研究细胞结构是生物学中众多领域的基础,包括健康科学,药理,微生物学等。传统的观察细胞结构的微观方法依赖于染料,固定剂和/或人造标记。这些额外组件对单元组件功能的全部效果仍然未知。例如,将绿色荧光蛋白标记物粘附到药物受体蛋白质中可能干扰受体结合位点,并降低药物在实验细胞(1)中的有效性。微光谱绕过标签和染料的任何干扰,目前是“唯一用于观察人类分子活性的技术”(1)。

目前应用于细胞生物学的主要显微光谱方法是拉曼光谱和红外光谱(IR)。这些技术依赖于化学键中的振动能。拉曼光谱更为通用,可用于固体、液体、气体和凝胶相的大范围波长和样品(3,4)。此外,红外光谱法需要样品制备,而拉曼光谱法可以通过样品瓶或样品包进行(3,4)。

这是由基质决定的

与传统的显微镜方法相比,利用显微光谱技术对细胞进行可视化具有优势。剩下的一些挑战包括实现强信号强度和降低背景噪声。选择合适的衬底对于优化信噪比和可解释的光谱非常重要(5)。影响基板选择的不同因素包括光谱类型、光源波长、成本和可重用性(5)。

推荐用于拉曼光谱应用的滤光片包括银膜过滤器金色涂布聚碳酸酯过滤器. 有证据表明,硅、氧化硅和高取向热解石墨(HOPG)衬底可以产生拉曼光谱结果(6),2015年的一项研究报告,拉曼级氟化钙和镀铝衬底在源波长范围内的光谱最为一致(5)。涂层基板降低了未涂层玻璃的背景噪声,反射基板散射的光子比透明基板多(5)。

根据光谱范围的不同,红外光谱可以兼容不同的基底。镀银和镀金膜过滤器推荐用于反射红外光谱。氧化铝膜过滤器在透射红外光谱方面做得更好。最后玻璃微纤维过滤器(〜5μm)可用于透射和反射率IR光谱。

医疗保健的未来

综上所述,拉曼光谱和红外光谱是近年来应用于分子可视化的新方法,选择合适的基质是优化结果的关键。与传统的显微镜方法相比,将这些方法应用于细胞生物学具有显著的优势,因为它们不需要标记,不染色,也不需要对标本进行基因修改。此外,人类细胞的分子分析对癌症和阿尔茨海默病等疾病的预测或早期检测以及对慢性疾病患者的持续健康分析具有深远的益处(7)。

参考