拉曼光谱即时检验：癌症、感染与其他疾病

医疗行业是拉曼光谱学的新前沿。在过去的几年中，拉曼已被用于牙科和癌症研究。现如今，拉曼正应用到即时检验（POCT）当中去。本文概述了一些前言研究，使用拉曼光谱检测癌组织，疾病的生物标志物，和病原体引起的疾病等。

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• 用手持式拉曼光谱仪检测骨感染
• 用于癌症检测的拉曼光谱法
• 乳腺癌评估中的传统拉曼光谱法
• 使用SERS检测和测量胰腺癌生物标志物
  
•  快速的COVID-19检测
• 血液和乳腺癌细胞的拉曼光谱多重免疫表型分析
• 利用电化学SERS效应检测酶

用手持式拉曼光谱仪检测骨感染

在肌肉骨骼手术中，使用人骨移植物可能导致严重的感染并发症。其中，表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌是非常常见的病原体，且治疗这些细菌引起的感染非常困难。因此，检测移植材料上的葡萄球菌以及区分健康骨与患病骨对于预防感染至关重要。然而，传统的实验室培养方法需要7-10天才能得出结果，并且在运输和测试过程中存在污染的风险。如果检测结果呈阳性，患者必须接受大剂量的抗生素追溯治疗。

用于癌症检测的拉曼光谱法

拉曼光谱技术能够通过其“分子指纹”敏感地检测出与疾病相关的化学变化。这种紧凑型拉曼光谱仪为外科医生提供了在手术过程中评估肿瘤的能力，从而可以更快地做出决策。接下来的章节将讨论乳腺癌和胰腺癌的应用实例，以展示该技术的实际应用。

乳腺癌评估中的传统拉曼光谱法

当存在乳腺癌的疑虑时，通常需要进行两次手术：头一次是进行活检，紧接着步骤是切除恶性肿瘤。如果在初次手术期间能够评估可疑组织，并确定是否需要立即切除，这将非常大地减少患者的负担，并对医疗行业带来显著益处。研究表明，拉曼光谱技术可能具备满足这种即时评估需求的能力。

拉曼光谱技术具有足够的灵敏度来检测由多种癌症引起的组织变化。例如，在健康乳腺组织与恶性肿瘤之间的拉曼光谱存在极其细微的差异。英国的研究人员已经利用高分辨率的i-Raman实验室设备和多变量分析工具，包括主成分分析（PCA）成功地区分了健康组织和癌组织 [2]。

SERS（表面增强拉曼光谱）可用于检测和测量胰腺癌的生物标志物

SERS（表面增强拉曼光谱）可用于检测和测量胰腺癌的生物标志物，特别是在拉曼光谱无法适用的情况下。例如，当目标分子处于复杂的样品基质中或受到碳基分子荧光的干扰时，SERS可以提供解决方案。SERS技术能够增强拉曼信号，而不增强竞争性的荧光信号。此外，SERS效应对于检测浓度低至毫克每升（mg/L），甚至有时微克每升（µg/L）的分析物具有非常高的灵敏度。SERS产生的峰是尖锐且明确的，这使得目标分析物的有效检测和识别成为可能。

要深入了解Sers的更多信息，请阅读我们之前关于此主题的博客文章。

拉曼与SERS有什么区别？

胰腺癌之所以具有高致命性，部分原因在于其诊断难度较大。然而，在大约75%的阳性病例中，某些生物标志物的水平会升高。这些生物标志物可以通过酶联免疫吸附测定法（ELISA）来检测 [3]，该方法能够测量包括抗体、抗原和蛋白质在内的各种生物标志物。

在一项创新技术中，犹他州大学的研究团队使用i-Raman光谱仪结合ELISA进行Sers分析，以检测与胰腺癌相关的抗原 [2]。SERS信号是由与金纳米颗粒和目标分析物复合的报告分子在传统的侧向流或“夹心”免疫测定中产生的。这种技术非常精确，能够极其灵敏地检测目标生物标志物，且具有定量分析的潜力。

快速的COVID-19检测

血液和乳腺癌细胞的拉曼光谱多重免疫表型分析

在另一项研究中，研究人员使用MIRA DS评估了基于SERS的便携式ELISA，用于分析不同类型红细胞和乳腺癌细胞表面的免疫表型[5].。这种技术能够区分健康细胞和病变细胞，并在同一样本中检测多个生物靶标，这对于支持不同类型乳腺癌的精准治疗具有重要意义。

这种检测方法具备特异性、灵敏度和可重复性，相较于传统方法，它使用更小的分析样品体积在不同细胞类型中进行免疫表型分析，并且能够进行多重免疫测定。此外，该方法不那么劳动密集，技术上也更为简单易行。研究人员指出，MIRA的轨道光栅扫描技术通过扩大询问面积和空间平均测量，提高了检测的灵敏度。

相比之下，传统的多路复用流动测定可能会受到不同颜色染色剂可用性和结果解释的限制，并且通常需要较大的实验室空间。而基于手持式拉曼光谱的方法则提供了准确的即时检测结果的潜力，具有快速的样本到结果的时间，多重分析能力，并且仪器本身非常紧凑。

利用电化学SERS效应检测酶

结论

拉曼光谱技术正被创新地应用于多个领域，其显著优势包括高灵敏度、痕量检测能力、设备小型化以及快速的结果输出。环球的研究团队正在利用这些优势来检测癌组织、疾病生物标志物和致病病原体。这些研究成果不仅令人兴奋，也充满了希望！

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