拉曼光譜技術的發展及其在生物醫學領域中的應用

郭曉湲，排爾哈提·亞生，劉晨陽，鄭煒平，戴魯筠

(1. 浙江大學醫學院，浙江 杭州 310058; 2. 福建省立醫院，福建 福州 350001; 3. 浙江大學醫學院附屬杭州市第一人民醫院，浙江 杭州 310058)

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細胞活動的動態過程涉及各種生物分子(例如蛋白質，核酸和代謝產物)的構象、 分布和相互作用的動態變化. 在生命科學研究中，使各種生化成分顯像是了解組織細胞生命活動的關鍵方法. 傳統的顯微技術包括光學顯微鏡明場觀察、 相差顯微術、 熒光顯微術等. 明場觀察和相差顯微術可無損地觀察細胞，但缺乏襯度和特異性； 熒光顯微術通過熒光發色團提供化學襯度，但熒光染料可干擾細胞正常代謝甚至殺死細胞.

疾病的發生和發展通常涉及生物分子的過量、 缺乏或功能異常. 監測生物系統內微環境的變化，可以更好地了解細胞生命過程和各種疾病的發病機制，并建立可靠且高度敏感的診斷方法. 而如何非侵入性評估組織的健康狀況變得至關重要. 拉曼光譜技術(以下也稱為“拉曼”)提供了無標記和非破壞性評估人體中細胞和組織功能的能力，具有對多種疾病輔助診斷的重要價值.

然而，傳統拉曼光譜技術存在信號強度低、 熒光干擾強等缺點，應用比較受限. 為克服這些缺點，隨之發展了許多新技術，包括表面增強拉曼散射(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)、 相干反斯托克斯拉曼光譜(coherent anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS)、 受激拉曼光譜(stimulated Raman spectroscopy, SRS)、 共振拉曼光譜(resonance Raman spectroscopy, RRS)、 空間位移拉曼光譜(spatially offset Raman spectroscopy, SORS)等. 這些新技術的固有特點也使得其在生物醫學領域的……