基于逆向空间偏移拉曼光谱技术的多层混浊样品深层分析研究

摘要

空间偏移拉曼光谱(SORS)能够准确、快速、无损检测多层混浊介质样品深层生化构成信息.该研究通过搭建集成化逆向SORS光谱分析装置,在实现逆向SORS和背散射式拉曼光谱两种不同的光谱检测模式的基础上,检测与分析了不同空间偏移量(Δs)条件下双/三层组织模型内的深层拉曼光谱信息,并根据几何光学理论和投影测量原理,量化标定了 Δs与锥透镜空间位置之间的关系,这为精确控制光谱检测条件提供了保障.为了验证该装置的检测能力,采用由羊肩胛骨/对乙酰氨基酚组成的双层模型和猪皮/硅橡胶/对乙酰氨基酚组成的三层模型,获得不同 Δs条件下包含样品表层和深层信息的混合光谱.并进一步对该混合光谱进行面积归一化处理,观察到随着 Δs的增大样品表层的拉曼贡献逐渐减小,而第二层以及第三层的拉曼贡献逐渐增大的现象.在此基础上,通过选择模型中每层物质的拉曼特征峰计算其相对拉曼强度,分析研究了相对拉曼强度、空间偏移量与样品厚度三者之间关系,即当 Δs增大时相对拉曼强度比值随之增加,这清晰地表明深层物质的拉曼强度增加.然而,在同一 Δs条件下,相对拉曼强度随着表层物质厚度的增大而减小.以上实验结果表明,我们搭建的集成化逆向SORS光谱分析装置可从深度达8 mm的生物模型下获取光谱信息,并证明了该装置在经皮无损探测方面的应用价值.