酿酒酵母孢子萌发的激光镊子拉曼光谱研究

【目的】在生理状态下利用激光镊子拉曼光谱系统对单个酿酒酵母孢子萌发过程进行实时监测,探讨掩盖在群体平均信息下的个体生命信息。【方法】将葡萄糖溶液加入酿酒酵母孢子悬液中诱导孢子萌发,在孢子萌发过程中每隔30min取样并利用激光镊子拉曼光谱系统测定单个酵母孢子的拉曼光谱。【结果】单细胞实时平均拉曼光谱可显示孢子萌发过程中细胞内生物分子的变化:萌发期内分别归属于DNA、蛋白质的722cm-1,1006cm-1峰的峰高基本不变,随后在生长期上升明显,说明生长期胞内开始大量复制DNA,并合成蛋白质;归属脂类的1751cm-1峰的减弱趋势明显,可能是胞内脂类物质消耗造成的。整个萌发生长过程中,源自葡糖糖和海藻糖的858cm-1,908cm-1,1084cm-1,1118cm-1等峰强度先下降后上升,表明在适宜的生长条件下,海藻糖可能转化为单糖被细胞吸收利用,当营养物质逐渐被消耗时,细胞会再次累积海藻糖以抵抗外界不利条件。【结论】激光镊子拉曼光谱技术可反映胞内生物大分子的活动规律,获知单个酵母孢子萌发过程中物质变化的丰富信息,是探索单个活细胞实时生化变化的有效工具。     

金黄色葡萄球菌细胞内生物大分子含量变化的光镊拉曼光谱研究

【目的】利用光镊拉曼光谱技术(Laser Tweezers Raman Spectroscopy,LTRS)研究金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)细胞内主要生物大分子含量的动态变化,探寻监测微生物代谢状态变化的有效工具。【方法】收集分批培养过程不同时间点金黄色葡萄球菌细胞的拉曼光谱,观察其特征峰依赖时间的变化特点。【结果】归属于核酸的特征峰,如667cm~(-1)峰,724cm~(-1)峰,781cm~(-1)峰,809cm~(-1)峰和1 574cm~(-1)峰在整个分批生长阶段持续降低,在对数生长期下降幅度尤其剧烈,反映了对数生长期细胞分裂快速,DNA复制活跃;与蛋白质相关的特征峰,如850cm~(-1)峰,1 001cm~(-1)峰和1 662cm~(-1)峰,在对数生长期显著增强,而到稳定期峰强度基本维持恒定。【结论】光镊拉曼光谱技术能实时监测生物样品内生物大分子的含量,是单细胞水平上研究微生物代谢状态变化的有效工具。     

结晶紫表面增强拉曼与时间关系研究

【目的】研究银包金纳米颗粒(Ag@AuNP)对结晶紫信号的增强效果与时间的关系。【方法】用新型纳米材料银包金纳米颗粒作为拉曼增强基底,采用785nm激光激发结晶紫表面增强拉曼光谱,统计光谱特征峰强度变化趋势。【结果】结晶紫725cm-1,801cm-1,914cm-1,1177cm-1,1392cm-1,1588cm-1等特征峰强度在0~30min内随时间的延长而逐渐升高,达到一个平台后随时间(30~36min)的增加基本保持不变。【结论】最优最快的结晶紫表面增强光谱的测定时间约为30min,该结论丰富了表面增强拉曼的研究成果。     

产聚β-羟基丁酸芽孢杆菌的拉曼光谱快速筛选研究

【目的】探索快速筛选产生物塑料聚β-羟基丁酸(PHB)芽孢杆菌的光学手段,以期筛选到以葡萄糖或蔗糖为发酵底物的高产PHB优良菌株。【方法】应用拉曼光镊技术快速收集分离株的单个细胞拉曼光谱,分析其光谱特征。【结果】基于拉曼光谱特征峰可快速辨别细胞类型和细胞PHB含量,菌落细胞的PHB拉曼信号强度与菌株的PHB发酵能力有相关性;从不同土壤样品中分离的菌株,45%以上具有产PHB的能力,其中S-C-2菌株在3%蔗糖下PHB最大产量为5.27g/L,PHB占细胞干重70%;拉曼光谱监测发酵过程显示,不同发酵阶段发酵液的PHB总含量与单个芽孢杆菌细胞1732cm~(-1)峰的平均信号强度线性相关。【结论】拉曼光谱可以简单快速分选产PHB的芽孢杆菌,实时监测PHB发酵进程。     

BMSCs分化为NCs的拉曼光谱研究

分离培养大鼠BMSCs并诱导分化为NCs,应用拉曼光谱仪测定两种细胞的光谱,分析细胞内部蛋白质、核酸、脂类等含量、构象和构型变化.结果发现,骨髓间充质干细胞的拉曼光谱与神经细胞之间存在较大的差异.表现为：646 cm-1处和719 cm-1处的拉曼峰在神经细胞内消失;神经细胞在1 603 cm-1处出现新的拉曼峰,归属为苯丙氨酸和酪氨酸的C—C弯曲振动;1 738 cm-1处拉曼峰在神经元样细胞中频移到1 746 cm-1处.试验表明拉曼光谱有望成为鉴别BMSCs与NCs的一种有效新方法.     

β-Ga_2O_3的高压原位拉曼光谱

利用金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压, 在0～23.4 GPa研究β相氧化镓(β-Ga2O3)晶体高压原位拉曼光谱. 根据高压拉曼光谱的实验数据, 给出了β-Ga2O3晶体拉曼振动频率与压力的关系, 并将外振动谱线144 cm-1归属于平移模, 169 cm-1归属于转动模. 在18 GPa附近, 发现两个新的拉曼峰232 cm-1和483 cm-1, 由这两个峰的强度随压力的升高逐渐增强可知, β-Ga2O3晶体发生了压力导致的结构相变.     

健康家兔晶状体激光拉曼光谱研究

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。对健康家兔晶状体的激光拉曼光谱进行研究,发现在710 cm-1到1 280 cm-1区域内,健康家兔晶状体表现为典型的蛋白质拉曼光谱区,说明健康家兔晶状体主要由α、β和γ-蛋白组成的,以β折叠结构为主。对家兔晶状体蛋白侧链中酪氨酸残基的微环境研究表明,晶状体中酪氨酸残基大部分处于"暴露"状态,而有一小部分处于"埋藏"状态。     

基于密度泛函的SF6特征分解产物拉曼光谱研究

【目的】为促进 SF6分 解 产 物 拉 曼 光 谱 检 测 技 术 的 发 展。【方 法】基 于 密 度 泛 函 理 论 的 B3LYP 泛 函,采 用 6-31G(2df,p)基组对 SF6,H2S和CF4的分子构型,采用6-311+G(3df,2p)基组对 SO2和CO的分子构型,分别几何优化,优化后计算室温298.15K 下拉曼频率和强度。将结果与 NIST 标准频率比较,利用线性回归研究计算值与实际值的相关性。【结果】优化后的构型都没有虚频存在,且键参数计算值与文献报道偏差很小;拉曼峰计算值与标准值线性相关性很好,两种基组的相关系数R2 分别为0.9997和0.9998;结合实测拉曼光谱优选定性识别 SF6,SO2,H2S,CO 和CF4的特征峰分别为794.10,1365.62,1257.54,2160.52 和415.07cm-1,与各自的 NIST 标准值基本一致。【结论】采用密度泛函理论的B3LYP泛函计算SF6分解产物的拉曼光谱是可信的,为基于拉曼光谱的 SF6分解产物定量检测提供有力的参考。
     

聚对苯二甲酸乙二酯分子振动模式的特性研究

采用拉曼光谱法对聚对苯二甲酸乙二酯纤维的拉曼光谱特性进行研究,对聚对苯二甲酸乙二酯纤维分别进行酸、碱、盐处理,获得酸、碱、盐处理前后纤维的拉曼光谱,并对拉曼光谱的特性进行了分析与比较.结果表明,与未经处理的聚对苯二甲酸乙二酯相比,Na OH处理的PET在波数大于1 750cm-1时强度低于未经处理的PET,酸性染料对聚酯纤维的亲和力比较高,H2SO4处理的PET拉曼光谱和不经任何处理的PET的拉曼光谱相比,发生明显变化,强度显著减弱.而Cu SO4处理的PET拉曼光谱峰值强度明显高于未经处理PET纤维的拉曼光谱峰值强度.表明酸处理能够抑制聚对苯二甲酸乙二酯分子的振动模式,盐处理能够激发聚对苯二甲酸乙二酯分子的振动模式.     

基于红外光谱和拉曼光谱的BCTMP光诱导返黄特性研究

对杨木、杉木、枫木3种漂白化学热磨机械浆(BCTMP)进行了人工加速光诱导返黄,比较分析了3种BCTMP返黄特性;利用红外光谱和拉曼光谱相结合分析揭示光诱导条件下BCTMP浆料中官能团结构的变化和光诱导返黄机理.试验结果表明:在特定的光诱导条件下,BCTMP白度呈下降趋势,PC值则不断增大,3种BCTMP出现不同程度的返黄现象,杉木BCTMP返黄情况最为严重;红外图谱1635cm-1处碳-碳双键和α-酮羰基相对吸收强度增加,表明BCTMP在光诱导过程中产生了更多的碳-碳双键和α-酮羰基结构,从而产生发色基团引起BCTMP返黄;光诱导返黄后,BCTMP拉曼光谱1725cm-1处相对峰强增加,显示光诱导过程中产生了更多的羰基.综合红外光谱与拉曼光谱分析结果,光诱导过程中羰基和碳-碳双键基团的产生是引起BCTMP返黄的重要原因.     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

Single-cell discrimination based on optical tweezers Raman spectroscopy

The ability to discriminate between single cells in a label-free and noninvasive fashion is important for the classification of cells, and for the identification of similar cells from different origins. In this paper, we present the Raman spectroscopy-based identifi- cation of different types of single cells in aqueous media, and discrimination between the same types of cells from different donors using a novel Laser Tweezers Raman Spectroscopy (LTRS) technique, which combines laser trapping and micro-Raman spectroscopy. First, we measured the spectra of individual living human erythrocytes, i.e. red blood cells, and leucocytes (U937 cancer cells). High-quality Raman spectra with low fluorescence were obtained using a home-LTRS apparatus and 20 cells were measured for each cell type. The smoothing, baseline subtraction, and normalization of the data were followed by a principal components analysis (PCA). The PCA loading plots showed that the two different types of cells could be completely separated based only on the first component (PC1) (i.e. the peaks at 1300 cm1 ); the discrimination accuracy could therefore reach 100%. More than 50 spectra were taken for each erythrocyte obtained from the four healthy volunteers. The average discrimination accuracy was 84.5% for two random individuals taken from the four volunteers, according to the first and second PCs. This work demonstrates that LTRS is a powerful tool for the accurate identification and discrimination of single cells, and it has the potential to be applied for the highly sensitive identification of cells in clinical diagnosis and medical jurisprudence.     

涠洲岛西面及西南面沉积物重金属污染分析

【目的】研究广西涠洲岛海域沉积物污染情况并进行分析与评价。【方法】通过分析2014年涠洲岛沉积物重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr含量水平,运用单因子评价法、潜在生态风险指数法和地累积指数法进行污染程度评价。【结果】涠洲岛西面及西南面海域沉积物重金属含量均值从小到大依次为CdCuPbCrZn,分别对应未检出、3.02 mg·kg~(-1)、3.19 mg·kg~(-1)、6.47 mg·kg~(-1)、10.10 mg·kg~(-1),含量范围分别为未检出、0.95~8.29mg·kg~(-1)、2.68~4.07mg·kg~(-1)、1.81~18.46mg·kg~(-1)、ND~34.59mg·kg~(-1)。重金属污染程度属于"低水平",单个及多种重金属生态风险分级均为"轻微",其中Cu是引发生态风险的主要元素,地累积指数亦表明该海域各重金属污染程度均为0级。【结论】总体来说,涠洲岛西面及西南面海域沉积物重金属含量与污染程度较广西沿海其他海域低,仍属清洁水平。     

南宁至友谊关高速公路边坡植被枯落物特性研究

【目的】了解南宁至友谊关(简称南友)高速公路边坡绿化植被的水文效应。【方法】在全面踏查的基础上,选择了8个不同地点的7种典型群落类型,对其植被枯落物特性进行研究。【结果】三豆混播群落(S4)的枯落物蓄积量、吸水速率、有效拦蓄量均为最佳,分别为43.80t/hm~2、4 227g·kg~(-1)·h~(-1)、55.18t/hm~2,而木豆群落(S1)的枯落物最大持水量、最大持水率最高,分别达到2 832t/hm~2、283.2%。【结论】三豆混播群落是南友高速公路边坡植被类型中水土保持效应最均衡的群落配置,具有良好的生态水源涵养及保持的功能,可推广种植,以维护边坡植被和土壤的水文生态功能。     

涠洲岛柳珊瑚的激光拉曼光谱特征

用激光拉曼光谱仪分析了从广西涠洲岛采集的柳珊瑚,并对其拉曼光谱图进行分类归属和解析.根据光谱结果,涠洲岛柳珊瑚可分成两类:一类在1006cm-1、1111cm-1、1501cm-1呈现峰值,认定为类胡萝卜素光谱特征;另一类在714cm-1、1086 cm-1呈现峰值,认定为方解石光谱特征.     

单个红细胞的拉曼光谱研究

研究了不同物种的血红细胞的拉曼光谱,采用一个波长为785nm的半导体激光束来囚禁血红细胞和激发血红细胞的拉曼光谱。结果显示不同物种血红细胞的拉曼光谱在1603cm^-1苯丙氨酸和色氨酸的C=C平行振动模及1616cm^-1酪氨酸和色氨酸的C=C拉伸模有明显的差异,这可以用来作为不同种血红细胞鉴定的特征标记。表明激光镊子拉曼光谱技术可以成为血红细胞分析的有效手段。     

毛郁金乙醇提取物降血脂作用研究

【目的】研究毛郁金(Curcuma aromatica)乙醇提取物降血脂作用,为其综合开发利用提供依据。【方法】通过高脂饲料喂养及脂肪乳剂灌胃,建立高脂血症大鼠模型,连续3周给予毛郁金乙醇提取物进行治疗,设正常组、高脂模型组、辛伐他汀组和毛郁金乙醇提取物高、中、低剂量(生药18g·kg-1·d-1,12g·kg-1·d-1,6g·kg-1·d-1)组,以动物实验研究毛郁金乙醇提取物降血脂的作用。【结果】毛郁金乙醇提取物可降低大鼠血清总胆固醇(CHOL)、三酰甘油(TG)和低密度脂蛋白(LDL-C)的含量,并提高血清高密度脂蛋白(HDL-C)含量,对血清CHOL、LDL-C的降低作用:高中低剂量组,中剂量组对降低TG、升高HDL-C含量具有较好作用,毛郁金各给药组均对大鼠血清LDL-C含量有极显著降低作用。【结论】毛郁金乙醇提取物具有明显的降血脂作用。