大咖講堂 - 相干拉曼散射顯微術 Ⅱ
▲圖 1. 常見生物組分和分子的拉曼光譜
快速病理檢測：
▲圖 2. SRS 與 HE 圖像的一致性對比（綠：脂質；藍：蛋白質；紅：膠原纖維）[3]
▲圖 3. 新鮮 AD 鼠腦的 SRS 光譜圖像以及斑塊、正常組織的光譜差異 [4]。（a-c）指紋區的光譜圖像，綠：脂質；藍：正常蛋白質；洋紅：淀粉樣蛋白斑塊。（d-f）C-H 伸縮振動區的光譜圖像，綠：脂質；洋紅：總蛋白質。(g-h)不同組織區域的 SRS 光譜
生物代謝：
2018 年，哥倫比亞大學閔瑋教授課題組發展了將重水（D2O）代謝與受激拉曼散射（DO-SRS）顯微技術相結合的技術，用于原位代謝觀測[5] 。在生物代謝過程中，經過酶的催化合成，D2O 中的氘原子會被自動整合到有機分子中，形成同位素標記的 C-D 鍵。因此，基于對新合成有機分子中 C-D 鍵的成像，就可以實現生物代謝的追蹤觀測（視頻 1）。目前，在 C-D 鍵的廣泛振動光譜中，他們發現了脂質和蛋白質的特異性拉曼位移，并開發了光譜解調方法來獲得具有大分子選擇性的 C-D 信號，做到了在動物模型中脂質、蛋白甚至糖類的代謝測量[6][7]。
▲視頻 1.秀麗隱桿線蟲的脂質 SRS 實時成像（左：原本存在的脂質；右：利用 D2O 新合成氘代脂質）[5]
藥物運輸：
在醫藥學中，藥物的運輸是學者們關注的重點之一，準確地運輸過程及定位，是藥物分子能實現特定生理功能的重要保障。制作小分子藥物的熒光標簽并非容易之事，常用的熒光標簽往往比藥物分子大很多，這會影響他們的運輸特性；因此，利用傳統熒光標記方法追蹤小分子藥物面臨很多挑戰。而很多藥物分子本身具有特殊的化學鍵振動（圖 4），因此，利用 SRS 可以對該藥物進行很好的特異性成像，加之 SRS 不需要對樣品固定、染色等操作，最大程度上保持了生物體樣品的活性，可以實現系列活體動態捕捉。
▲圖 4. 藥物分子的結構式及其拉曼光譜 [9]
▲圖 5.局部應用鹽酸特比萘芬對小鼠耳部皮膚的 SRS 成像（2230cm-1：鹽酸特比萘芬；1655cm-1：蛋白質；脂質 2845cm-1：脂質）[8]
參考文獻：
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作者簡介
季敏標，男，1982 年出生于浙江省臺州市。2001 年獲北京大學物理系學士；2011 年獲美國斯坦福大學物理系博士學位，研究方向為非線性光學和超快分子動力學；之后在哈佛大學謝曉亮組里從事博士后研究（2011-2014），發展相干拉曼成像技術并將其應用到腫瘤的無標記探測。2014 年入職復旦大學物理系擔任研究員和博士生導師。2015 年入選中組部“千人計劃”（青年組）和上海市“青年科技啟明星計劃”。
季教授的研究方向集中在非線性光譜學在物理、化學和生物醫學等交叉學科中的應用，研究課題包括利用新型光譜顯微成像技術研究生物醫學問題，以及新材料的光電子特性研究等。迄今發表 SCI 論文 50 余篇，包括 Science, Science Translational Medicine, Science Advances, PNAS 等。并承擔科技部重點研發計劃“數字診療裝備”青年專項、基金委面上項目、上海市科技創新行動計劃等多項科研項目。
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