作者单位
摘要
1 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130061
2 吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
单细胞拉曼光谱(SCRS)技术具有快速、 灵敏和无标记的优势, 可以从单细胞水平上研究细胞结构, 本文为实时监测单细胞微生物生长代谢变化, 提出了基于谱聚类和SCRS的细胞生长检测方法, 并采集600个同步培养的发酵工程菌-大肠杆菌SCRS数据作为实验数据, 采集300个发酵益生菌-枯草芽孢杆菌SCRS数据验证方法适用性。 首先, 对同步培养的菌落测量OD600生长曲线作为微生物群体水平上生长时期标签; 其次, 应用t-SNE对群体细胞SCRS数据进行可视化分析, 指导谱聚类对高维SCRS数据聚类分析, 并应用轮廓系数和CH index评估最佳聚类簇, 赋予每个SCRS数据簇标签; 最后, 应用三次样条插值拟合统计SCRS数据簇标签和生长时期标签交集, 精准识别群体中共存的生长时期异质数据, 实现对单细胞微生物生长时期精准鉴定。 结果表明, 基于谱聚类与SCRS的细胞生长分析方法根据同步培养的群体细胞生长曲线, 设置2维嵌入空间维度和基于最近邻的谱聚类相似度计算方法, 有效检测三个生长时期最佳聚类簇中9%和4.3%异质数据。 提出的无监督检测单细胞生长的方法, 借助谱聚类无需标记就可以直接根据SCRS数据特征进行建模, 并能够对任意形状的高维SCRS数据聚类且快速收敛的优势, 实现了对两种发酵工程菌和发酵益生菌细胞滞后期、 对数期和稳定期的精准识别, 真正意义上实现从单细胞水平上检测细胞生长, 为发酵工程提供更加精准、 实时的调控指导, 具有重要的工程应用价值。
谱聚类 单细胞拉曼光谱 细胞生长 发酵工程 Spectral Clustering Single-cell Raman spectroscopy Cell growth, Fermentation engineering 
光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2832
耿乙迦 1,3,5丛丽丽 1曹修冕 1,4关鑫 2[ ... ]徐抒平 1,5,*
作者单位
摘要
1 吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室,吉林 长春 130012
2 吉林大学药学院,吉林 长春 130021
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
4 吉林大学物理学院,吉林 长春 130012
5 吉林大学化学学院理论化学研究所,吉林 长春 130012

基于双输出皮秒脉冲激光器和激光扫描显微镜平台,构建了一套可实现双光子和多种四波混频(FWM)效应的多模式成像系统,可实现光谱采集和良好的成像功能。等离激元材料可以提高FWM信号,在FWM成像下具有超高的成像对比度。以5 nm金纳米粒子作为成像探针,利用等离激元增强FWM成像追踪了其在小鼠肝脏和肾脏组织内的代谢残留。该研究为体内蛋白类药物的代谢评价应用提供可能。

医用光学与生物技术 四波混频 相干拉曼 非线性光学成像 抗体药物追踪 
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617024
作者单位
摘要
长春理工大学化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
在人体内部环境中, 碘是合成甲状腺激素的关键原料之一, 而甲状腺激素主要功能是促进人体生长发育以及调节新陈代谢, 因此碘对人体内部环境正常运转起到至关重要的作用。 碘在人体内主要以碘化氨基酸的形式存在于甲状腺中, 对其常用的检测手段有很多种。 而这些方法虽然具有较高精度以及灵敏度高, 但检测过程较为复杂且检测周期较长。 因此, 发展一种成本较低、 操作简单、 快速准确的I-检测方法具有应用意义。 研究设计一种简便且快速精准的I-检测方法, 利用荧光“Off-On”传感体系对溶液中I-进行定量检测。 以柠檬酸为碳源、 乙二胺为氮源, 通过水热法一步合成水溶性较好且具有良好荧光性质的碳点(CDs)。 利用荧光光谱仪以及紫外-可见光光谱仪对该CDs的光学性能进行表征。 通过分析CDs的光谱可知该CDs的激发波长为345 nm, 发射波长为470 nm。 另外, 通过傅里叶-红外光谱仪以及高分辨紫外光电子能谱对该CDs表面的官能团以及元素进行分析检测。 通过荧光光谱进行检测, 可以发现当CDs溶液中存在Hg2+时, CDs的荧光发生猝灭现象。 其原因是CDs与Hg2+的d轨道间非辐射电子转移或Hg2+与CDs表面的氨结合形成非荧光复合物, 导致CDs的荧光强度下降。 通过将最佳浓度的Hg2+与CDs溶液进行混合, 来制备Hg2+@CDs的荧光传感体系溶液。 分析Hg2+@CDs的荧光传感体系溶液的荧光光谱图可以发现, 当Hg2+@CDs的荧光传感体系溶液中存在I-时, 体系荧光强度随着I-浓度的上升而逐渐增强。 该原因可以归根于I-与Hg2+之间存在较强的相互作用可将Hg2+从CDs表面脱附, 使CDs的荧光重新恢复, 从而实现I-的荧光“Off-On”检测。 利用该方法来检测溶液中的I-, 其检测范围在5.0~75 μmol·L-1, 而检测限为0.25 μmol·L-1。 实验最后还利用荧光光谱仪对Hg2+@CDs的荧光传感体系的选择性以及抗干扰能力进行分析, 结果显示该荧光传感体系对I-具有较好的选择性以及良好的离子抗干扰性能。
碳点(CDs) 相互作用力 “关-开” 荧光检测 竞争 CDs Interaction I- “Off-On” Fluorescent detection Competitive reaction I- 
光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3489
作者单位
摘要
吉林大学超分子结构与材料重点实验室, 理论化学研究所, 吉林 长春 130012
五氟苯酚(PFP)、 五氟苯甲酸(PFBA)与联吡啶(BP)利用溶剂缓慢挥发的方法制得BP/PFP和BP/PFBA两种共晶, 并获得其晶体结构。 结合密度泛函理论模拟对这两种共晶的红外和拉曼光谱进行解析。 红外光谱证明两种共晶内部存在氢键作用。 拉曼光谱表明BP/PFBA共晶内部的氢键强于BP/PFP。 此外, 结合红外、 拉曼及晶体结构数据可知, 在BP/PFP共晶中同时存在氢键和π—π相互作用。 弱相互作用的差异导致其共晶的结构上的差异。 该研究对进一步理解共晶结构和性质以及指导共晶设计具有一定的研究意义。
共晶 红外 拉曼 氢键 Co-crystal Infrared Raman Hydrogen bond 
光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1393
作者单位
摘要
1 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012
2 长春理工大学理学院, 长春 130022
利用光化学法在光纤尖端快速沉积银纳米粒子构建活性层, 通过银纳米粒子与探针分子4-巯基吡啶分子中的巯基吸附作用, 将探针分子组装在银膜上制备SERS光纤传感器。检测光纤活性端在不同pH缓冲液中探针分子的SERS光谱, 对比分析其SERS光谱特征峰强度及拉曼频移的差异, 讨论探针分子在不同pH值下结构的变化、与银膜之间夹角的变化, 并通过重复实验证明这种SERS光纤pH传感器在实际检测中的应用价值。
拉曼光谱 表面增强拉曼散射(SERS) 光化学法 光纤传感 pH值 4-巯基吡啶(4-Mpy) Raman spectra Surface-enhanced Raman scattering (SERS) Photochemical methods Fiber sensor pH 4-Mpy 
光散射学报
2013, 25(4): 360
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
研究了Kretschmann型表面等离子体共振(SPR)结构中电介质折射率、柱面镜折射率以及金属膜厚度对SPR场增强表面增强拉曼散射(SERS)信号的影响。实验结果表明SPR与SERS之间存在着本质上的相关性,电介质折射率、耦合柱面镜折射率以及金属膜厚度均对SPR场增强SERS有较大影响。相同条件下,电介质的折射率越小,SPR场对SERS信号的增强越强,激发的SERS信号的强度越大;柱面镜折射率越大,SPR对SERS的增强越明显; SERS信号强度随着银膜厚度的增加先增大后减小,在银膜厚度为47 nm左右时SERS强度有最大值。
光谱学 表面增强拉曼散射 表面等离子体共振 电介质折射率 金属膜厚度 
中国激光
2013, 40(12): 1207001
作者单位
摘要
长春市吉林大学超分子结构与材料国家重点实验, 长春 130012
本实验利用实验室搭建的SPR-SERS显微拉曼光谱仪同时检测了吸附在40 nm银膜上的4-aminothiophenol(4-ATP)自组装膜的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,简称SPR)消光谱及表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS)光谱,研究了两者之间的相关性。实验发现随着SPR吸收的增强,SERS强度也急剧增强,在SPR共振角附近SERS强度是远离共振角处的20多倍。因此在共振角附近能够极大的提高SERS的检测灵敏度并扩展SERS的应用。
表面等离子体共振 表面增强拉曼散射 同步检测 共振角 SPR SERS synchronous measurement resonance angle 
光散射学报
2010, 22(1): 29
作者单位
摘要
1 吉林大学超分子结构与材料教育部重点实验室,长春,130012,中国
2 日本关西学院大学化学学院,兵库县三田市,669-1337,日本
本文对柠檬酸钠方法还原的银溶胶形成的微聚集体进行了表面增强拉曼(SERS)研究.通过表面等离子体成像以及SERS成像对该聚集体上的表面增强拉曼活性进行讨论.实验证明该聚集体具有较强的拉曼增强能力.对探测分子1H-1,2,3-triazob[4,5-b]pyridine(TzPy)的检测浓度达到10-6mol/L,信噪比(S/N)为6左右.
表面增强拉曼散射 聚集体 银基底 表面等离子体共振 SERS Silver aggregates SERS substrate SPR 
光散射学报
2005, 17(4): 336
作者单位
摘要
1 吉林大学超分子结构与材料教育部重点实验室
2 吉林大学化学科学学院,长春,130021
3 云南大学单克隆抗体工程技术研究中心,昆明,650091
一种结合表面增强拉曼(SERS)技术和纳米粒子标记技术,通过银增强来实现免疫检测的方法.将p-巯基苯甲酸(MBA)作为探针,固定在免疫金溶胶粒子表面形成纳米标记,其与被基底捕获抗原分子发生免疫识别.通过银增强技术,在"三明治"结构对探针进行拉曼检测.
表面增强拉曼散射 免疫检测 纳米标记 SERS Immunoassay Nanoparticle labeling 
光散射学报
2004, 16(1): 31
作者单位
摘要
1 吉林大学超分子结构与材料教育部重点实验室
2 吉林大学物理学院,长春,130021
用纳米组装方法在空心光纤内壁修饰SERS活性基底构成内壁具有表面增强拉曼光谱活性层的液芯光纤.激发光由光纤壁横截面入射,并在光纤壁中传播.由于光纤壁的折射率大于检测样品溶液的折射率,使得激发光在光纤壁中发生全反射,并在消逝场下穿透修饰层,激发样品拉曼散射.本方法融合了表面增强拉曼光谱技术与液芯光纤技术的优势,可成为应用于低折射样品溶液体系检测的又一手段.
表面增强拉曼散射 液芯光纤 低折射 SERS Liquid Core(LC) Fiber Low Refractive Index 
光散射学报
2004, 16(3): 225

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