[发明专利]检测分析活体细胞生命活动状态的修饰二聚体表面增强拉曼的方法

说明书

本发明提出了检测分析活体细胞生命活动状态的修饰二聚体表面增强拉曼方法，包括：将修饰有参与细胞某生命活动的物质A的第一类纳米颗粒、修饰有参与细胞此生命活动的物质B的第二类纳米颗粒导入细胞，在生命活动过程中，物质A与B结合，二者所修饰的纳米颗粒形成二聚体，诱导产生物质A与物质B的二聚体的表面增强拉曼散射，由于二聚体表面增强拉曼散射强度与普通拉曼散射存在数量级上的差异，通过拉曼光谱扫描观测信号强度，确认活体细胞内生命活动的发生场所，实现活体细胞生命活动分析。利用本发明的方法有助于准确检测分析活体细胞生命活动，具有检测准确性强、重复性好等优点，具有科学研究和临床应用价值。

技术领域

本发明涉及活体细胞成像检测技术领域，具体的，本发明涉及检测分析活体细胞生命活动状态的修饰二聚体表面增强拉曼的方法。

背景技术

细胞是生命活动的基本单元，细胞内的信息变化是疾病发生的最早期信息。在病毒、药物等不同刺激源的刺激下，研究细胞内部特定生命活动产生位置、持续时间及反应物的变化，有望从源头解释生物体病变和治愈的过程，还可以迅速验证药物影响。因此，对活体细胞内部生命活动的定向成像研究对生物学和药学的发展具有十分重要的意义。

细胞内生命活动的最小载体为单分子。现有活体细胞单分子检测的方法主要包括荧光成像及光谱学，以及光阱、磁阱和原子力显微镜为代表的力学检测方法。其中，单分子荧光检测技术是现有的发展最充分、最成熟的单分子检测方法，通过单分子荧光检测方法，已经可以实现对DNA、miRNA等物质的定量检测。然而，荧光检测方法仍存在一些缺陷：首先，许多细胞存在自发荧光，而上述自发荧光会对目标荧光蛋白的发光产生干扰，导致无法有效成像；其次，当目标检测物含量较少时，荧光信号较弱，信号可能无法有效检测；再次，当荧光标记进入细胞之后，其可能不与目标抗原结合，而是游离在细胞内，产生非特异性测量结果，无法确认目标抗原的真实位置。更重要的是，现有的荧光成像方法，往往仅被应用于单分子存在性表征，很难直接体现细胞内部生命活动的发生情况，例如，现有的荧光成像技术可以表征mRNA的运动轨迹，但无法有效确认mRNA是否与DNA模板链结合，发生转录过程；此外，荧光方法也无法直接测量得到活体细胞内部生命活动产物变化。

近年来，表面增强拉曼散射(SERS)技术在生物学检测中凸显出独特优势：将有表面增强效应的纳米颗粒导入细胞，可实现细胞内拉曼信号的无损测量和实时检测，同时，当目标检测物含量较少时，表面增强拉曼散射方法也可以获得很强的拉曼信号。国际上已开展大量生物拉曼相关的研究，通过配体修饰纳米颗粒的方法，一些工作已经可以定向观测活细胞内特定蛋白或细胞器的拉曼光谱变化，进而分析其性质的变化。但是，由于细胞内结构复杂，拉曼信号强度和峰位可能受到细胞内部环境影响，测量过程中表面增强拉曼散射信号很容易出现波动。现有表面增强拉曼散射测量方法均不能确定活细胞内拉曼信号的测量基准，这会显著影响拉曼信号的可重复性和准确性。此外，由于纳米颗粒进入细胞后自发性趋于聚集，表面增强拉曼散射方法同样存在非特异性检测信号。现有表面增强拉曼散射方法也仅被应用于特定蛋白或细胞器拉曼光谱检测，尚无法确认细胞内生命活动参与物质是否结合，无法实现对细胞内部特定生命活动的定位成像和表征。

综上所述，现有活体细胞内单分子检测方法尚不能实现对生命活动参与物质的定向成像及表征；表面增强拉曼光谱法在活体细胞单分子检测领域具有一定优势，但其表征信号稳定性较差，缺乏基准信息，测量中可能出现非特异性信号，且尚未被应用于活体细胞内部特定生命活动的定位成像和表征。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出了检测分析活体细胞生命活动状态的修饰二聚体表面增强拉曼的方法，利用该方法可以同时实现细胞生命活动定向成像、表征，有助于准确研究分析外界刺激对细胞生命活动的影响，具有检测准确性强、重复性好等优点，具有科学研究和临床应用价值。