【摘要】 在SERS中，样品被吸附在表面具有金属纳米结构的固体衬底上，或者被吸附在金属纳米颗粒(如金或银)的胶体悬浮液中，导致通过LSPR放大入射光的电场(类似于TERS)(36)。

代谢组学是最新的组学平台之一，旨在研究代谢组，即生物样品中的一组代谢物[1]。代谢物是低分子量的小分子(相对于蛋白质和核酸)，它们作为反应物、中间体或生化反应的产物参与生物过程。研究的生物样品可以是整个生物体、组织标本、细胞、器官、细胞器或生物流体。代谢组由源自许多过程的代谢物组成，可能包括内源性代谢物;这些物质是在生物系统内自然产生和消耗的(如糖、有机酸、氨基酸、核酸、脂质、维生素)，以及不是由生物体合成的外源性代谢物，因此是从外部进口的(如药物、环境污染物、食品添加剂、毒素、代谢组学的主要重点是通过研究代谢物(定义为代谢)及其与其他生化物种的相互作用之间的联系，更好地了解生物功能。

 

与其他组学平台相比，代谢组学占据着独特的地位，因为代谢组学是与生理学最密切的联系，反映了所有其他主要组学方法(基因组、转录组和蛋白质组)表达和调节的所有信息。因此，代谢组学通常被认为是基因型和表型之间的联系，因为代谢组学是生物系统对遗传或环境变化(例如，饮食、年龄、生活方式、药物、遗传和遗传)的最终反应。疾病)和人类也会受到微生物的影响，这些微生物在所谓的超级有机体中一致生活。除了空间分辨率的提高外，拉曼激发光的电磁场也通过尖端的局部表面等离子体共振(LSPR)得到增强。

 

因此，与自发拉曼散射相比，产生的拉曼光子数量更高。也可以使用表面增强拉曼散射/光谱(SERS)和共振拉曼光谱(RRS)来提高灵敏度，同时保持拉曼散射的特异性。在SERS中，样品被吸附在表面具有金属纳米结构的固体衬底上，或者被吸附在金属纳米颗粒(如金或银)的胶体悬浮液中，导致通过LSPR放大入射光的电场(类似于TERS)(36)。由于金属结构和分析物之间的电荷转移，SERS信号也被化学效应放大，这导致增强因子高于TERS。它还可以在超低浓度和荧光背景猝灭下对分子进行定量测定和鉴定。在RRS中，激发激光与化合物电子跃迁所需能量的频率重合(或共振)改善了拉曼信号(图1)，这对于从发色物质中获取信息是敏感和高度特异性的。

图1. 共振拉曼散射中的能量传递过程[1]

 

从拉曼光谱中提取生物信息可以通过定量和/或定性分析，这是由用户根据光谱特征和实验的最终目标决定的。图2显示了拉曼实验峰出现消失的情况。在过去的20年里，拉曼光谱作为一种强大的技术在生命科学中得到了广泛的应用。毫无疑问，SERS一直是定量代谢组学的主要拉曼方法，并且由于其在复杂生物混合物中以超低浓度定量/识别分子的能力以及作为便携式设备用于即时诊断的潜力，SERS将在未来继续受到关注。

 

图2. 健康脑脊液样本和脑膜炎奈瑟菌感染脑脊液样本的表面增强拉曼光谱[1]

 

[1] Lima, C., H. Muhamadali, and R. Goodacre, The Role of Raman Spectroscopy Within Quantitative Metabolomics, in Annual Review of Analytical Chemistry, Vol 14, 2021, P.W. Bohn and J.E. Pemberton, Editors. 2021. p. 323-345.

 

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