活體小鼠耳朵的拉曼成像方法研究.pdf

《活體小鼠耳朵的拉曼成像方法研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第40卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)研究報告第1O期2012年1O月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1494~1499DOI：10．3724／SP．J．1096．2012．20168活體小鼠耳朵的拉曼成像方法研究李雪L高國明牛麗媛1,2林漫漫1,2覃宗定1,2劉軍賢姚輝璐(廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，桂林541004)(廣西科學(xué)院生物物理實驗室，南寧530021)(廣西師范大學(xué)計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，桂林541004)摘要利用掃描技術(shù)獲取活體小鼠耳朵組織不同深度的微區(qū)拉曼光譜，選取分別歸屬于血糖、脂類、血紅蛋白、蛋白質(zhì)分

2、子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的特征譜帶1125，1300，1549和1660cm進行峰面積計算，利用這些數(shù)據(jù)重建二維三維拉曼光譜圖像。圖像清晰顯示了不同物質(zhì)在活體組織中空間分布情況。實驗表明，活體拉曼成像技術(shù)可以成為活體研究的新手段。關(guān)鍵詞光譜學(xué)；拉曼；成像；活體1引言近年，光學(xué)成像技術(shù)發(fā)展迅速。光學(xué)成像不僅具有對活體組織無損傷、非侵入、無電磁輻射等特點，還可用于活體生物組織的顯微結(jié)構(gòu)分析、特性參數(shù)測量及疾病的診斷，所以光學(xué)成像技術(shù)越來越受到生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。目前應(yīng)用較廣泛的光學(xué)成像技術(shù)有：熒光成像、漫反射成像、近紅外光譜成像、光聲成像、近場光學(xué)顯微成像、二次諧波成像及OTC成

3、像等。同這些技術(shù)相比，拉曼光譜技術(shù)擁有獨特的優(yōu)勢：很強的分子特異性，無需對樣品進行標(biāo)記，制樣簡單，對樣品無損傷，尤其在對含水量大的樣品的檢測上優(yōu)勢明顯。拉曼光譜特征峰的位置、強度和線寬可提供構(gòu)成物質(zhì)分子振動、轉(zhuǎn)動方面的信息，從而反映出不同的化學(xué)鍵和官能團，因此拉曼光譜已成為研究物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的有效手段p】。拉曼光譜成像技術(shù)是拉曼光譜技術(shù)和成像技術(shù)的有效結(jié)合，其中的一種方法是在層面上進行逐點掃描，收集各點拉曼光譜，根據(jù)光譜信息進行圖像重構(gòu)，最終獲得拉曼圖像_4]。拉曼光譜成像技術(shù)可以重構(gòu)具有三維立體結(jié)構(gòu)的圖像，能夠在空間上對目標(biāo)進行分析和識別。拉曼掃描成像已經(jīng)在病理學(xué)、藥物

4、學(xué)、地質(zhì)學(xué)、公安法學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[5~10】。最近，拉曼光譜成像已經(jīng)開始用于復(fù)雜生物樣品如活細(xì)胞、生物組織的化學(xué)分析，并監(jiān)控細(xì)胞、亞細(xì)胞水平的化學(xué)組成?；铙w組織中一般都是表皮成像，對活體組織進行三維成像尚未見報道。本研究以活體小鼠為實驗?zāi)Ｐ?，通過構(gòu)建激光拉曼掃描成像系統(tǒng)對脫毛后的活體小鼠耳朵進行拉曼掃描，依據(jù)不同層面的掃描數(shù)據(jù)進行可視化成像，直接得到血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)、脂類分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的直觀二維空間分布。通過調(diào)節(jié)激光聚焦深度，獲得了組織中不同深度層面的物質(zhì)分布信息，將各層次信息疊加重構(gòu)，得到了三維立體圖像，實驗結(jié)果以三維立體形式形象地顯示出

5、了不同物質(zhì)在小鼠耳組織中空間的分布情況。2實驗部分2．1樣品準(zhǔn)備實驗動物為3～5周齡的SPF級KM雄性小鼠，重量在15~25g之間，購于廣西醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心。用4％的水合氯醛(0．1L／10g)腹腔注射麻醉，并用脫毛膏將小鼠耳朵進行脫毛處理。2．2實驗裝置本實驗所采用的拉曼成像系統(tǒng)實驗裝置如圖1所示，實驗小鼠麻醉后固定在載物臺上，將小鼠耳朵貼在載玻片上，半導(dǎo)體激光器(DL740-201S—SanyoLaserDiode)產(chǎn)生一束波長780am的激光，濾波后經(jīng)2012-02-23收稿；2012-04-12接受本文系國家自然科e#~(Nos．60868002，31060

6、128)和廣西自然科學(xué)基金(N0s．2012GXNSFFA060008，2011GXNSFA018143，0731013)資助’E-mail：yaohl@163．net第10期李雪等：活體小鼠耳朵的拉曼成像方法研究過一對掃描透鏡(SM)導(dǎo)入倒置顯微鏡(TE2000-U，Nikon)的物鏡(NA===1．3，100×)中，聚焦到小鼠耳朵上，激光功率約為5mw，拉曼散射信號被聚焦進光譜儀(SpectraPro2300i，Acton，600g／mm)的狹縫入口處。光譜儀耦合到電荷耦合器件CCD(PIXIS100BR,PrincetonInstruments)上，通過CCD接受

7、拉曼信號。為了獲得極低的暗電流，用液氮將CCD冷卻到一120℃。通過數(shù)字／模擬(D／A)轉(zhuǎn)換器控制掃描透鏡(sM)在X軸和Y軸方向移動，使光斑精確地定位在所需要的位置，光斑大小2m。為了便于觀察，本實驗使用LED燈(560nm)照射小鼠耳朵，并通過CCD攝像機拍照。圖1實驗裝置圖Fig．1Schematicofexperimentalarrangement2．3拉曼逐點掃描的實現(xiàn)過程通過自編VB程序控制D／A轉(zhuǎn)換器將計算機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將其放大，驅(qū)動掃描對鏡移動，從而實現(xiàn)控制激光光斑移動。由于光斑每次移動的距離是通過改變電壓