بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از روش های متداول بیناب نگاری، طیف سنجی رامان است که شامل مدهای چرخشی، ارتعاشی، و دیگر مدهای فرکانسی کوتاه در یک سیستم است. در جریان این طیف سنجی نور تکفاز دچار پراکندگی غیرالاستیک یا همان پراکندگی رامان میشود و غالبا از لیزرهای مرئی، فروسرخ و فرابنفش برای تحریک استفاده میشود. نور لیزر با جنبش های مولکولی، فوتون ها و دیگر تحریک پذیرها برهم کنش کرده و در اثر این برهمکنش فوتون های بازتابیده دارای تغییر فرکانس به طول موج های بالاتر ویا پایین تر می شوند. تغییر فرکانس در این پدیده حاوی اطلاعات بسیار مهمی از جنبش های مولکولی در سیستم است.
غالبا نور لیزر به نمونه برخورد میکند و نور بازتابیده از سطح نمونه بوسیله یک لنز جمع شده و بوسیله فیبری به آشکارساز مربوطه منتقل میشود. طول موج های نزدیک به طول موج لیزر که ناشی از برهمکنش الاستیک - پراکندگی ریلی - از سطح نمونه هستند بوسیله یک فیلتر جذب میشوند و پرتوهای بازتابیده شدهای که دارای تغییر فرکانسی هستند، عبور میکنند و به آشکارساز میرسند. طول موج هایی که دارای تغییر فرکانسی - طول موجی - هستند برای ما حائز اهمیت هستند که همان سیگنال های رامان محسوب میشوند. شناسایی میکروارگانیسم ها در مقادیر کم - تک لایه ای ،سلولی - با استفاده از طیف سنجی رامان قابل انجام است.
مقدمه:
طیف سنجی رامان مطالعه نوعی از برهمکنش بین نور و ماده است که در آن نور دچار پراکندگی غیرالاستیک میشود. در آزمایشهای طیف سنجی رامان، فوتونهای تک طول موج - در ناحیه ی مرئی، نور تکفام گفته میشود - روی نمونه متمرکز میشود و عموما لیزر به عنوان چشمه تکفام شدت بالا بکار میرود. فوتونها با مولکولها برهمکنش میکنند و بازتابیده، جذب یا پراکنده میشوند. طیف سنجی رامان فوتونهای پراکنده شده را مطالعه میکند. غالبا فوتونهایی که با مولکولها برهمکنش میکنند، به طور الاستیک پراکنده میشوند.
به این نوع پراکندگی، پراکندگی ریلی گفته میشود و فوتونهای پراکنده شده همان طول موج نور فرودی را دارند. اما تقریبا از هر یک میلیون فوتون، یک فوتون به طور غیرالاستیک پراکنده میشود. در پراکندگی رامان، فوتون فرودی با ماده برهمکنش میکند و طول موج آن به سمت طول موجهای بیشتر یا کمتر شیفت مییابد. شیفت به طول موجهای بیشتر غالب است و این پراکندگی را رامان استوکس میگویند. اتفاقی که در اینجا می افتد آن است که فوتون با ابر الکترونی پیوندهای گروههای عاملی برهمکنش میکند و الکترون را به یک حالت مجازی برانگیخته میکند. سپس الکترون از حالت مجازی به یک حالت ارتعاشی یا چرخشی برانگیخته میشود. این باعث می شود که فوتون مقداری از انرژی خود را از دست بدهد و به صورت پراکندگی رامان استوکس آشکارسازی شود. انرژی از دست داده شده ارتباط مستقیمی با گروه عاملی، ساختار مولکولی متصل به آن، نوع اتمهای مولکول و محیط آن دارد. طیفهای رامان هر مولکول، منحصر به فرد است. از این رو میتوان از آن مانند "اثر انگشت" در تشخیص ترکیبات مولکولی روی یک سطح، درون یک مایع یا در هوا استفاده کرد
یافته ها
شناسایی میکروارگانیسم ها در مقادیر کم - تک لایه ای ،سلولی - با استفاده از طیف سنجی رامان قابل انجام است. در آزمایش اول آنها کلونی های باکتری های تک را در پلیت آگار با استفاده از طیف سنجی میکرو رامان بررسی کردند .در آزمایش دوم تمایز مشخص بینیک اسمیر - گسترش - از دو میکروارگانیسم رنگ شده در پلیت شیشه ای را نشان دادند .نهایتاآنها نشان دادند که تشخیص بی نهایت مقادیر بسیار کوچکی از باکتری های بی رنگ با روش میکرو رامان کانفوکال ممکن است.
از تکنیکهای اسپکتروسکوپی برای پوشش دادن سلولها و بافتها با نانوذرات نقره و طلااستفاده می شود.که از این روش برای آنالیز ملکولهای زیستی استفاده میکنند، در میکرواسپکتروسکوپی رامان ، زمان مورد نیاز برای بدست آوردن هر طیف، محدودیت ایجاد میکند. هرچند توانایی افزایش سیگنال موجب میشود تا تصاویر، سریعتر دریافت شود.
رامان میکروسکوپی رزونانس کانفوکال یک ابزار قدرتمند برای تجزیه وتحلیل ایمن مجموع کمپلکس بیولوژیکی، بدون تهیه و شناسایی قبلی نمونه ها است. در حال حاضر قابلیت های رامان میکروسکوپی رزونانس کانفوکال با یک ثبات فضایی 350 نانومتر به توان2، 2 میلی متر و تحریک یک ثانیه ای و کمتر در طیف ثبت شده است
نمونه های گرانولی از توالی رآکتور دسته ای برای اکسیداسیون آمونیوم بی هوازی - آناموکس - به طور منظم در vivo برای سه ماه بعد از راه اندازیSBR انجام شد.
میکروارگانیسم های کشت نشده و ذرات معدنی از طریق این تکنیک شناسایی می شوند. رامان طیف سنجی داده ها در مقایسه با روش های سنتی مختلف مثل قابلیت حل پروتئینها، ویسکوزیته ظاهری،قابلیت نگهداری آب، روش های ترکیبی مفید، محتوای دی متیل آمین، مقادیر پراکسید، و ترکیبات عمومی اسید چرب مورد استفاده در تعیین کیفیت ماهی و عضله گوشت تحت شرایط مختلف دستکاری، پروسه کردن و ذخیره سازی از طریق تغییرات پروتئین ها، آب و چربی های غذاهای عضله ای به کار برده می شود.
شواهد نشان داده است که روند طیف سنجی داده ها و مقایسه این داده ها با نتایج به دست آمده در روش های کیفی، سنتی ارزشمند تر هستند .این داده ها می توانند برای ارزیابی کیفیت غذاهای عضله ای مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، طیف سنجی رامان، اطلاعات ساختاری در مورد تغییرات پروتیین، آب و چربی های غذاهای عضله ای که درطول زوال اتفاق می افتد را فراهم می کند. طیف سنجی رامان می تواند همچنین برای تعیین غذاهای عضله ای مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این روش های طیف سنجی در مقایسه با روش های سنتی چندین مزیت دارد از آنجایی که طیف سنجیی ک روش مستقیم وایمن است؛ نیاز به نمونه های کوچک پروتئینی دارد.
نتیجه گیری:
- کوانتش در اسلایدهای پوشیده شده با آلومنیوم :
شکل 1 نتایج مربوط به ریختن کشتهای باکتریایی روی اسلایدهای پوشیده شده با آلومنیوم را نشان می دهد. سه ناحیه اسلاید حاوی
تعداد سلول مختلف S.epidemidis با استفاده از عکسبرداری شیمیایی رامان آنالیز شدند. تعداد میکروارگانیسم های موجود در هر ناحیه به صورت شمارش میکروسکوپی نیز شمارش گردید. میدان دید اول در شکل 1الف 70 سلول دارد، دوم ، 105 سلول و سوم 180 سلول دارد.
اگر چه مجموعه اطلاعات کوچک می باشد اما یک مجموعه اطلاعات عکسبرداری شیمیایی رامان از هر ناحیه در افزایش 10 سانتی متری ، بزرگنمایی 100، 90 ثانیه زمان مواجهه در هر قاب،با احتساب میانگین توان لیزری 200 مگاوات جمع آوری شد.
شکل 1 نتایج مربوط به ریختن کشتهای باکتریایی روی اسلایدهای پوشیده شده با آلومنیوم
شکل 1 عکسهای زمینه روشن در بزرگنمایی 100 را نشان می دهد. پنل b شکل 1 شدت رامان بدست آمده برای هر یک از نواحی را در دامنه مورد نظر نشان می دهد. پنل c همبستگی بین تعداد سلولها و ناحیه ادغام شده پیک شدت رامان را نشان می دهد. عکسهای رامان به صورت جهانی فیلتر شدند. شکل 1c یک همبستگی خطی قوی بین تعداد سلولها و ناحیه ادغام شده با شدت رامان برای هر میدان دید را نشان می دهد. نتایج در شکل 1 نشان می دهند که عکسبرداری شیمیای رامان می تواند اطلاعات کمی برای غلظت باکتریایی در نمونه های آب فراهم کند. نمونه های آب به طور کلی غلظتهای بسیار پایین تر ارگانیسم های هدف را دارند و به طور کلی با فیلتراسیون برای آنالیز دقیقتر، غلیظ و متمرکز می گردند. کوانتش نمونه های بیولوژیکی روی فیلترها به وسیله رامان برای کاربرد در مانیتورینگ آب ضروری می باشد.
کوانتش در غشاهای واتمن :
شکل 2b شدت رامان را از غشاهای واتمن مورد استفاده برای فیلتر کردن حجمهای مختلف یک محلول 1.3-107 CFU/ml E.coli را نشان می دهد.
پارامترهای رامان در این شکل نشان داده می شوند. توان لیزر انتخابی قبلا زیر آستانه خسارت برای سلولها در این فیلتر شناسایی شده است.
