历了戏剧性的增加入射电磁场导致较高的拉曼强度与荧光。拥有巨大潜力的方法作为生物医学成像策略的生活主题。相比,荧光或荧光策略和其他为了形式(正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层扫描、核磁共振成像、计算机断层扫描)ser纳米粒子提供了一个高复用能力,意味着可以将多个目标同时审问。
ser的近红外激发和发射纳米颗粒被组织适合最小化光吸收。ser的玻璃涂层纳米粒子保证身体健壮性、对环境条件的不敏感和简单的biofunctionalisation硅表面化学进行了研究。定量分析软件计算ser纳米颗粒的浓度和生成一个图像显示积累在肝脏(参见图2),这是符合先前的观察,各种类型的纳米颗粒被网状内皮系统,从而可以发现肝脏枯氏细胞。ser纳米粒子呈现在肝脏区域注射后24天。发表的文章4表明,通过有针对性的ser纳米颗粒和体内非侵入性成像拉曼光谱可以成为一个重要的临床诊断工具。半岛综合体育官方APP下载德甲
传感器适用光纤探针
传感器适用开发,深度解析地下拉曼测量可以在高度散射材料,如平板电脑,聚合物和动物组织。在传感器适用,光纤探针提供一个空间分离激发激光照明和拉曼散射区域集合。当照明和收集区域之间的距离增加,表面变得不那么突出,收集到的拉曼光谱信号从地下组件包含一个更大的贡献。
由帕维尔Matousek卢瑟福阿普尔顿实验室在英国,传感器适用最近被应用于探测小鼠骨组织经皮的拉曼光谱。半岛综合体育官方APP下载德甲5尽管骨组织早些时候测量拉曼光谱半岛综合体育官方APP下载德甲在活的有机体内,新的研究提供了一个系统化的方法来准确恢复在活的有机体内骨拉曼光谱重叠的软组织的经皮的拉曼测量。骨头的恢复通过皮肤复杂荧光光谱,光散射和吸收。illumination-collection几何是根据优化拉曼测量特定骨大小和深度。图3比较获得的拉曼光谱从五个光纤探针配置使用酷毙了喇曼光纤探头配件从凯撒光学系统(美国MI)。羟磷灰石矿化矩阵的磷酸盐峰值为960厘米1显示在一个规模放大。“行/磁盘1”探针配置选择在活的有机体内拉曼光谱的骨组织32住老鼠,因为它提供了最佳组合的地下骨信号,信号方差和激光功率分布。在这里,一个柱面透镜用于形状和5×1毫米线激光聚焦到样品。骨组织的carbonate-to-phosphate比率鼠标胫骨测定非侵入性的拉曼光谱测量和测量暴露骨组织。两个值被认为是精确和准确,这意味着均值和标准差的比率在五个收购之间存在着显著的差异。
总结
的结果在活的有机体内拉曼测量,简要概述了在这里,证明该方法适用于临床应用。然而,之前的技术可以从使用动物转移到人类的热损伤激光辐照必须被排除在外。此外,需要进一步的研究来优化工具和更广泛的传播使其用户友好的光学实验室到临床环境中。
引用
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