唾液表面增强拉曼光谱用于肺癌早期诊断的研究

论文摘要

肺癌是发生率和死亡率最高的癌症,肺癌的低存活率主要原因在于不能有效的进行早期诊断。目前对于肺癌的早期诊断方法主要有痰细胞学检查、支气管镜检查和低剂量螺旋CT检查等,但都存在着过度诊断、肺塌陷和假阳性等缺点。因此肺癌患者在临床就诊时80%都是晚期。高度有序的表面增强拉曼散射（SERS）活性基底提高了SERS的增强程度,由于其高灵敏度,高分辨率和无损伤等特点,近年来已广泛用于疾病诊断的研究。唾液是血液的超滤物,成分与血液相当,已被用来诊断多种疾病。本论文采集了21例肺癌患者和22例正常人唾液样本,并测量了其SERS。经过光谱预处理后,对所得两组样本的唾液SERS分别进行了PCA-LDA统计分析和拉曼峰归属分析。PCA-LDA获得了86.05%的准确率、94.12%的灵敏度和80.77%的特异性。参考相关组织、体液和生物标准品的拉曼峰归属,对唾液的SERS峰进行了归属。两组样品变化较大的是523 cm-1、623 cm-1、696 cm-1和905 cm-1处,肺癌患者唾液拉曼峰较正常人分别下降了27.12%、29.58%、33.66%和25.74%。根据文献,这些位置的拉曼频移可能由蛋白质中S– S伸缩振动、C– S伸缩振动、C– C扭曲振动和核酸碱基G、T、A、C环弯曲振动产生。这说明了肺癌患者唾液中蛋白质和核酸的含量有可能在整体上较正常人为少。该结果与对肺癌细胞的拉曼光谱分析所获结论相一致。而在932 cm-1处,肺癌患者的拉曼峰较正常人有所增强,文献中较多将其归属为脯氨酸和缬氨酸的C– C伸缩振动,可见虽然肺癌患者唾液中蛋白质和核酸含量普遍较正常人低,但有一些蛋白质含量却高于正常人,或者蛋白质的含量相同只是某些基团的构象发生了变化。与临床医学影像技术组织形态上的诊断相比,该方法是在蛋白分子和细胞层次上对疾病内源成分的含量和构象变化进行检测分析,具有的微观微量、早期、快捷、简便、非接触无损伤,易于普检和动态监测的诊断特点,是医学诊断技术和方法发展的一个方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章绪 论
• 1.1 表面增强拉曼光谱
• 1.1.1 拉曼散射及常见拉曼光谱技术
• 1.1.2 表面增强拉曼散射
• 1.1.3 表面增强拉曼活性基底
• 1.1.4 SERS 在生物医学中的应用
• 1.2 肺癌的诊断
• 1.3 唾液与癌症
• 1.3.1 唾液的成分
• 1.3.2 测量唾液的光谱方法
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 表面增强拉曼光谱
• 2.1 唾液样本采集及预处理
• 2.2 表面增强拉曼光谱测量
• 2.2.1 表面增强银胶制备
• 2.2.2 拉曼光谱仪参数设置
• 2.2.3 拉曼光谱测量方法
• 2.3 测量结果及光谱预处理
• 2.3.1 光谱测量结果
• 2.3.2 光谱预处理
• 2.4 本章小结
• 第3章 光谱统计分析
• 3.1 唾液样本
• 3.2 主成分分析法简介
• 3.3 线性辨别分析简介
• 3.4 统计分析结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 拉曼峰归属及病理分析
• 4.1 蛋白质与核酸的结构
• 4.2 拉曼峰归属分析
• 4.2.1 分子的振动形式
• 4.2.2 拉曼峰归属分析
• 4.3 肺癌病理分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢