无损无标记分子振动光谱平台——拉曼光谱技术服务，助力您的文章上一个新档次
拉曼光谱可以在分子水平上提供细胞生化成分的指纹信息，具有良好的空间分辨率。通过拉曼检测采集微生物的指纹区拉曼图谱(400-1800cm-1)，比较不同微生物（或者细胞，组织）的指纹区图谱差异，寻找不同微生物（或者细胞，组织）的特异性拉曼峰；对多种微生物（或者细胞，组织）的拉曼图谱进行机器学习(DFA、SVM、CNN)，将训练好的模型用于测试新样品的图谱数据，鉴定样品所属微生物种类（或者判定细胞/组织样本的属性）。如果需要拉曼光谱检测服务，或了解服务内容、可检测样品、结果分析等细节，请通过文末的联系方式与我司联系。
拉曼光谱（Raman Spectroscopy）
拉曼散射现象已经被发现接近100百年，作为一个“古老”的技术，拉曼光谱广泛应用于化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。从今天开始小翊会不定期分享拉曼光谱技术和在生物学领域应用相关的内容，希望对您的研究有所帮助。
拉曼光谱是一种光散射现象，1923年由印度物理学家C.V.拉曼（Raman）发现拉曼散射而得名。激光光源的光束照射到物体（测试样本）上，大部分光会发生弹性散射，波长与入射光相同，这种散射命名为瑞利散射；极小一部分入射光与分子化学键振动相互作用，发生非弹性碰撞，激光损失能量，这个能量差与化学键振动频率对应，导致光散射的波长与入射光不同，这部分散射光就是拉曼散射。物质化学结构不同，就会产生不同的拉曼光谱，可作为分子振动的指纹信息。
约10e7入射光子中有一个光子与分子中的电子云及分子键结构产生能量交换，从而改变光子的频率
拉曼测量光频率的变化
每个分子都有特定的拉曼图谱
拉曼光谱能反映出样品的化学成分，所含官能团及化学反应所带来变化等，从而反映细胞的分子特征，每个分子都有特定的拉曼图谱，能反映细胞生化组分定性、定量、多维、动态信息。通过对细胞分子图谱数据的分析，得出单个细胞以及组织的差异性及特异性信息，从而获得单个细胞的表型信息。
单细胞拉曼信息示意，Huang W, et al., anal chem, 2004
拉曼光谱的最大特征就是无需标记，可直接甚至原位采集活体单细胞信息，而不损伤细胞或活体。而由于其能在单细胞尺度上进行生化信息的获取，提高了区分鉴别的精度，同时也提高了鉴别的准确率。拉曼技术在对活体细胞表型分析方面，有着不可比拟的优势。尤其肿瘤细胞的单细胞拉曼图谱包含有大量的表型信息，如蛋白、核酸、酯类、糖类等生物大分子及特殊糖原、聚酯、色素等具体分子的成份和浓度及位置分布。
基于拉曼显微镜的活细胞无标记成像（a）使用532 nm激发光测得的细胞质拉曼光谱（b）拉曼分子成像图展示细胞色素c（750 cm⁻¹）、蛋白质（1689 cm⁻¹）和脂质（2855 cm⁻¹）分子的空间分布
传统的拉曼光谱以单点拉曼检测为主，局限于纯物质分析。随着光谱数据库构建和不断完善，拉曼组学（Ramanomics）应运而生。拉曼组学主要基于硬件技术特点拉曼光谱谱学信息中蕴含的生物大分子在不同环境条件下的化学分子能量信息变化组合，通过对这类信息的归类、分析，回答机理、机制等方面信息，尤其不同来源种类、不同微环境下的细胞。与传统意义上的转录组、蛋白组或代谢组不同，“拉曼组”在单个细胞精度对细胞群体或群落进行快速、低成本的代谢状态成像与监控，这对于生命体系异质性机制研究具有重要意义，同时在药物筛、生物资源挖掘、生物过程控制等领域将有广泛的应用前景。同时，拉曼组学将与其他组学方法形成互补——从基因到表型，从群体到单细胞，联合多种技术的可能性将帮助研究人员从不同角度更完整地理解与解答有关细胞的各类科学问题。
拉曼组研究的内容
拉曼光谱技术作为一种强大的非破坏性分析工具，其应用已渗透到多个学科领域，展现出独特的分子指纹识别优势。生命科学领域的应用最早可追溯于上世纪60年代蛋白质结构的分析，此后应用的样本类型和方向逐渐扩大到细菌、病毒、细胞、组织/类器官、体液、活体等。根据不同样本类型，主要应用如下：
分子分析：各种生物分子，如DNA、蛋白质、糖、脂、氨基酸、核苷酸、维生素、分子药物分析等。分子分析对于培养基开发和优化、药物开发等有重要价值；
细胞/亚细胞水平：研究不同细胞状态下的拉曼显微光谱有助于理解对许多生理或病理过程。如外泌体表型和功能研究、细胞的代谢、细胞生长、增殖、分化、衰老和凋亡等过程的研究、疾病机理研究和疾病诊断（肿瘤、病毒感染细胞）、药物开发和筛选、病原体体外感染模型研究等；
组织/类器官水平：在离体组织拉曼技术在对癌变和正常组织的定性和定量分析取得了显著的进展，表现出作为化学组织病理学技术的潜力，有望成为目前组织病理学金标 准H&E染色的有力补充。体外培养类器官的拉曼光谱有助于体外3D疾病和药物模型的开发；
活体水平：拉曼技术最大的特点就是无创和高特异性，用于人或动物的检测，就可以减少感染风险。女性孕期宫颈的体内检测，分娩和产后修复生化标志物的鉴定、新型纳米探针通过拉曼光谱示踪用于肿瘤切除和肿瘤微小残留消除已经应用于临床；
体液检测：血液、唾液和尿液含有许多反映生理和病理变化的信息，具有采样便捷、感染风险小等优势，这些样本中的中的葡萄糖、蛋白、外泌体、肿瘤细胞、病毒等可通过拉曼光谱分析检测，用于疾病模型建立、疾病诊断、治疗和预后；
微生物：真菌、细菌和病毒的分类和定量都可通过拉曼光谱进行。拉曼光谱可以快速鉴定菌种和病毒类型，且成本低廉，对于细菌/病毒鉴定，尤其是新型、快速传播的传染病的诊断、抗生素/抗病毒药物的开发有重要意义。
基于单细胞拉曼指纹图谱评估干细胞体外培养时的分化、发育代谢特征
利用干细胞的单细胞拉曼图谱，可对干细胞分化、发育阶段以及代次间进行基于单细胞无损无标记的评估，构建基于多指标的细胞图谱库，用以对干细胞培养质量、代谢等进行多维度的判断。
不同hiPSC系中hiPSCs（n=3,316）、神经干细胞（NSCs，n=2,342）和神经元（n=3,116）获得的平均单细胞拉曼光谱（SCRS，总n=8,774）
（B）基于t-SNE算法的SCRS多变量可视化分析，展示hiPSCs与其神经谱系差异（红色、紫色、蓝色分别对应iPSCs、NSCs和神经元）
基于单细胞拉曼光谱（SCRS）的潜在生物标志物鉴定：（A）三种不同hiPSC细胞系来源的人诱导多能干细胞（hiPSCs，红色）、神经干细胞（NSCs，紫色）和神经元（蓝色）的平均拉曼光谱图，图中标注了与细胞谱系定向分化相关的特征拉曼峰（B-G）不同细胞群体间特征拉曼峰强度定量比较：（B）核酸（726和780 cm⁻¹）；（C）糖原（480 cm⁻¹）；（D）细胞色素C（746和1,125 cm⁻¹）；（E）糖类（400 cm⁻¹）；（F）蛋白质（1,003和1,030 cm⁻¹）；（G）总脂质（1,440 cm⁻¹）。PNAS 2020，xu，etal.
细胞培养、生产过程中的实时监测
细胞培养过程中，可实时监测细胞培养基中的代谢成分对细胞生长状态，用于判断细胞的培养质量
可体外取样监测细胞培养过程中微生物等污染物情况
以及用于干细胞分泌外泌体的检测
不同外泌体来源的拉曼光谱分析。三种肿瘤细胞系来源外泌体（COLO205[红色]、A375[蓝色]和LNCaP[绿色]）的平均拉曼光谱（粗线）及其采集数据。平均光谱周围的浅色轮廓表示标准偏差。图中同时显示了与S-S键、C-C键和CH3伸缩振动对应的特征拉曼峰
主成分分析(PCA)结果。(A)各主成分的解释方差比率(蓝色)和累计解释方差(橙色)的折线图。(B)外泌体光谱前三个主成分的三维散点图，按来源标注：A375(蓝色)、COLO205(红色)和LNCaP(绿色)。(C)二维散点图比较PC1与PC2(左图)以及PC2与PC3(右图)。Anal Chem 2025, Shi et al.
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