胃癌组织的表面增强拉曼光谱研究
胃癌在我国发病率居各类肿瘤之首，目前其诊断方法主要有X射线、胃镜、超声等，以病理检验为准，大都耗时、有创，寻找新的诊断方法仍是临床研究的重要课题。拉曼光谱诊断恶性肿瘤具有实时、无创的特点，是物理学与医学结合探索肿瘤诊断的热点问题。但拉曼散射截面很小，组织常规拉曼信号较弱，基于粗糙表面的表面增强拉曼光谱(SERS)技术可使拉曼信号提高十几个数量级，具有很高的检测灵敏度。本研究以实验室研制的金溶胶为基底，对胃癌与正常组织的组织、组织匀浆及匀浆上清进行SERS探测和分析，以期寻找快速、无创诊断胃癌的新方法。
本文以金溶胶为基底，采用近红外拉曼光谱系统，对26例手术治疗的胃癌病人的癌变与正常组织的组织、组织匀浆及匀浆上清进行SERS探测，对比分析金溶胶对其拉曼信号增强效果的差异，发现未加入金溶胶前，组织仅在1002、1449和1653 cm-1存在很弱的拉曼峰，加入金溶胶后，组织、组织匀浆和匀浆上清的拉曼信号均有明显增强，在623、656、724、828、963、1032、1087、1128、1244、1329、1367、1471、1597和1723 cm-1出现新的拉曼峰，结合生物组织中几种常见物质的固体拉曼光谱特性，确定各特征峰的归属，组织样本SERS拉曼峰主要归属于核酸、蛋白质、糖类及脂类，其中增强效果最为明显的724、1471、1597 cm-1等峰可以归属至核酸的腺嘌呤。
对胃癌与正常组织的组织、组织匀浆及匀浆上清SERS间的差异进行分析，发现相比正常组织，癌组织在724、1244、1329、1367和1597 cm-1处峰强度较高，在828、1002和1128 cm-1处峰强度较低；相比正常组织匀浆的SERS，癌组织匀浆在623、656、724、963、1087、1367、1471、1597和1723 cm-1处峰强度较高，在828、1002、1032和1128 cm-1处峰强度较低；相比正常上清的SERS，癌上清在623、656、724、963、1087、1367、1471、1597和1723 cm-1处峰强度较高，在828、1002、1032和1128 cm-1处峰强度较低。分析可得，癌组织中核酸的含量较高，大部分蛋白质的含量较低，糖类及脂类的含量也较低。医学研究表明，癌细胞的新陈代谢较正常细胞活跃，导致大部分的蛋白质、脂类及提供能量的糖类消耗较大，难以在组织和细胞中聚集，因而在癌组织中的含量较低。癌细胞与正常细胞的区别主要体现在细胞核上，癌细胞具有无限增殖的能力，DNA大量复制，且增殖过程中可能会出现二倍体、三倍体及可见的巨核、双核、多核情况，细胞核质比增加，这些可能是造成胃癌组织核酸的含量较高的原因。
利用偏最小二乘法结合人工神经网络的方法对胃癌及正常组织表面增强拉曼光谱进行分类识别，诊断的灵敏度为87％，特异度为81％，总体判别的准确度为84％，具有较高的诊断准确率。预示着表面增强拉曼光谱在癌症识别方面拥有巨大的潜力。
胃癌;表面增强拉曼光谱;金溶胶;偏最小二乘法结合人工神经网络法;近红外拉曼光谱系统
中国海洋大学
硕士
光学工程
马君
2012
中文
R735.2;O657.37
76
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）