人全血的毛细管显微拉曼光谱分析

摘要：

血液中含有众多生物信息, 如激素、酶、抗体等丰富的蛋白质成分.通过对血液中众多生物信息进行检测鉴定可以起到对该血液种属判定、溯源的目的.因此, 血液检测技术的发展在诸如刑事案件侦破、物种鉴定、疾症预防等领域具有重要意义.目前, 传统血液检测手段多为显微观测、免疫法、 DNA/基因检测法等, 这些技术会对血液样本造成不可逆转的破坏性, 且存在分析周期长、结构装置复杂、试验价格昂贵等问题.随着激光技术的发展, 拉曼光谱技术作为一种非线性散射光谱技术, 在血液检测技术中得到了应用.在血液检测技术中, 拉曼光谱技术通常与共聚焦显微系统结合, 对涂在载玻片上或盛放在透明容器中的血液样品进行光谱信号采集.该技术具有快速、无损等优势, 但复杂的光路系统及昂贵的实验装置限制了该技术的广泛推广.为提出一种装置简单、操作简便的血液拉曼检测新技术, 研究采用基于毛细管的显微拉曼技术方案采集并分析人全血的拉曼信号.血液样品通过毛细管的虹吸效应取样, 与载玻片的涂样方式相比毛细管的方案具有模拟人血管、维持血液活性、减小空气对实验过程中血液成分的影响、降低激光对血液样品的灼伤效果等优势.为避开可见光部分荧光较强区域的荧光干扰, 研究采用360 nm紫外激光器作为激发光源, 防止可见荧光信号的干扰.积分时间设为800 ms, 有效避免因激光长时间照射对血液样品的灼伤效果, 影响实验数据的稳定性与真实性, 光谱平均次数为2次, 避免单次测量所带来的数据的不准确性影响.光谱扫描范围为500～1 800 cm-1, 结果表明此范围内可较好的避开可见光部分荧光较强区域的干扰.测得的拉曼光谱信号通过滤波去噪及基线校正进行处理.首先采用5阶离散小波变换滤波, 进行1层信号分解, 滤除高频噪声信号, 保留低频有效信号, 从而去除杂散信号, 对光谱有效信号进行提取.其次, 采用4阶多项式拟合扣除基底的基线校正, 实现人全血的毛细管显微拉曼光谱峰值信号的提取.最终, 通过查询SDBS数据库以及人血样本通过reishaw共聚焦显微拉曼光谱仪测量所得光谱图进行验证发现测得信号中部分为人体内数种氨基酸成分的拉曼信号.实验研究发现, 基于毛细管的显微拉曼实验系统与常规拉曼探头实验系统相比, 拉曼信号更稳定、重复性高, 可有效提取人全血中的拉曼光谱信号, 而其与高精度的共聚焦显微拉曼系统相比价格便宜、结构简单、易于推广等优点, 但信号信噪比、有效信号的峰值强度上仍有进一步的提升, 是一种测量人全血拉曼信号的可行方案.

关键词：全血、毛细管、显微、拉曼光谱

所属期刊栏目：39

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目81260225;国家高技术研究发展计划"863"项目2015AA021103;载人航天领域预先研究项目0209;民用航天技术余弦研究项目D030207

在线出版日期：2019-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：797-801