[发明专利]紫外电子光谱联合红外分子光谱检测早期肿瘤全面确诊

说明书

背景技术

光是由不同波长的电磁波组成的，在光谱分析中，光谱图将某一恒星发出的光划分成不同波长的光线，从而形成一条彩色带，我们称之为光谱图。恒星中的气体要吸收某些波长的光，从而在光谱图中就会形成暗的吸收线。每一种元素会产生特定的吸收线，天文学家通过研究光谱图中的吸收线，可以得知某一恒星是由哪几种元素组成的。将恒星光谱图中吸收线的位置与实验室光源下同一吸收线位置相比较(红移、蓝移)，可以知道该恒星相对地球运动的情况。

分子光谱学在生物医学方面的应用，也越来越接近宇宙奥秘，并广泛应用光谱分析法来探测生命宇宙。近年来，振动光谱，包括FTIR-ATR光纤，显微红外光谱，FT-Raman光谱和近红外光谱等方法被用来区分正常组织和肿瘤组织，利用两者在光谱中一系列吸收峰的差异来判别。这些方法有很多优势，由肿瘤形成演变过程来看，首先是基因发生变化，导致相应分子结构改变，进一步形成癌细胞，直至肿块的形成，具有占位效应，这时才能用核磁共振、C T、B超、X光等物理方法检测出来。而红外和拉曼光谱可作为分子结构变化的灵敏探针，检测出肿瘤分子结构的异常，即在肿瘤发生的第二个阶段就有可能检测到癌症，有可能发展成为一种肿瘤早期诊断的方法，而早期诊断是癌症治疗的关键，因而发展光谱法诊断癌症具有重要意义。

技术领域

红外光谱广泛地应用于生物体系特别是肿瘤细胞或组织的分析是近二十年的事，到1984年，红外光谱才被用于正常人、自血病患者血细胞中的淋巴细胞研究…，究其原因是因为生物体系复杂，分子种类多，含有大量的化学基团，这些化学基团的吸收带相互折叠成为复杂的吸收带，另外水的强吸收带还掩盖了生物分子吸收带，使得生物体系的红外光谱复杂、难以解析和应用.70年代后，计算机数据处理技术、Fourier变换仪器的发展，这些问题才逐步被解决。经过计算机数据处理，水的吸收峰很容易从样品中扣除，重叠的峰可以分开…，使其生物领域的应用成为可能。红外光谱仪真正成为生物体的研究工具，是从1984年用于人淋巴细胞的研究开始的。傅里叶变换红外光谱仪的发展极大地提高信噪比，缩短测量时间，使得其应用发展迅猛，已经由化学领域发展到分子生物学和临床医学研究领域。

肿瘤的生物化学特性表现为：细胞癌变必然引起细胞组分如蛋白质、核酸、糖、脂和水分子在含量、构型、构象、分子间及分子内相互作用等方面的改变。癌细胞的基本生物化学特征是恶性增殖、分化不良、侵袭周围组织和转移。恶性增殖的生物化学基础是有关合成细胞结构成分的代谢途径如核酸、核苷酸的合成代谢、蛋白质的生物合成都明显增强；增殖常常是分化的前提，癌细胞增殖愈快，分化愈差，在肿瘤生化表型上出现分化异常现象。细胞癌变时，细胞膜在组成、结构和功能上发生变化，如膜蛋白丢失，表面负电荷增加。癌细胞的基本生物化学特征是肿瘤的红外光谱分析基础。与正常组织的FTIR相比，肿瘤组织的FTIR在谱型、吸收频率、峰强度等谱学参数方面存在着显著的差异。这些差异性提示：癌变细胞和组织中核酸相对含量增加；糖原或胶原的相对含量下降：核酸分子中磷酸二酯基团的氢键结合力增强；脂质中亚甲基链变得更加无序。傅立叶红外光谱在癌症诊断中的应用获得了一些有意义的结果：(1)正常细胞组织与肿瘤细胞组织在FTIR谱型、吸收频率、相对强度等谱学参数上存在着明显的差异性，这些谱学差异性揭示它们在分子水平上的组成和分子结构差异性。(2)红外光谱分析结果与病理诊断结果具有很好的相关性，提示红外光谱可用干肿瘤的良恶性鉴别、肿瘤的分型和分级。可从分子上研究癌变机理为将来分子水平诊断癌症提供了可能。

发明内容