利用拉曼光譜研究體外血糖以及在活體中實(shí)時(shí)分析硝酸甘油對血液作用.pdf

1、激光光鑷?yán)庾V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(shí)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?yán)庾V技術(shù)主要應(yīng)用于單個(gè)細(xì)胞、微觀粒子、生物大分子的研究，由于其具有簡單、反應(yīng)快、非入侵、無損傷、可重復(fù)和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為研究單細(xì)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(dòng)所需能量的來源。低血糖會(huì)產(chǎn)生記憶力衰退、反應(yīng)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(gè)組織細(xì)胞都要從血液中獲取葡萄糖，尤其是紅細(xì)胞，成熟的紅細(xì)胞沒有線粒體和細(xì)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(xì)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(shí)間短，能夠迅速緩解心絞痛，但其在體內(nèi)的代謝機(jī)理仍然

3、具有爭議。硝酸甘油在機(jī)體內(nèi)分解生成亞硝酸鹽早有報(bào)道，但一般認(rèn)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(xì)胞，使平滑肌松弛，引起血管擴(kuò)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(jī)理具有重要意義。
　　本文運(yùn)用激光光鑷?yán)到y(tǒng)進(jìn)行無創(chuàng)血糖含量檢測、分析探索紅細(xì)胞吸收葡萄糖的方式。同時(shí)應(yīng)用激光光鑷?yán)夹g(shù)對裸

4、鼠耳朵動(dòng)脈血液進(jìn)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(shí)間，隔半個(gè)小時(shí)注射一次硝酸甘油，收集拉曼光譜、分析血管擴(kuò)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(gè)重要參數(shù):拉曼位移和拉曼強(qiáng)度;其次介紹了拉曼光譜的一些主要特點(diǎn)，如拉曼散射強(qiáng)度與樣品呈線性關(guān)系，拉曼位移反映分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn);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(hào)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(qiáng)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?yán)到y(tǒng)。首先介紹光鑷的產(chǎn)生背景、光鑷的基本原理、光鑷的應(yīng)用;其次介紹了激光光鑷?yán)庾V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(dǎo)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(xué)器件;最后介紹了拉曼光譜信號(hào)處理的方法:基線校正和歸一化法。
　　第三章利用激光光鑷?yán)到y(tǒng)無創(chuàng)的檢測血糖含量、探究紅細(xì)胞吸收血糖的方式，結(jié)果顯示血液的拉曼光譜與紅細(xì)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?yàn)槭褂酶嗡剽c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(xì)胞的1125cm-1血糖峰明顯比血漿的高，蒽銅比色法顯示紅細(xì)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(jìn)入紅細(xì)胞使血糖含量增加，紅細(xì)胞吸收葡萄糖不僅通過易化擴(kuò)散的方式，還存在主動(dòng)運(yùn)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(dòng)脈血液進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)無損的分析，每隔10秒獲取一個(gè)動(dòng)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(gè)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(qiáng)度下降，表明體內(nèi)血液濃度變稀釋，這可能是由于血管擴(kuò)張引起的。峰強(qiáng)度在注射硝酸甘油前后變化:1548cm-1峰強(qiáng)度從1965.42到1273.61，下降

9、35.2％，1125cm-1峰強(qiáng)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(gè)小時(shí)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(shí)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?yàn)橄跛岣视娃D(zhuǎn)