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太赫兹技术在医学检测和诊断中的应用研究

２．１ 氨基酸和多肽

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，其精确的有序排列赋 予了蛋白质特定的形态和结构。利用太赫兹技术了解氨基酸 的作用是研究蛋白质太赫兹光谱性质的基础。

Ｔａｄａｙ等［４］采用太赫兹脉冲光谱技术研究了谷氨酸太赫 兹光谱的特性。结果发现在１．７５～２．５ＴＨｚ范围内有谷氨酸 的高分辨率的跃迁。Ｒｕｎｇｓａｗａｎｇ等［５］通过改变单晶的角度， 使用太赫兹时域光谱技术得到了 Ｌ－半 胱 氨 酸 和 Ｌ－组 氨 酸 单 晶多种氢键的近似方向。为了研究太赫兹时域光谱在更多物 质和更广范围 的 应 用，Ｋｉｋｕｃｈｉ等［６］利用薄膜法从水溶液中 沉淀固态晶体来得到物质的光谱。实验使用两种方法测定了 Ｌ－苏氨酸和甘氨酸的太赫兹光谱。具 体 如 下：一 种 是 将 氨 基 酸固态粉末压制成片状进行测量；一种是对使用薄膜法沉淀 得到的氨基酸进行测量。研究表明太赫兹技术可应用于在水 相中测量标记的生物分子。

多肽是α－氨基酸以肽链连接在一起而形成的化合物，也 是蛋白质水解的中间产物。

Ｋｕｔｔｅｒｕｆ等［７］用太赫兹光谱技术对固态短链肽序列进行 了研究。研究表明在１～１５ＴＨｚ光谱范围内包含了体系的很 多光谱和结构信息，如分子固相结构和与序列相关的分子信 息等。体系不同光谱特征的密度和唯一性表明使用固态量子 力学模型和理论可以从光谱中提取多肽的序列结 构信息。 Ｙａｍａｍｏｔｏ等［８］研究了７～５５ｃｍ－１（２．１～１６．５ＴＨｚ）波 数 范 围内的多聚甘氨酸和多聚 Ｌ－丙氨酸的吸收系数和折射率。通 过光谱结果得到在４５．５ｃｍ－１（１３．７ＴＨｚ）出现了多聚甘氨酸较强的吸收峰。

２．２ 蛋白质

蛋白质是生命的物质基础，是由氨基酸经脱水缩合组成 的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的生物大分 子。

Ｙｏｓｈｉｄａ等［９］采用太赫兹技术对附在薄金属网上的辣根 过氧化酶进行了研究。结果表明对于蛋白质的测定来说，这 种太赫兹技术比传统太赫兹技术具有更好的检出限。Ｏｇａｗａ 等［１０］对附在聚二氟乙烯薄膜上的无标记的蛋白质进行了太 赫兹成像研究。实验采用太赫兹时域光谱技术和干涉效应手 段，根据随着薄膜折射率变化太赫兹信号会发生改变的原 理，测量太赫兹信号观察链霉亲和素蛋白和生物素的结合情 况。实验证明，在１．５ＴＨｚ时使用太赫兹成像对链霉亲和素 蛋白的检测限为２７ｎｇ·ｍｍ－２。研究方法有望应用到抗原抗 体反应的医学诊断和过敏测试中，也可作为传感器应用到工 业中。Ｐｎｇ等［１１］证明了太赫兹时域光谱技术作为低温测量和 无损鉴别乳清蛋白凝胶工具的可行性。通过β－乳球蛋白溶液 在不同ｐＨ 值下热熔胶合成三种蛋白结构，包括球状乳球蛋 白（ｐＨ４．０）和纤维状乳球蛋白结构（ｐＨ２．０和７．０）。实验太 赫兹光谱范围为０．８～１．５ＴＨｚ，直径为２μｍ 的球状乳球蛋 白透射率高于直径小于 ０．０３μｍ 的纤维状乳球蛋白的透射。

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