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TERS 在生命科學(xué)中主要有哪些應(yīng)用？
TERS offers several benefits in studying biomolecules compared to other spectroscopic and microscopic techniques. It can overcome low signal-to-noise that hampers some biological applications and thus avoid the need to use larger sample volumes.
與其它光譜和顯微技術(shù)相比，TERS 在研究生物分子時(shí)有幾大優(yōu)勢(shì)。例如，TERS 能夠克服諸如低信噪比等阻礙生物方面應(yīng)用的問(wèn)題，無(wú)需較大體積的樣品即可實(shí)驗(yàn)。
這是因?yàn)門(mén)ERS能夠像表面增強(qiáng)拉曼光譜 (SERS) 一樣提供增強(qiáng)的拉曼信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)納米尺度的空間分辨率，具有應(yīng)用到單分子領(lǐng)域的潛力。還有其它一些可供替代的研究納米尺度化學(xué)組成的方法，例如基于超分辨率熒光的方法以及諸如掃描電子顯微鏡這樣的研究形貌的方法，但是它們大多需要進(jìn)行熒光標(biāo)記或重金屬染色。TERS 能夠提供納米尺度的化學(xué)組成和形貌，并且無(wú)需標(biāo)記。TERS 已經(jīng)被用于研究很多種生物材料，例如氨基酸、單分子層核酸堿基、蛋白質(zhì)、大分子蛋白組裝、核酸、細(xì)胞表面以及細(xì)胞表面相互作用等。一些最早的生物材料的 TERS 研究集中于純的成分，例如核酸堿基98-100和氨基酸100-103。研究顯示，利用 TERS 光譜，可以區(qū)分出10-12摩爾量級(jí)的獨(dú)立吸附在表面上的堿基 A, T, G, C。后來(lái)的工作表明在核酸中的堿基也可以利用 TERS 識(shí)別出來(lái)，這使得 TERS 成為一種無(wú)需標(biāo)記順序的神奇的新方法。如右上圖所示，成功采集了單層的胱氨酸和組氨酸的針尖增強(qiáng)拉曼光譜，揭示了吸附在金表面的不同的電離態(tài)。對(duì)于蛋白質(zhì)的化學(xué)特異性也有類(lèi)似的研究結(jié)果，例如在細(xì)胞色素 C 的 TERS 光譜中，不僅氨基酸和血紅素有著截然不同的光譜特征，而且不同的分子取向也導(dǎo)致光譜變化。這個(gè)結(jié)果并不意外，因?yàn)獒樇庠鰪?qiáng)拉曼光譜與常規(guī)拉曼光譜以及表面增強(qiáng)拉曼光譜最大的不同就是：后者探測(cè)的是一個(gè)平均的信號(hào)，而前者一次只探測(cè)很少數(shù)量分子的信號(hào)。