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雷尼绍inVia™显微拉曼光谱仪 | 对口腔疾病再多点了解

国际金属加工网 2022年11月18日

微生物会在生物组织表面形成有利于其生存的生物膜。细菌在龈下区域积聚并形成生物膜可引起牙龈炎和其他牙周感染问题。因此,研究微生物组成和生物膜结构有助于了解口腔疾病的发生机制。

宝洁公司 (Procter & Gamble) 和德国弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所 (Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology) 的研究人员使用雷尼绍inVia™显微拉曼光谱仪,通过共焦显微拉曼光谱技术和多元分析,预测并分离了生物膜模型中的两种龈下细菌。研究人员采集了两种早期定殖细菌的光谱,即齿垢放线菌和口腔链球菌。他们从每个菌株的单物种生物膜上采集了300个光谱,并揭示了细菌物种之间的峰值强度差异。然后,他们采用主成分分析法 (PCA) 将这两个细菌物种分成两个明显不同的菌群。

齿垢放线菌单物种生物膜和口腔链球菌单物种生物膜的平均拉曼光谱。绝对差异光谱揭示了这两种光谱之间的差异。PCA得分图分离了这两个细菌物种。

· 细菌物种的拉曼分析 ·

利用PCA方法清楚地分离了这两个细菌物种之后,研究人员从一个包含齿垢放线菌和口腔链球菌的样本中采集了拉曼图像。这两个细菌物种在载玻片上彼此相邻生长,研究人员使用共焦显微拉曼光谱技术针对它们的交界区域生成了拉曼图像。他们通过聚类分析识别和分离了细菌,并在这两个细菌物种的交界处生成了一条明确的边缘。为了验证拉曼图像,研究人员还对相同的样本区域进行了形态分析。这种技术是根据细菌的形状(杆形与球形)分离细菌。形态分析揭示了这两个细菌物种之间有一条同拉曼分析一样的明确界限,因此验证了拉曼分析。

齿垢放线菌和口腔链球菌的分布分析。相同样本区域的形态分析与拉曼分析的直接对比。

研究人员使用共焦显微拉曼光谱技术分析了人工培养的细菌生物膜上的15个随机区域。他们通过聚类分析分离了每个区域中的A齿垢放线菌和口腔链球菌,并直观呈现了每个细菌物种的分布情况。通过对比拉曼分析数据与形态分析数据,他们再次验证了两个细菌物种的分离特性。他们将通过这两种分析技术获得的图像叠加在一起,并将两种技术都没有分类的区域标记为蓝色。尽管这两种分析技术在菌群的边缘上存在一些差异,但针对所有样本区域都正确识别了主要菌群。这证实了拉曼光谱技术可以有效确定双物种生物膜中的细菌覆盖率。

双物种生物膜中齿垢放线菌和口腔链球菌的分布分析。形态分析与拉曼分析的直接对比。叠加图像显示了形态分析与拉曼分析之间在物种分类方面存在差异的区域(蓝色)。

· 结论 ·

共焦显微拉曼光谱技术为研究生物膜提供了一种经济实惠的无损分析方法。利用拉曼技术生成的化学指纹可揭示生物膜的组成和结构。随后还可通过多元分析基于微小差异有效分离不同的光谱。因此,拉曼光谱技术有助于加深对口腔疾病进展的了解。

进一步了解 雷尼绍拉曼光谱仪

/res/video/2022/11/laman.mp4

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(雷尼绍Renishaw)

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