基于SERS技术的肺癌血清检测及判别模型的建立与应用

发布时间：2018-01-14 14:31

本文关键词：基于SERS技术的肺癌血清检测及判别模型的建立与应用　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：背景:表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)可以对贵金属表面吸附的分子进行无损、超灵敏检测,是一种特征指纹谱标记的振动光谱技术。SERS技术被广泛应用于化学,物理,材料、表面、纳米及生命科学等领域。本文将SERS技术应用于肺癌血清的检测,主要从非标记检测肺癌血清实验方法的建立、肺癌血清拉曼信号多元统计数据分析两方面进行了研究。方法:1、非标记检测肺癌血清实验方法的建立。分别对血清的用量、比例(2.5μL~500μL;1:1~5:1)、血清的处理方法(是否萃取、是否去蛋白)、样品孵育的时间(10 min~30 min)和孵育的温度(4℃、室温、37℃)、活性增强基底的选择(金溶胶、银溶胶)、偏振激光的选择(环形偏振、正交偏振、非偏振)等实验条件进行优化,Originpro 8.5画图软件作图比较;2、利用SERS技术,结合OPLS-DA分析模型,对肺癌(n=620)和正常人(n=484)血清进行判别分析和训练测试;3、利用SERS技术,结合OPLS-DA分析模型,对肺癌(n=60)和肺部良性疾病(n=56)血清进行判别分析;4、利用SERS技术,结合OPLS-DA分析模型,对肺癌血清不同分期进行判别分析。结果:1、不同血清用量拉曼光谱的谱峰、谱位基本一致,峰强、峰宽有所区别,2.5μl(5:1)血清用量最适合本实验,经重复实验证明结果可靠。不需要进行血清的萃取或去蛋白,可直接检测血清,方便快捷。不同孵育时间和孵育温度的拉曼信号变化差别不大,本实验选取了30 min和室温作为孵育时间和孵育温度。以银溶胶为基底的血清拉曼光谱无论是峰强、峰位都比金溶胶要强、要丰富,而且测量过程中以金溶胶为基底的血清光谱出现大量“毛刺”,背景信号过强,信噪比不如银溶胶好。三种不同激发偏振光检测血清信号的灵敏度均为90%,而环形偏振激发光的特异度最高为60%,其次是非偏振和正交偏振激发光。三种偏振激发光差别并不大,本实验选取灵敏度、特异度均高的环形偏振作为激发光;2、肺癌组与正常组相比,大多数位移所对应的峰强强度增加,构建OPLS-DA模型,从第一主成分t[1]方向可以看出两组有明显的区分,模型解释率R2X=89.3%,R2Y=78.6%,预测率Q2Y=75.4%。随后进行训练预测,随机将500例肺癌和400例正常人血清样本作为训练集,剩余120例肺癌和84例正常人为测试集,进行十倍交叉验证。我们获得了灵敏度99.17%和特异度88.1%的结果;3、两组共同的拉曼峰存在多处明显差异,建立OPLS-DA模型,从第一主成分t[1]方向可以看出两组有明显的区分,模型解释率R2X=47.1%,R2Y=99.3%,预测率Q2Y=99.1%。判别结果灵敏度100%、特异度100%;4、StageⅠ(n=44)、StageⅡ(n=40)、StageⅢ(n=54)和StageⅣ(n=72)的光谱在外形上基本相同,仅在峰强上略微有差别。建立OPLS-DA模型,并没有明显的区分开,但从第一主成分t[1]方向可以看出,随着肺癌的进展,不同分期在从右到左的方向上形成一定的聚类趋势。结论:1、优化整体实验条件,保证了实验的重复性和稳定性;2、非标记SERS技术筛查肺癌和正常人以及肺癌和肺部良性疾病的方法有很大的可行性,应用SPSS软件与SIMCA软件共同处理数据,并进行了实验样本的训练测试提高了诊断效果,为高灵敏疾病诊断提供了新方法。
[Abstract]:Background : Surface Enhanced Raman Scattering ( SERS ) can be used in the fields of chemical , physical , material , surface , nano and life sciences . The results were as follows : 1 . The spectral peaks of Raman spectra of different serum levels were similar , the peak intensity and the peak width were different , 2.5 渭l ( 5 : 1 ) serum level was the best , and 2.5 渭l ( 5 : 1 ) serum level was the most suitable for this experiment . The results showed that the sensitivity was 99 . 17 % and the specificity was 88 . 1 % . The results showed that the sensitivity was 99 . 17 % and the specificity was 88 . 1 % . 1 , optimizing the whole experimental condition , ensuring the repeatability and the stability of the experiment ; 2 , screening the lung cancer and the normal person by the non - labeled SERS technique and the method for treating the lung cancer and the lung benign disease , and processing the data together with the SIMCA software by SPSS software , and carrying out training test on the experimental samples to improve the diagnosis effect , and provide a new method for the diagnosis of the high sensitive disease .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O433;R734.2

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