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拉曼、质谱、AFM三种成像手艺连系用于生物成像

发布时间:2017/11/30 00:00

  最近这些年,将振动光谱、质谱和原子力显微镜(AFM)成像手艺方面的研究逐步鼓起,而且成长敏捷。这几种手艺在成像利用方面简直很是有潜力,特别是在生物医药范畴。来自德国耶拿大学的Thomas Bocklitz博士就致力于将这三项成像手艺连系以更好的阐扬他们的感化。 Bocklitz精晓数学物理学、生物物理学和化学信息学,以下是对Bocklitz的采访节选。

在比来的一项研究中,您将拉曼显微成像和基质辅助激光解析电离飞翔时候质谱(MALDI-TOF-MS)成像相连系(1),用在阐发鼠脑等生物组织。您为什么要将这两种手艺用在一路呢?

  Bocklitz:我们连系这两个手艺(拉曼显微成像和MALDI-TOF-MS)首要有两个目标。其一是两种手艺渠道的连系必定能给生物组织阐发带来加倍周全和综合的视野,我们能从中获得更多的信息。目标之二是我们想经由过程MALDI-TOF的利用加倍领会生物组织的拉曼光谱信息。

在别离完成MALDI-TOF成像和拉曼成像以后,数据相干性调剂是此项研究的初始阶段,称为“挂号步调”。在这个阶段是不是存在挑战?

  Bocklitz: 两种成像体例的数黉舍准基于对应记实的标识表记标帜,这类标识表记标帜能很大水平上影响校准质量。我们面对的挑战是将一个成像体例的信息值转换为其他的参考系统。除此以外,两种成像体例带来的信息图象量很是大,更增添了信息值转换的难度。

接下来,将连系的数据联系关系起来也就是最为关头的步调。这个步调中有哪些复杂性发生?

  Bocklitz: 在这个步调中最复杂的其实不是手艺题目,而是在多种研究中的现实题目。在拉曼光谱、MALDI质谱、生物学中的专家需要配合工作将他们的常识连系在一路。

在您的这项研究之前也有将质谱和振动光谱手艺连系利用的先例,但只供给了定性信息数据。您在研究中提出了定量比力方式,您称之为“量化相干性”。那末甚么是“量化相干性”,您又是若何利用的?

  Bocklitz: 我们利用这个词“量化相干性”,是说可以用我们的方式获得图象中某一点的光谱信息,一样我们也能够用它来定量。例如,可以操纵m/z 703这个信息来成立一个拉曼光谱的回回模子。我还要夸大一下,其实不是定性相干性不如定量相干性主要,分歧的路子方式应当辨别开来。

您以为这个方式带来的最大益处是甚么?

  Bocklitz:利用这个方式,拉曼光谱信息和MALDI质谱信息配合供给生物组织的综合视图和信息。该方式或许可以或许为根基诊断找到新的视角和标识表记标帜物。

在别的一项研究中(2),您将原子力显微镜(AFM)与成像相连系来辨别五种病毒,用在如沾染病的疾病诊断中。在此方式中,您利用“图象矩法”来阐发AFM获得的图象记实,从而将图象的形态学转化为如高度、体积和面积等量化的信息,接下来再用以统计阐发。与其它显微镜手艺如电镜和扫描地道显微镜比拟,将AFM用于病毒阐发有何上风?

  Bocklitz: 我也以为电镜和扫描地道显微镜是研究病毒的尺度手艺。但是,液相色谱-质谱联用仪这两种手艺需要严酷的样品筹办进程,如样品真空腔情况、金属薄膜等。以上两种样品筹办体例城市极大水平的改变样品。而AFM并不是如斯,其可以测定湿润样品。对AFM的上风,还有一点也值得一提。我们将AFM的相干数据信息与尖端加强拉曼和常规成像阐发相连系。

方式中的数据阐发存在如何的挑战?

  Bocklitz:这个方式中最大的挑战就是数学数据阐发,与此比拟此外坚苦都显得眇乎小哉。一旦这个困难解决了,接下来就是将所有测得的数据和阐发步调整合在一路。

您以为在此方式的根本上是不是可能成立一种主动化病毒判定方式?

  B在线氦质谱检漏仪ocklitz:是的,很有可能。而题目是这类方式可以或许合用于多大规模的病毒种别。我以为病毒家族能将经由过程AFM的切确丈量所展望,但这需要将来研究的证实。

您接下来将研究哪些内容?

  Bocklitz: 接下来的研究内容将与以上谈到的两个方面相干。有关的投稿已递交,但愿都可以或许被录用。除此以外,我还在做别的两个有趣的研究:从非线性多对照显微成像中获得生物医学相干信息;拉曼光谱丈量尺度化。这两项研究对将拉曼光谱和非线性多对照显微镜手艺带进光临床从而成为尺度诊断手段具有主要意义。

 参考文献

  (1) TW Bocklitz, AC Crecelius, C Matthaus, N Tarcea, F Eggeling, M Schmitt, US Schubert, and J Popp, Anal Chem 85(22), 10829–10834 (2013) doi: 101021/ac402175c

  (2) T Bocklitz, E Kammer, S Stockel, D Cialla-May, K Weber, R Zell, V Deckert, and J Popp, J Struct Biol 188(1), 30–38 (2014) ISSN 1047-8477 doi: 101016/jjsb201408008 URL

  《Spectroscopy》节生物质谱选编译

 

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