[發明專利]一種基于拉曼光譜技術的PM2.5

在審

• 申請號: 202110592197.2
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113324974A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 劉道杰;金承鈺;王瑞斌;劉玉敏;朱邦尚;代博娜;吳節莉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種基于拉曼光譜技術的PM_2.5顆粒物細胞毒性快速檢測方法，包括如下步驟：S1、采集提取PM_2.5顆粒物；S2、細胞培養；S3、樣品前處理：用無菌PBS緩沖液配制適宜濃度的細胞懸液，用于拉曼光譜檢測；S4、拉曼光譜檢測；S5、數據處理分析：采用多維統計分析方法，確定PM_2.5顆粒物對細胞毒性的影響程度，采用單維統計分析方法，確定苯丙氨酸為PM_2.5顆粒物影響細胞毒性的差異代謝物之一。本發明方法可在近生理的狀態下快速診斷單細胞內的核酸、氨基酸、蛋白質等物質相對含量變化，從分子水平角度尋找PM_2.5顆粒物對細胞的關鍵作用靶點。

技術領域

本發明涉及細胞生物毒性評價技術領域，具體地，涉及一種基于拉曼光譜技術的PM_2.5顆粒物細胞毒性快速檢測方法。

背景技術

細顆粒物(fine particulate matter/particulate matter 2.5，PM_2.5)作為普遍存在的空氣污染物之一，因體積小，表面積大，易吸附重金屬、多環芳烴、微生物等有毒有害成分成為影響人類健康的重要因素。大量流行病學和毒理學研究表明，PM_2.5與一系列疾病的發病率和死亡率有著顯著正相關關系，暴露于PM_2.5環境中可能導致許多肺部疾病，例如慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肺纖維化和肺癌，并加重氣道炎癥、肺功能下降的發病及惡化，還能引起心血管疾病、呼吸系統疾病、早產和低出生體重、糖尿病、神經毒性和腎功能損害等。然而，其潛在的生物機制尚未完全被闡明。

代謝組學是研究生物體受到干擾、刺激、病理生理變化、環境變化以及基因突變前后機體體液中代謝產物種類、數量及其變化規律的科學，是繼基因組學和蛋白質組學之后發展起來的一門學科。代謝組學可以用來鑒定新的或潛在的代謝標志物，探索分子機制和代謝途徑，已廣泛應用于疾病診斷、毒理學、環境學、醫藥研制開發、植物學、營養食品科學等多個領域。選擇合適的儀器平臺和檢測方法，實現對代謝物的無偏分析是獲得可靠代謝組學結果的關鍵。目前最常用的代謝組學檢測平臺主要分為兩大類：核磁共振波譜(NMR)和質譜(MS)偶聯氣相色譜(GC)、液相色譜(LC)技術。這些代謝組學分析檢測平臺各有優弊，無法單獨為我們提供生物樣品中全面的定性定量信息。NMR最早被用于代謝組學，結構確證能力強大，但其靈敏度相對較低。GC-MS有成熟的標準譜庫參考，但要求待測代謝物沸點低且熱穩定性好。LC-MS覆蓋代謝物的種類最多，但其相對重復性差，沒有國際上通用的標準譜庫。

拉曼光譜技術對檢測的樣品具有無標記、無損傷、無污染、實時和精度高等優點，而且水對拉曼散射的影響又微乎其微，所以拉曼光譜技術在溶液、細胞和生物大分子等領域被廣泛應用。尤其是可以在近生理的狀態下對單細胞進行檢測，可以發現掩蓋在群體平均信息下的個體的信息，進而對理想狀態下單個細胞的性質進行客觀的描述，可在不損傷細胞的情況下實時動態地監測細胞分子結構變化，亦可獲得細胞的“分子指紋”，具有簡便快捷、實時檢測、不需固定或染色等眾多優點。拉曼光譜與多元統計學分析方法的結合還可以將待測的樣品進行分類，為生物醫學診斷和研究等方面提供有力的技術支持。

迄今為止，通過拉曼光譜輔助經典代謝組學技術共評價PM_2.5顆粒物細胞毒性和潛在代謝機制尚無報道。

發明內容