拉曼光谱仪与生命科学的研究有何相关?
在生命科学的研究领域,拉曼光谱仪能够以单一细胞等级的精度,来识别、区分样品。在不久的将来,结合拉曼光谱法与显微成像技术的仪器,将为生命科学界带来非常大的效益。
从拉曼光谱法的发展趋势来看,表面增强拉曼光谱法 (SERS, Surface-enhanced Raman Spectroscopy) 用于增强特定分析所需的信号已经越来越广泛地被应用于生命科学研究。此外,结合原子力显微镜 (AFM, Atomic Force Microscope) 与针尖增强拉曼光谱法 (TERS, Tip Enhanced Raman Spectroscopy) 的仪器,也出现在奈米级解析度的研究分析中。
从拉曼光谱法的技术面来看,以下几种技术,正在蓬勃发展中:
雷射补获
在高度聚焦的雷射光束下,利用光梯度力与光子动量转移的平衡,来捕获显微电介质粒子 (Microscopic Dielectric Particle)。这种捕获方式,能够提高定位粒子的稳定性,进一步增加拉曼光谱法的精准度。此外,若此方法是应用在流动的液体,除了能够测量样品的原始状态外,还能藉由液体来冷却雷射能量。
细胞分选
目前已经有实际应用,利用显微拉曼搭配微流体晶片 (Microfluidic Chip) 的研究。通过显微物镜的光镊 (Optical Tweezers) 高度聚焦下的雷射,能够缩短对拉曼信号的撷取时间。利用拉曼光谱法,加速微流体晶片对细胞的捕获、分析、分选过程。目前这种技术,已经能够从复杂的样品中(如,生物薄膜,土壤,污泥和组织),分选出单一细胞。
生物学探测
疾病在早期阶段不容易被检测,因为其生物标记的特征微弱,透过表面增强拉曼光谱法 (SERS, Surface Enhance Raman Spectroscopy) ,能够放大拉曼震动信号,进而凸显出特定的生物标记物。此外,结合原子力显微镜的针尖增强拉曼光谱法 (TERS, Tip Enhanced Raman Spectroscopy) ,也在这个领域崭露头角。这种仪器同时具备SERS的灵敏度,以及AFM所提供的超高光谱解析度。
目前,拉曼光谱仪在生命科学的领域中,常见的应用范畴包括:
- 制药
- 临床实验
- 细胞研究
- 免疫学
- 蛋白质组研究
- 遗传学
- 基因工程
- 整形
- 生医材料
- 环境工程
- 生物安全
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