光谱学及其生物医学应用

一些生物医学研究应用充分利用了氨基酸的自然荧光反应——所有蛋白质的基本组成部分。这些蛋白质对光的荧光反应被应用于从制药到癌症治疗到生物防御的所有领域。对生物医学光谱学的研究是对尖端科学的深入探索。欧洲杯线上买球

光谱学是一项不可或缺的技术，它使这些生物医学应用以及其他许多应用成为可能。Avantes专门从事高分辨率、高灵敏度光谱分析仪并且是生物医学应用中数百名研究人员和原始设备制造商的可靠选择。2020欧洲杯下注官网

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蛋白质和氨基酸

蛋白质是由氨基酸链组成的复杂有机化合物。它们是地球上所有生物中最丰富的有机分子。这些分子在细胞和有机体中有许多作用。例如，它们在生化反应中扮演催化剂的角色，作为调节生理过程的激素，它们还保护身体抵抗疾病。这些蛋白质中的大多数对紫外线激发有微弱的本征荧光反应，根据物种的不同，不同的蛋白质对特定波长的激发反应，并在不同波长发出荧光。

分子结构

酪氨酸、色氨酸和白蛋白是三种常见的氨基酸，它们是产生大部分固有荧光的主要原因。它们有一个共同的结构，即含有氢基环结构。这些环结构被称为芳香族羟基，吸收紫外线辐射，并在不同波长发出微弱的荧光信号。

的相互作用

氨基酸化合物有不同的量子产率，不同的吸收和发射谱。它们还可以通过相互反应来改变光谱轮廓;例如，色氨酸的存在将熄灭酪氨酸的荧光信号，因为共振能量转移相似的激发波长。色氨酸和酪氨酸分别在280 nm和274 nm处被激发。然而，荧光反应是相当不同的;在303 nm处可以检测到酪氨酸的响应，而色氨酸在348 nm处可以荧光。另外，当白蛋白在257 nm处被激发时，它将在282 nm处发出荧光。

由于氨基酸是许多更复杂蛋白质的共同组成部分，并且普遍存在于地球上的所有生命中，它们的反应在研究应用中经常被用作这些复杂蛋白质的代表性样本。作为过程控制功能，也可以监测反应中的变化。

荧光反应

荧光在生命科学和生物医学领域有着广泛的应用，Avantes的设备处于新的科学前沿。2020欧洲杯下注官网欧洲杯线上买球

抗癌武器

光谱学已经被证明是对抗癌症的有用工具。使用自体荧光支气管镜是检测肺癌的标准方法，在这种方法中，一个狭窄的探针通过患者的口腔插入上支气管树。与白光支气管镜检查相比，自体荧光已经被证明在发现发育不良病变或癌方面更为敏感。然而，它也有很高的误报率。在荷兰鹿特丹的呼吸系统疾病科，研究人员研究了吸收/反射光谱学的使用，以便在不丧失灵敏度的情况下提高特异性。

研究人员使用一种特殊设计的探头，通过2.8毫米支气管镜通道输送光纤光源。粘膜组织用钨/卤宽带白光(AvaLight-HAL-S-Mini的前身)照射，并通过光纤引入校准至407 nm的蓝色激光。健康组织自身荧光的发射峰波长为500 nm。获得的荧光和反射发射是通过安装一个相当于两个AvaSpec-ULS2048CL-EVOs并行的多通道Avantes光谱仪收集的。

一个显示异常荧光剖面的区域可以快速定位，进行额外的光谱测量，可以在不到一秒的时间内获得。与健康组织相比，病变组织在较短波长下的发射强度显著降低。自荧光成像和光学反射光谱的结合在不牺牲灵敏度的情况下大大提高了阳性预测值。

激发波长和荧光波长分别为407和500 nm，均在360-600 nm范围内，其中血液是主要吸收体。这确实给这个应用程序带来了挑战，但并不是不可克服的。研究人员确信，在标准支气管镜检查过程中，带有额外纤维的改良支气管镜是可行的。

表面蛋白质污染检测

过去10年的研究证明，传统的灭菌方法，包括化学和热过程，不足以确保所有致病生物分子，特别是蛋白质的完全失活。在外科手术环境中，这是一个严重的问题，因为通常可重复使用的医疗器械(如手术刀)的消毒会直接影响病人的护理。

朊病毒是一类特别值得关注的蛋白质。这些蛋白质折叠“错误”，在致命的神经退行性疾病中表现出来，比如被称为克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)的人类疯牛病变种、致命的家族性失眠症和库鲁病(Kuru)。这些疾病虽然很罕见，但都是由感染性蛋白质引起的。感染性蛋白质以一种流行病学上类似于病毒感染的方式，将错误的折叠模式传播给新的蛋白质。蛋白质是对目前的净化方法最有抵抗力的化合物，因此，这些“传染性”神经系统疾病的传播呈现出严重的危险。

正在研究的最新净化技术需要低压感应耦合等离子体放电。光谱仪器用于过程控制和监测测试结果。

危险生物化合物的检测

在瑞典国防研究机构(FOI)，研究人员正在研究使用荧光光谱作为生物气溶胶探测系统的第一道检测线。由于生物战剂(BWAs)本身的危险性质，色氨酸和酪氨酸(可能是任何生物战剂的一部分的氨基酸)被用来代替这些BWAs。一个理想的系统将能够实时监测微小粒子浓度，并检测具有高度特异性的化合物。

瑞典研究小组正在测试的系统迫使周围的空气通过喷嘴，这样它就被限制在单个粒子束上，并通过光学室。使用Avantes光谱仪接收到的404纳米连续波蓝色激光作为触发器。在这一阶段，荧光和散射分析。当化合物存在于预先确定的检测水平时，在263 nm处触发脉冲紫外激光。由此产生的激光诱导荧光可以进一步研究，以分类单个气溶胶粒子。欧洲杯猜球平台

实验设计

最近，Avantes美国工程师再现了用牛血清白蛋白、酪氨酸和色氨酸样本进行的一系列实验，以证明蛋白质检测能力。研究小组使用传统的吸光度法AvaSpec-ULS3648-USB2光谱仪配置为UV (190-400 nm)和连续波(CW)照明源(AvaLight-DHc)。在190 nm和320 nm之间记录的吸收测量将浓度的变化与吸收的变化联系起来。在这个实验中，没有测量荧光。

对于这三种样品的每一种分析物，进行这个实验的团队准备了三种不同的浓度:0.25 mg/ml, 0.5 mg/ml和1 mg/ml，并对每一种样品进行了宽带吸收光谱分析。

结果

氨基酸的吸收曲线与溶液中氨基酸的浓度直接相关。由于荧光是吸光度和量子产率的函数，所以它也可以被估计出来，并且可能与浓度相关

信赖Avantes的紫外线吸收和荧光应用

吸光度和荧光测量是生物医学技术和其他几十个行业和应用中许多进展的关键促成技术。20年来，Avantes一直是用户可信赖的高质量光谱系统和仪器的来源，并将在未来几十年继续是他们的光谱合作伙伴。

这些信息来源于Avantes BV提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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