Banebrydende undersøgelse åbner døren til bredere biomedicinske anvendelser for Raman-spektroskopi

Raman-spektroskopi har muliggjort utrolige fremskridt inden for adskillige videnskabelige områder og er et kraftfuldt værktøj til vævsklassificering og sygdomsgenkendelse, selvom der har været betydelige udfordringer ved at bruge metoden i et klinisk miljø. Forskere har nu demonstreret fordelene ved bølgelængdemoduleret Raman-spektroskopi, åbner døren til bredere biomedicinske og kliniske anvendelser såsom realtidsvurdering af væv under operation. Denne undersøgelse er publiceret i Biomedicinsk spektroskopi og billeddannelse .

Den uelastiske spredning af lys fra enhver prøve kaldes Raman-effekten, opkaldt efter nobelprisvinderen C.V. Raman. Det giver et molekylært fingeraftryk relateret til prøvens iboende sammensætning. Med fremkomsten af ​​lasere til excitation, denne analytiske teknik er blevet anvendt i mange discipliner fra mineralundersøgelser til proteinstrukturbestemmelse og enkeltcelleundersøgelser. Teknikken muliggør kræftlæsioner, som er ledsaget af ændringer i kemisk sammensætning sammenlignet med normalt væv, skal detekteres som et vibrationsspektroskopisk fingeraftryk. Imidlertid, der er betydelige udfordringer ved at bruge metoden i et klinisk miljø, fordi faktorer som omgivende lys, baggrundsfluorescens, og 'etaloning' (et fænomen, der forringer ydeevnen af ​​fortyndede, bagbelyste ladningskoblede enheder) kan hindre fortolkningen af ​​billeder. Forbehandling af data er tilbøjelig til at introducere artefakter og alvorligt hæmme en klassificering.

Forskere fra St. Andrews (UK) og Jena (Tyskland) har nu påvist, at bølgelængdemoduleret Raman-spektroskopi, et alternativ til standard Raman-spektroskopi med monokromatisk excitation, overvinder disse nøgleproblemer. I denne undersøgelse beskriver de, hvordan man optager Raman-signaler mod en høj autofluorescens baggrund ved at studere levervæv og optage spektre af Paracetamol-tabletter i omgivende lys.

Tilsvarende forfatter Christoph Krafft, PhD, fra Institut for Fotonisk Teknologi, Jena, Tyskland forklarer:'Princippet i vores implementering af bølgelængdemoduleret Raman-spektroskopi er, at fluorescensemission, omgivende lys, og systemtransmissionsfunktionen varierer ikke væsentligt, hvorimod Raman-signalerne varierer ved excitation af flere bølgelængder med små bølgelængdeforskydninger. Til gengæld fører dette os til 'rent' at udtrække Raman-signaturen selv i nærvær af sådanne faktorer. I det nuværende arbejde, vi udviklede en hardwarebaseret tilgang til at undertrykke forvirrende faktorer i Raman-spektrene, som kræver et minimum af forbehandling og tilbyder yderligere uovertrufne fordele."

Chefredaktør for Biomedicinsk spektroskopi og billeddannelse , Parvez Haris, Cchem, FRSC, FRSPH, tilføjer:"Dette arbejde repræsenterer et væsentligt skridt ud over den nuværende Raman-mikroskopi, der bryder helt ny vej. Raman-analyse for biomedicin er på et afgørende tidspunkt, hvor der er verdensomspændende erkendelse af, at det er på grænsen til potentiel accept af det bredere samfund og klinisk praksis, hvis Nøgle problemer, som dem forfatterne har rejst, kan overvindes.

"Teknikkens ligefremme natur betyder, at biologer og forskere ved grænsefladen for life science umiddelbart kan drage fordel af fordelene ved den nye metode, " slutter han.