醫(yī)療儀器設(shè)計論文格式要求

1、1.封面格式要求：（具體題目自擬）題目姓名：班級：學號：聯(lián)系電話：2論文格式：內(nèi)吞金納米粒子的鼻咽癌細胞SERS光譜黃浩1，潘建基3，陳偉煒1,2，陳奇松3，馮尚源2，蘇穎3，許雄偉4，陳榮21福建中醫(yī)學院中西醫(yī)結(jié)合系, 福建 福州3501082醫(yī)學光電科學與技術(shù)教育部重點實驗室（福建師范大學）,福建 福州3500073福建省腫瘤醫(yī)院, 福建 福州 3500144福建醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院, 福建 泉州 362000摘要：本文采用內(nèi)吞方法將金納米粒子引入細胞內(nèi)，測試分析了單個活性CNE-1鼻咽癌細胞的常規(guī)拉曼光譜和SERS光譜，并對其進行初步譜峰歸屬。CNE-1細胞的常規(guī)拉曼光譜只有6個主要的拉

2、曼峰：718、1001、1123、1336、1446、1660 cm-1；沉積于細胞內(nèi)的金納米粒子強烈地增強了細胞內(nèi)生化物質(zhì)拉曼信號，在內(nèi)吞金納米粒子的CNE-1細胞的拉曼光譜中出現(xiàn)了20多個SERS拉曼信號，主要拉曼峰的強度明顯高于常規(guī)拉曼信號。DNA骨架振動（1026、1097、1336和1585cm-1）證明金納米粒子通過內(nèi)吞作用而進入細胞核內(nèi)。結(jié)果表明，基于膠體金SERS技術(shù)可能為活性鼻咽癌細胞內(nèi)生化物質(zhì)的探測提供一種高靈敏的方法。關(guān)鍵詞: 表面增強拉曼散射（SERS）；金溶膠；人鼻咽癌細胞株中圖分類號：O657.37（拉曼光譜分析法）； R739.6 （耳鼻咽喉腫瘤 ）文獻標識碼：A

3、 文章編號：8 / 8文檔可自由編輯打印引 言拉曼光譜可提供物質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的準確信息，它已成為生物醫(yī)學分析的最有前途的工具之一1。但拉曼散射截面很小，一般為10-3010-25cm2/分子，細胞內(nèi)含微量生化物質(zhì)，加之需要控制激發(fā)光強度以避免細胞的傷害，因此單個細胞的常規(guī)拉曼信號微弱。SERS光譜可以增強散射截面幾個數(shù)量級并可實現(xiàn)單分子探測2?；痦椖浚簢易匀豢茖W基金 (60778046，60910106016) National Natural Science Fund of China， 福建省科技項目（2008I0015,2008J0016）Fujian Provincial projec

4、t of Science & Technology ，衛(wèi)生部科研基金(WKJ2008-2-046) Research Fund of Ministry of Health作者簡介：黃浩，男，1968年生，福建中醫(yī)學院中西醫(yī)結(jié)合系，副教授，E -mail: *通訊聯(lián)系人E -mail: 鼻咽癌（NPC）具有顯著的人種和地域分布，中國南方人是此病的高發(fā)人群3。對鼻咽癌細胞的研究手段主要有：放射誘導、免疫組化定量分析、基因研究、光動力學研究。目前對鼻咽癌的早期診斷還存在困難，人們正探尋高靈敏的鼻咽癌細胞或組織的檢測方法，本項目組也獲某些有意義結(jié)果4, 5。溶膠金納米粒子已應(yīng)用于生物分子的檢測

5、，如將DNA分子與金納米微粒子結(jié)合可以提高發(fā)現(xiàn)遺傳基因的效率6。此項工作的動力來源于對探索細胞局部生物化學性質(zhì)的渴望，另外，一些研究也利用SERS去鑒別單個活性腸上皮細胞HT29內(nèi)的元素成分7。本文首次報道內(nèi)吞金納米粒子的單個活性鼻咽癌細胞近紅外SERS光譜，獲得單細胞內(nèi)SERS光譜信號。1實驗與方法1.1實驗儀器實驗在Renishaw公司生產(chǎn)的inVia共聚焦顯微拉曼光譜儀上進行，儀器的分辨率為2cm-1，用波長為785nm，功率為200mW半導體激光器作為激發(fā)光源，拉曼光譜范圍：3002000cm-1。1.2樣品來源與制備細胞培養(yǎng)：人鼻咽癌 CNE-1 細胞株由福建省腫瘤醫(yī)院提供并在福建師

6、范大學培養(yǎng)。CNE-1細胞株在含10%進口小牛血清，100U/mL的青霉素和鏈霉素，PH值為7.2的RPMI-1640培養(yǎng)液中，置于37、5%CO2 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。定期觀察，最后選用對數(shù)生長期細胞進行實驗。圖1為石英玻片上的單個CNE-1 細胞顯微圖像，其外形近乎為圓形，長度約為15um。實驗試劑：檸檬酸三鈉，氯金酸(HAuCl4 ·3H2O) 純度大于98 %，以上試劑均為分析純。所有實驗用水均為超純水，電阻率25. 0 M·cm。圖3 金膠的透射電鏡圖像Fig.3 TEM of gold colloid圖1 石英玻片上的單個CNE-1 細胞顯微圖像（200）Fig.

7、1 The micro video of separated CNE-1 cells treated without cisplatin on carrier of quartz wave plate(200)金膠的制備8：50ml 1.0×10-4g/ml HAuCl4在強烈攪拌下加熱至沸騰，加入0.5ml 1%檸檬酸三鈉，保持沸騰15min，后自然冷卻至室溫。金膠的紫外-可見吸收光譜由Lambda 950紫外-可見-近紅外分光光度計測量而得，葡萄酒色的金膠的吸收峰在535nm，見圖2。金膠的透射電鏡圖像在中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所測量，無序分布的球狀納米金粒子直徑為30nm左右

8、，見圖3 。1.3表面增強拉曼光譜的測定 圖2 金膠的紫外-可見吸收光譜Fig.2 Absorption spectra of gold colloid將一定量無菌金膠注入培養(yǎng)細胞的孔板中，由于內(nèi)吞作用，鼻咽癌細胞會將金納米粒子吞入。在孔板放入培養(yǎng)箱24小時后，作為載體的石英玻片被取出并放在樣品架上，最后單個細胞被選擇進行拉曼檢測。在被檢測前，石英玻片上的細胞用PBS清冼三遍，防止營養(yǎng)液對拉曼檢測的干擾。在本實驗中，激發(fā)光波長為近紅外785 nm，照射到細胞的激光功率為20mW , 曝光時間為10s，因此對細胞生物活性的影響很小。分別采集了15個內(nèi)吞金納米粒子的活性鼻咽癌細胞的拉曼光譜和15個

9、活性鼻咽癌細胞的常規(guī)拉曼光譜，對于每個細胞按照平均位置分布3個點。2結(jié)果與討論實驗選取單個活性CNE-1鼻咽癌細胞進行測量，所有的光譜都使用硅的520cm-1拉曼峰進行校準，最后得到單個內(nèi)吞金納米粒子的CNE-1活細胞的 表面增強拉曼光譜（圖4a）和 常規(guī)拉曼光譜（圖4b）。圖4單個活性CNE-1鼻咽癌細胞的 SERS光譜（a）和常規(guī)拉曼光譜（b）Fig.4 Mean SERS spectra(a) and Raman spectra(b) from single living CNE-1 cell CNE-1活細胞的常規(guī)拉曼光譜的測量非常穩(wěn)定，但其SERS光譜的測量會發(fā)生峰的強度變化和頻移現(xiàn)

10、象，這可能是因為活性的CNE-1鼻咽癌細胞會造成金納米粒子表面上的分子的移動。有關(guān)研究顯示：峰的強度和峰位置都有閃爍現(xiàn)象，這不僅取決于激發(fā)光的強度還取決于在金納米粒子表面上的分子擴散9。由于金納米粒子的作用，我們獲得細胞質(zhì)與細胞核的內(nèi)部生化物質(zhì)的豐富振動光譜。單個活性鼻咽癌細胞的 常規(guī)拉曼光譜圖中只有6個拉曼峰，而內(nèi)吞金納米粒子的活性CNE-1細胞的光譜卻有20多個強SERS拉曼信號。從表1可以看出，細胞質(zhì)中的有關(guān)成分有：500 cm-1（色氨酸），836 cm-1（酪氨酸），917 cm-1（蛋白環(huán)的C-C伸縮振動），1123 cm-1（脂類:C-C 拉伸模）等。并且很多細胞核的成分已經(jīng)被檢

11、測出： 650 cm-1線歸屬于鳥嘌呤；753cm-1處出現(xiàn)的振動峰歸屬為胸腺嘧啶；處于1026 cm-1和1097 cm-1的拉曼峰都歸屬于DNA骨架振動；1336cm-1歸屬為核苷酸鏈(DNA)；1585cm-1處出現(xiàn)的振動峰歸屬為DNA/RNA平面環(huán)振動。從這可以看出大多數(shù)拉曼峰都是DNA的貢獻，說明金納米粒子可能已進入到細胞核內(nèi)。其它峰的歸屬見表1。表1 內(nèi)吞金納米顆粒的活性CNE-2鼻咽癌細胞SERS光譜的峰位置和歸屬Tab.1 SERS peak positions and tentative assignments of major vibrational bands in th

12、e spectra of living cells incubated with colloidal gold.峰位置/cm-1歸屬500650718753836917 1001 1026 1097 1123120913361446 1585色氨酸鳥嘌呤核糖-磷酸胸腺嘧啶酪氨酸蛋白環(huán)的C-C伸縮振動苯丙氨酸的對稱呼吸振動模DNA骨架振動DNA骨架振動脂類:C-C 拉伸模/ 蛋白:C-N 拉伸模蛋白的AmideIII氨基化合物核苷酸鏈(DNA)蛋白CH2 變形振動模DNA/RNA的平面環(huán)振動在表面增強散射中，當目標分子吸附于金屬納米結(jié)構(gòu)并且拉曼散射發(fā)生在金屬納米結(jié)構(gòu)的局部光學區(qū)域時，拉曼信號就會

13、被增強。另外，金屬團簇會淬滅簇擁分子的熒光，這會導致噪聲背景的減弱10。CNE-1鼻咽癌細胞的常規(guī)拉曼光譜（圖4b）有6個主要拉曼峰：718cm- 1、1001cm- 1、1123cm-1、1336cm-1、1446cm-1、1660 cm-1；在活性CNE-1鼻咽癌細胞的SERS光譜（圖4a）中，718、1001、1123、1336cm-1和1446cm-1的拉曼峰強度明顯得到強增強。但CNE-1鼻咽癌細胞的1660 cm-1沒有得到增強。因為SERS強烈地發(fā)生于金納米結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域，并且對在金簇領(lǐng)域的分子和分子群有選擇效應(yīng)。此外金簇的大小也在SERS中起著舉足輕重的作用。當金納米粒子發(fā)生聚

14、集和被近紅外激發(fā)時，其強度可增強11個數(shù)量級11。顯然易見，金納米粒子是一非常有用的細胞生物分子探針，并且可以探測到細胞核和細胞質(zhì)中有關(guān)成分的SERS光譜信息。與銀納米粒子相比，金納米粒子具備更好的生物兼容性。納米粒子引入活細胞的實現(xiàn)不僅依賴于金屬納米料子的屬性，而且還取決于細胞株類型和粒子物理化學性質(zhì)（大小、形狀、表面功能化）9 。3結(jié)論本文首次測試分析了內(nèi)吞金納米粒子的單個活性鼻咽癌細胞（CNE-1）的表面增強拉曼散射光譜，并對其進行初步譜峰歸屬。單個活性鼻咽癌細胞的 常規(guī)拉曼光譜圖中只有6個拉曼峰，而內(nèi)吞金納米粒子的活性CNE-1細胞的 光譜卻有20多個SERS拉曼信號，其強度明顯高于比

15、常規(guī)拉曼信號。由于金納米粒子的優(yōu)越特性，鼻咽癌細胞常規(guī)拉曼光譜的718、1001、1123、1336和1446 cm-1峰都得到了增強；對于CNE-1細胞，DNA骨架振動（1026、1097、1336和1585cm-1）證明一些金納米粒子通過內(nèi)吞作用而進入細胞核內(nèi)。其它豐富的SERS信號也證明了細胞質(zhì)的信號也能夠被檢測出。結(jié)果表明，基于膠體金SERS技術(shù)可成為活性鼻咽細胞內(nèi)生化物質(zhì)的高靈敏度探測方法，從而可能在鼻咽癌早期診斷中產(chǎn)生潛在的應(yīng)用。致謝：本研究得到了廈門大學固體表面物化國家重點實驗室和半導體材料與應(yīng)用福建省重點實驗室的支持，得到曾海山博士與黃志偉博士前期指導，在此一并致謝。參考文獻1

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17、1089-1094.5 Juqiang Lin, Rong Chen, Shangyuan Feng, et al. Biosonsers and Bioelectronics, 2009, 25 (2): 388-394.6 Sandhu K K, Mclntosh C M, Simard J M, et a1.Bioconjugate Chem.,2002,13(1):3.7 Kneipp K, Haka A S, Kneipp H, et a1. Appl. Spectrosc., 2002, 56(2): 150.8 Handley D A. Academic Press: San D

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19、udy on single living human nasopharyngeal carcinoma cells incubated with colloidal goldHuang Hao1, Pan Jian-ji3, Chen Wei-wei1,2, Chen Qi-song3, Feng Shang-yuan 2,Su Ying3, Xu Xiong-wei4,Chen Rong21. Department of Integrative Medicine, Fujian University of Traditional Chinese Medicine , Fuzhou 35010

20、8, China2. Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine, Ministry of Education, Fujian Normal University , Fuzhou 350007, China3. Fujian Provincial Cancer Hospital, Fuzhou 350014, China4. The Second Affiliated Hospital of Fujian Medical University, Quanzhou 362000, ChinaAbstr

21、act: The surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy and normal Raman spectroscopy of single living human nasopharyngeal carcinoma cells(CNE-1) were tested and analyzed by gold nanoparticles incubation into cells. Six obvious Raman bands (718、1001、1123、1336、1446、1660 cm-1）were observed in the normal Raman spectroscopy of living CNE-1 cells. The characteristic Raman bands in the SERS spectra of living cells were tentatively assigned. Colloidal gold particles that