拉曼光譜成像技術的突破為肝癌早期檢測創(chuàng)造條件

         據媒體報道，日前由中國科學技術大學侯建國院士領銜的單分子科學團隊董振超研究小組，在高分辨率化學識別與成像領域取得重大突破，在國際上實現(xiàn)了亞納米分辨的單分子光學拉曼成像；該成果于昨日在國際權威學術期刊《自然》雜志上在線發(fā)表。分析人士表示，拉曼光譜成像技術的突破，對肝癌檢測等醫(yī)學難題將產生推動作用，A股市場上相關上市公司如大恒科技、聚光科技及天瑞儀器有望獲得資金的青睞。

         拉曼光譜成像儀 

         拉曼光譜成像技術獲得新突破 
         據媒體報道，日前由中國科學技術大學侯建國院士領銜的單分子科學團隊董振超研究小組，在高分辨率化學識別與成像領域取得重大突破。這項研究結果突破了光學成像手段中衍射極限的瓶頸，將具有化學識別能力的空間成像的分辨率提高到一個納米以下，這對了解微觀世界，特別是微觀催化反應機制、分子納米器件的微觀構造，以及包括DNA測序在內的高分辨生物分子成像，具有極其重要的科學意義和實用價值，也為研究單分子非線性光學和光化學過程開辟了新的途徑。 
         據悉，該研究工作是在科技部、科學院和國家自然科學基金委的資助下完成的，是該研究團隊繼2005年實現(xiàn)單分子磁性調控（文章發(fā)表在《科學》雜志上）后在單分子科學領域取得的又一項重大進展。 
         據文章通信作者之一董振超教授介紹，印度科學家拉曼于1928年發(fā)現(xiàn)了光子被物質分子散射后能量發(fā)生變化的光散射現(xiàn)象，并在兩年后因此貢獻獲得了諾貝爾物理學獎，是亞洲位獲此殊榮的科學家。拉曼散射中光子的能量變化通常起源于分子振動能量與入射光子能量的疊加，因此拉曼散射光中包含了豐富的分子振動結構的信息。而由于不同分子的拉曼光譜的譜形特征各不相同，因此可作為分子識別的“指紋”光譜，就像人的指紋可以用來識別人的身份一樣。如今，拉曼光譜已經成為物理、化學、材料、生物等領域研究分子結構的重要手段。 
         中國科學技術大學微尺度物質科學國家實驗室的單分子光電子學研究組通過對STM針尖與金屬襯底之間形成的納腔等離激元共振模式的頻譜調控，充分利用納腔等離激元“天線”的寬頻、局域與增強特性，巧妙地實現(xiàn)了與入射光激發(fā)和分子拉曼光子發(fā)射發(fā)生雙重共振的頻譜匹配。其將非線性效應和針尖增強拉曼散射融合起來，從而實現(xiàn)了的亞納米分辨的單個卟啉分子的拉曼光譜成像，不僅高分辨率達到約0.5納米，而且還可識別分子內部的結構和分子在表面上的吸附構型。 
         肝癌早期檢測難題有望突破 
         據介紹，激光光鑷拉曼光譜技術是將激光光學囚禁技術和拉曼光譜技術相結合應用于懸浮細胞、生物大分子等進行研究的一種光子技術，更是一種無損、快速、靈敏的光譜學的檢測方法。 
         專業(yè)人士表示，鑒于水的拉曼散射非常微弱，該技術適合于對水溶液中生物大分子、細胞等進行研究。該技術應用光鑷把細胞俘獲或囚禁在玻片上方10微米左右的位置，可以消除其他拉曼光譜技術將細胞囚禁在溶液中和玻片上所引起的不良影響。并且光鑷將細胞長時間囚禁在激光的焦點附近，在優(yōu)化了散射光的收集光路的同時，還可以得到更高信噪比的光譜。雖然激光光鑷拉曼光譜技術已經具有如此多的優(yōu)勢，但這種技術只是對直徑較小的細胞有很好的針對性，對像肝癌細胞這樣直徑較大的細胞并不能全部獲取其中的光譜信息。 
         目前肝癌已經成為死亡率僅次于胃癌、食道癌的第三大常見惡性腫瘤，但初期癥狀并不明顯。因此，對肝癌的檢測就成為了目前醫(yī)學研究的重要課題。而拉曼光譜成像可以在降低分子成像成本的同時，提供更高的圖像敏感度、還有更強的空間分辨率以及更完善的瀏覽多重信號的能力。
         分析人士指出，拉曼光譜成像已經成為當前所有成像技術中較為優(yōu)越的一種技術。這種重構的激光拉曼光譜成像系統(tǒng)對肝癌細胞進行了成像研究，獲得了單個肝癌細胞微區(qū)的拉曼光譜圖譜，同時計算出786cm-1、1450cm-1和1658cm-1等特征峰的峰面積，這些特征峰分別歸屬于DNA、脂類和蛋白質，并根據歸一化后的數(shù)值在相應的細胞掃描位置給出不同顏色值成像，進而重構出這些物質的拉曼特征峰在肝癌細胞中的分布圖。結果表明，應用這種方法可以很明確的看到DNA、脂類及蛋白質特征峰在細胞中的分布情況，并且通過熒光染色驗證了成像系統(tǒng)的可靠性。因此通過特征峰的成像圖確定物質在細胞中的微區(qū)分布情況，為拉曼方法檢測和診斷肝癌提供了可靠的依據和重要的參考價值。