飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术与细胞识别的Raman光谱显微探针技术

飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术与细胞识别的Raman光谱显微探针技术 细胞识别的 Ram a光谱显n微探针技术 (华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室)孙真荣 强Raman 散射的强度，但荧光信1999 年，T. C. Weinacht 等 利 用 计 飞 秒 相 干 反 斯 托 克 斯号 严 重 干 扰 Raman 光 谱 的 测 量 ; 算 机 优 化 控 制 实 现 了 甲 醇 溶 液 Ra ma n 光谱技术 C- H 对 称 和 反 对 称 伸 缩 振 动 Ra- 常 规 激 发 方 式 将 同 时 激 发 多 个 man 模的选择激发、抑制和增强 Raman模，多个相近的Raman模相 高分辨率飞秒相干反斯托克 效应;2002 年 ，N. Dudovich 等 对 互干扰，导致光谱指认和判读的 斯Raman 光谱(CARS)的 研 究 涉 及 飞秒脉冲相干控制非线性Raman 困难;而且，激光Raman 通常使 非线性光学、激光光谱学、超快 光谱及在显微Raman 技术中应用 用较短波长的激发光源，容易对 激光技术、量子光学、原子分子 进行有益探索研究。 物质产生光损伤 (特别是生物分 物理学及计算机优化控制理论与 飞 秒 相 干 反 斯 托 克 斯 Raman 子更易受到损伤)。因此，激光 技术等学科领域。基于超快脉冲 光 谱 (CARS) 能 够 提 高 信 号 强 Raman 光谱的应用受到一定程度 激光的整形、放大和压缩技术， 度，多光子非线性激发减低了短 的制约。 利用飞秒整形激光脉冲与特定量 波 长 对 材 料 和 生 物 分 子 的 光 损 近年来，随着新一代超快激 子体系相互作用，产生非线性光 伤，且大大提高了空间分辨率。 光、脉冲整形技术及激光相干控 学 相 干 反 斯 托 克 斯 Raman 光 谱 但是，由于飞秒激光具有较宽的 制理论的发展，人们开辟了全新 (CARS)，实现特定Raman 模的选频 谱 ， 产 生 的 相 干 反 斯 托 克 斯 的飞秒量子相干控制CARS光谱技 择相干抑制或增强，提高了Ra- Raman 光 谱 (CARS) 的 频 谱 较 术和方法。量子相干控制的设想 man 光谱的灵敏度、选择性、频 宽 ， 并 产 生 非 共 振 背 景 干 扰 信 最早是在化学反应动力学领域提 谱分辨率和空间分辨率等，可望 号，无法满足复杂分子体系(特别 出的, 目的是控制化学反应过程， 为材料科学和生物医药等领域的 是生物和材料体系)Raman光谱频 通过特定的激光脉冲与物质非线 研究提供全新的技术和方法。 谱高分辨率的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。人们尝试采 性相互作用，控制并实现从初始 Raman光谱技术是研究材料、 共 振 背 景 干 扰 信 号 的 抑 制 以 及成，如蛋白质、核搪核酸等生命学研究中心的G.Puppele领导的科 基 础 物 质 ， 不 同 的 细 胞 含 有 不 研小组研制了一种大约为1mm的 激发的选择控制。 同 成 份 和 结 构 的 生 物 分 子 ， 生 光纤探头，可以测出一种组织的 研究表明，利用超快相干控 物 分 子 的 异 同 和 变 化 预 示 着 细 制技术可望提高反斯托克斯Ra- 拉曼光谱，与光谱数据库中其他 man 光谱的选择性，增强信号强 胞 的 异 同 和 病 变 。 激 光 拉 曼 光 各种组织 (包括癌细胞组织) 的 度 ， 降 低 非 共 振 背 景 噪 声 。 目 谱 是 进 行 生 物 分 子 和 细 胞 研 究 拉曼光谱进行对照，能够判别组 前 ， 高 分 辨 飞 秒 相 干 反 斯 托 克 织是否癌变。 的 强 有 力 工 具 之 一 ， 它 使 人 们 斯Raman光谱 (CARS) 的量子相 能 观 察 自 然 状 态 下 的 生 物 大 分 目前Puppele用该技术检测19 干控制研究国际上刚刚起步, 特 子 和 细 胞 的 特 点 ， 能 够 从 分 子 例样品，检查的结果和活组织的 别 是 有 关 材 料 和 生 物 等 复 杂 分 检查结果一致;美国田纳西州纳 水 平 上 较 深 入 地 研 究 它 们 的 构 子 的 高 分 辨 飞 秒 相 干 反 斯 托 克 什 维 尔 范 德 比 尔 特 大 学 的 A. M. 象 和 构 型 的 变 化 以 及 它 们 相 互 斯Raman光谱 (CARS) 选择激发 Jansen 的研究小组也获得了良 好 作 用 的 过 程 ， 有 助 于 探 讨 细 胞 的效果，并 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 进一步研制一种 的研究尚待开展。随着脉冲整形 特 征 及 其 生 物 分 子 之 间 的 相 互 和 压 缩 控 制 技 术 和 计 算 机 优 化 作 用 ， 进 一 步 为 组 织 细 胞 异 变 控制技术的发展和提高，基于量 (如癌变)的识别、疾病诊断以及 子 相 干 控 制 高 分 辨 飞 秒 相 干 反 安装有拉曼光谱探针的手术刀，药 物 与 细 胞 作 用 提 供 可 靠 的 依 斯托克斯Raman光谱 (CARS) 技 据。 一 边 手 术 一 边 检 测 区 分 是 否 残术，可望研制成功新型的光子多 留 癌 变 细 胞 ， 提 高 手 术 的 成 功 1975 年 Webb 测 定 了 细 菌 、 维操控高分辨Raman 光谱显微成 率。细胞识别的拉曼光谱探针技 正 常 细 胞 和 肿 瘤 细 胞 的 拉 曼 光 像系统，为材料科学、生物医药 术 不 仅 在 提 高 癌 变 手 术 成 功 率 谱 ， 发 现 不 同 种 类 的 细 菌 或 细 等 领 域 提 供 新 型 研 究 技 术 和 手 方面有极大作用，如将该技术配 胞 的 拉 曼 光 谱 不 同 ， 发 现 细 胞 段，促进光物理、光化学以及光 在胃镜、场镜等仪器上，对癌变 在 静 止 期 和 代 谢 活 期 的 光 散 射 生 物 学 等 许 多 交 叉 学 科 的 共 同 细 胞 的 早 期 发 现 具 有 重 要 意 义 程 度 明 显 不 同 ， 散 射 峰 的 出 现 发展。因此，高分辨飞秒相干反 (目 前 的 技 术 对 小 于 0.5mm 的 癌 与 细 胞 的 代 谢 生 理 时 律 紧 密 相 斯托克斯Raman光谱 (CARS) 的 变细胞是难以发现的)，可在胃 关 ， 使 人 们 能 通 过 特 征 拉 曼 谱 研 究 作 为 当 前 国 际 学 术 研 究 交 镜、肠镜检查的同时切除微小的 线 和 细 胞 的 代 谢 生 理 时 律 ， 快 叉前沿之一，具有重要的科学意 癌变组织而不需开腔手术。 速 地 鉴 别 活 细 胞 的 种 类 及 其 病 义和潜在的应用价值。 因此，细胞识别的拉曼光谱 理 特 征 。 2001 年 英 国 《新 科 学 家》 报 道 了 荷 兰 和 美 国 科 学 家 显 微 探 针 技 术 以 及 利 用 相 干 控 正 在 利 用 拉 曼 光 谱 技 术 研 制 一 制 提 高 拉 曼 光 谱 选 择 性 和 灵 敏 种 能 够 识 别 细 胞 的 拉 曼 光 谱 探 性 的 研 究 作 为 当 前 国 际 学 术 研 针 技 术 。 荷 兰 鹿 特 丹 Erasmus 医 究交叉前沿之一，具有重要的科 学意义和重要应用价值，极具挑 细胞识别的Ra ma n 光谱 战性并可望有所突破。 显微探针技术 细 胞 是 由 多 种 生 物 分 子 组