История
История
Спектроскопия комбинационного рассеяния (Рамановская спектроскопия) является отличным инструментом неразрушающего анализа. Она имеет широкое применение в различных областях промышленности, народного хозяйства, науки и техники. Широкая применимость метода в последние годы основана на уникальности КР-спектров индивидуальных веществ и компактизации самих спектрометров в сравнении с их прототипами.
Рисунок 1.
Анализ метаболитов
Здесь мы поговорим о некоторых приложениях этого метода в области биохимии и биологии. Прежде всего следует отметить, что в практическом плане Рамановская спектроскопия обобщенно существует в двух вариантах: собственно спектроскопия комбинационного рассеяния (КР-спектроскопия) и поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия (ГКР, SERS).
КР-спектроскопию в биохимии применяют для детекции и количественного определения различных метаболитов, ксенобиотиков и патогенов. В качестве примера здесь можно привести анализ общего гемоглобина крови. Норма этого белка у мужчин составляет 135–160 г/л, у женщин 120–140 г/л. Превышение этих показателей может являться следствием физиологических изменений или патологических состояний организма. В качестве примера можно привести курение, пребывание на больших высотах, интоксикации различными патогенами, злокачественное заболевание костного мозга, синдром Кушинга и пороки сердца. Снижение концентрации гемоглобина может отмечаться при применении различных лекарственных препаратов, применении отравляющих веществ, дефиците железа, талассемии, серповидно-клеточной анемии и лейкозах.
Рисунок 1. КР-спектры гемоглобина. На рисунке 1 показана количественная зависимость интенсивности КР-сигнала от концентрации гемоглобина [1]. Авторами данной работы установлено, что аналитический отклик линейно зависит от концентрации белка в крови.
Рисунок 2.
Фингепринтинг зачастую используют для характеризации различных паталогически состояний. Так Фенг и соавторы [2] описали отличия тканей поджелудочной железы здоровых крыс и страдающих от диабета (рисунок 2).
Рисунок 2. (A) SERS-спектры среза ткани поджелудочной железы у крыс, больных диабетом с коллоидом серебра (a), спектры комбинационного рассеяния среза ткани поджелудочной железы у больных диабетом без коллоида (b) и спектры комбинационного рассеяния коллоида серебра (c). (B) Сравнение средних спектров образцов ткани поджелудочной железы у больных диабетом и здоровых крыс. (C) Визуализация SERS срезов ткани поджелудочной железы у больных диабетом (левый столбец) и здоровых (правый столбец): (a, b) 723 см⁻¹ (нуклеотид или фосфолипид); (c, d) 1095 см⁻¹ (ДНК или РНК); (e, f) 1580 см⁻¹ (фенилаланин).Из представленных данных видно, что SERS-спектры тканей здоровых особей и с патологией могут статистически значимо отличаться между собой. Таким образом данный подход может быть использован для разработки диагностики, в том числе и ранней, различных заболеваний человека.
Помимо описания физиологического состояния тканей фингерпринтинг может быть использован и для детекции, в том числе количественной, различного рода метаболитов. В качестве примера на рисунке 3 приведен спектр мочевой кислоты, полученный при добавлении коллоида серебра к сыворотке крови человека.
Рисунок 3.
Для анализа и детекции различных метаболитов, ксенобиотиков и патогенов также используют так называемую меточную технологию. Примерный вариант анализа схематично представлен на рис. 4.
Рисунок 4. ГКР-сенсор для иммунохимического анализа.
В качестве примера такого сенсора можно привести аптасенсор для детекции ботулинического токсина типа А (рисунок 5).
Рассмотренный ряд примеров демонстрирует огромный потенциал применения спектроскопии комбинационного рассения в науке, медицине, биологии, сельском хозяйстве и ряде других смежных областей.
Компания Диаэм является эксклюзивным дистрибьютором Раман-спектрометров и микроскопов RamanLife. Приборы являются полностью российскими (разработка и сборка), внесены в реестр Минпромторга ( пример).
Диаэм полностью обеспечивает поставку, запуск оборудования, гарантийную и пост-гарантийную сервисную подержку. Также, для выбора наиболее оптимальной для выполнения Ваших задач конфигурации (подбор длины волны лазера и т.д.) Вы всегда можете обратиться к нашим специалистам и передать свой образец для тестирования.
Если есть желание увидеть прибор воочию и протестировать возможности Рамановской спектроскопии лично — приглашаем в наш Демо-зал! Кроме Раман-спектрометров там можно увидеть еще очень много интересного!
Литература
См. также:
С помощью личного кабинета Вы сможете:
Сравнение
