利用拉曼光譜研究體外血糖以及在活體中實時分析硝酸甘油對血液作用.pdf

1、激光光鑷拉曼光譜技術(shù)是將光鑷技術(shù)與激光顯微拉曼技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，是利用高數(shù)值孔徑物鏡將激光光束高度聚焦在三維空間上實現(xiàn)對微粒的囚禁，并獲取微粒拉曼光譜信息的一種新技術(shù)。激光光鑷拉曼光譜技術(shù)主要應用于單個細胞、微觀粒子、生物大分子的研究，由于其具有簡單、反應快、非入侵、無損傷、可重復和靈敏度高等優(yōu)點，已經(jīng)成為研究單細胞分子結(jié)構(gòu)最熱門的工具。
　　血糖是指血液中的葡萄糖，是人體生命活動所需能量的來源。低血糖會產(chǎn)生記憶力衰退、反應遲鈍、

2、暈迷等癥狀;高血糖則引起視網(wǎng)膜、心肌、神經(jīng)組織微血管的病變，維持體內(nèi)血糖濃度正常非常重要。人體各個組織細胞都要從血液中獲取葡萄糖，尤其是紅細胞，成熟的紅細胞沒有線粒體和細胞核，其自身生存和代謝所需的能量來源于血液中的葡萄糖。因此研究血糖含量、紅細胞吸收葡萄糖的方式對維持血糖平衡、血液的凍干保存具有重要意義。
　　硝酸甘油作為目前防治心絞痛的特效常用藥品已有百年歷史，它起效快，作用時間短，能夠迅速緩解心絞痛，但其在體內(nèi)的代謝機理仍然

3、具有爭議。硝酸甘油在機體內(nèi)分解生成亞硝酸鹽早有報道，但一般認為它是無活性的代謝產(chǎn)物，由具有血管調(diào)節(jié)活性的一氧化氮氧化(NO)產(chǎn)生。一氧化氮作用于平滑肌細胞，使平滑肌松弛，引起血管擴張，血壓下降。硝酸甘油體內(nèi)代謝涉及多種代謝酶活性、內(nèi)源性活性物質(zhì)水平以及受體活性變化，其代謝途徑尚未明了，研究硝酸甘油的代謝機理具有重要意義。
　　本文運用激光光鑷拉曼系統(tǒng)進行無創(chuàng)血糖含量檢測、分析探索紅細胞吸收葡萄糖的方式。同時應用激光光鑷拉曼技術(shù)對裸

4、鼠耳朵動脈血液進行無創(chuàng)的光譜分析，獲取注射硝酸甘油后血液的光譜，連續(xù)觀察注射硝酸甘油后體內(nèi)血液成份的變化情況及其藥效時間，隔半個小時注射一次硝酸甘油，收集拉曼光譜、分析血管擴張程度探討硝酸甘油的耐藥性。
　　本文第一章首先介紹了拉曼光譜產(chǎn)生的背景、基本原理和兩個重要參數(shù):拉曼位移和拉曼強度;其次介紹了拉曼光譜的一些主要特點，如拉曼散射強度與樣品呈線性關(guān)系，拉曼位移反映分子的振動-轉(zhuǎn)動的信息又與激光的激發(fā)波長無關(guān)，樣品無需制備無需接

5、觸且無創(chuàng)傷，適合用于研究水溶液的生物樣品等特點;再次文章介紹了拉曼光譜儀的組成成份:光源，外光路系統(tǒng)，色散系統(tǒng)和信號探測處理系統(tǒng);最后介紹了其他拉曼光譜法，如共振拉曼光譜、表面增強拉曼散射、傅立葉變換近紅外拉曼光譜。
　　第二章主要介紹激光光鑷拉曼系統(tǒng)。首先介紹光鑷的產(chǎn)生背景、光鑷的基本原理、光鑷的應用;其次介紹了激光光鑷拉曼光譜系統(tǒng)裝置，包括光鑷系統(tǒng)和拉曼系統(tǒng)，主要部件有:半導體激光器、光譜儀、倒置顯微鏡、光電耦合探測器CCD和

6、一些光學器件;最后介紹了拉曼光譜信號處理的方法:基線校正和歸一化法。
　　第三章利用激光光鑷拉曼系統(tǒng)無創(chuàng)的檢測血糖含量、探究紅細胞吸收血糖的方式，結(jié)果顯示血液的拉曼光譜與紅細胞的拉曼光譜基本相同，主要由752、1001、1214、1450、1549、1618cm-1血紅蛋白峰和1125cm-1血糖峰組成，血漿的拉曼光譜含有微弱的血紅蛋白峰，是因為使用肝素鈉抗凝劑使血液沒有凝固而保留的凝血因子和纖維蛋白，血清在是血液凝塊后稀釋出的淡

7、黃色液體，在凝結(jié)過程中消耗了凝血因子和纖維蛋白，因此血清不含有纖維蛋白，血漿中含有微量的纖維蛋白。紅細胞的1125cm-1血糖峰明顯比血漿的高，蒽銅比色法顯示紅細胞內(nèi)血糖含量是血漿的1.5倍左右。使用不同濃度的葡萄糖溶液處理血液后，發(fā)現(xiàn)隨著葡萄糖濃度逐漸增加，葡萄糖借助膜結(jié)構(gòu)中某些特殊膜蛋白的幫助迅速進入紅細胞使血糖含量增加，紅細胞吸收葡萄糖不僅通過易化擴散的方式，還存在主動運輸?shù)姆绞健?br>　　第四章利用拉曼光譜對注射硝酸甘油后的活

8、體裸鼠體內(nèi)動脈血液進行實時連續(xù)無損的分析，每隔10秒獲取一個動脈血管內(nèi)血液的拉曼光譜，光譜分析表明:活體血液的拉曼光譜主要體現(xiàn)在以下幾個位置:1548，1618，1654cm-1（與蛋白質(zhì)相關(guān)），1125cm-1（與血糖相關(guān)）。通過分析部分特征峰發(fā)現(xiàn)注射硝酸甘油后在280-730秒內(nèi)光譜強度下降，表明體內(nèi)血液濃度變稀釋，這可能是由于血管擴張引起的。峰強度在注射硝酸甘油前后變化:1548cm-1峰強度從1965.42到1273.61，下降

9、35.2％，1125cm-1峰強度從411.59到223.79，下降46.63％，說明血液中蛋白質(zhì)、血糖的含量有不同程度的減少，即裸鼠體內(nèi)血液中的血紅蛋白質(zhì)發(fā)生變性、血糖含量明顯降低。為了研究硝酸甘油的耐受性，第一次注射硝酸甘油后半個小時再注射等量的硝酸甘油，結(jié)果顯示:第二次注射硝酸甘油與第一次相比，血紅蛋白特征峰需要消耗更多時間才開始下降，并且下降程度不如第一次，說明裸鼠在連續(xù)使用硝酸甘油后產(chǎn)生了耐藥性現(xiàn)象，其原因可能是因為硝酸甘油轉(zhuǎn)