拉曼“分子二维码”：解锁脑缺血损伤及药效评价的细胞级证据

脑缺血/再灌注损伤（CIRI） 是脑卒中后神经恶化的重要机制，病理复杂。传统染色（如HE）依赖形态观察，具主观性、破坏性、难定量缺陷，阻碍精准药效评估。

的P300共聚焦拉曼光谱仪以拉曼光谱为“分子二维码”，通过单细胞拉曼光谱技术结合机器学习，精准检测神经元损伤等级，并空间可视化地评估阿魏酸钠（FA）的神经保护药效，为CIRI研究提供无标记、定量的病理分析及药效评估新工具。

脑缺血/再灌注（CIRI）损伤检测，P300拉曼光谱仪三箭齐发：

? 稳如磐石→0误差捕捉细胞分子变化！

? 明察秋毫→微损伤分子成分无处藏身！

? 智能爆破→HOOKE IntP一键秒解海量光谱！

开创病理量化新维度：拉曼光谱“分子二维码”，精准的神经元损伤与药效评价！

1）CIRI建模与切片制备：

模拟CIRI大鼠， 术后给药分组：假手术组（SHAM）和模型组（CK）给予0.9%生理盐水；干预组：注射不同浓度FA生理盐水溶液，简称LFA/MFA/HFA组；制备脑组织石蜡切片。

2）拉曼光谱采集：

① 单点细胞光谱采集（350-2000 cm^-1, 15 s, 20 mW）② Mapping扫描16×16 μm区域（步长1 μm, 256点）。

3）数据分析与可视化：

① 批量拉曼光谱一键标准化处理；② PCA-LDA组间差异分析，聚类向量筛选损伤特征峰；③ 拉曼mapping可视化神经元活力空间分布。

图1 阿魏酸钠干预脑缺血的拉曼光谱药效评价流程

1.神经元拉曼光谱特征与生物标志物 

五组大鼠神经元/胶质细胞拉曼光谱见图2A和B。

 图2 神经元与神经胶质细胞平均拉曼光谱

图A和B分别为神经元和神经胶质细胞各组拉曼光谱（CK：模型组；SHAM：假手术组；LFA/MFA/HFA：25/50/100 mg/kg FA）

PCA-LDA分析显示五组无明显分离（图3A），但聚类向量分析标注差异特征峰（如998~1004、1430、1478、1508、1586 cm^-1）（图3B），作为神经元损伤程度与FA药效的判别标志。

 图3 神经细胞拉曼光谱PCA-LDA分析与聚类向量分析

图A各组PCA-LDA评分图；B. 聚类向量特征峰图

2. 阿魏酸钠治疗神经元损伤的可视化研究 

聚类向量分析显示：CK组神经元苯丙氨酸（1002 cm^?1）/色氨酸（1614 cm^?1）比值显著高于他组，假手术组（SHAM）最低。该比值作为神经元活力指标，经拉曼mapping扫描，其空间分布与组织成像边缘高度吻合（图4）。

图4 不同阿魏酸钠干预神经元活力拉曼mapping

图中从上至下为不同干预组的明场扫描图、拉曼mapping区域明场图像、神经元细胞活力拉曼成像；虚线标记神经元细胞边缘

丙氨酸/色氨酸比值成像显示：CK组神经元呈高比值（红色），SHAM组呈低比值（绿色）；阿魏酸钠干预组随剂量增加（LFA→MFA→HFA），成像色阶由红渐变至绿，证实药效剂量依赖性。损伤区域比值空间分布不均，表明拉曼成像（分辨率1 μm）可同步诊断神经元活力水平与定位损伤部位。

P300共聚焦拉曼光谱仪三大硬核价值，助力捕获CIRI的损伤密码：

无损活检测：精准控制到达样品表面的激光能量，保证生物安全阈值内的无损检测；

精准定位：1002 cm^?1峰（苯丙氨酸）——神经元细胞损伤的关键分子指纹！

药效热力图：基于苯丙氨酸/色氨酸峰值比（1002/1614 cm^?1）的高分辨率拉曼成像，精准量化神经元活性，证实阿魏酸钠的剂量依赖性保护效应。为病理与药理科学开启“分子二维码”扫一扫时代！

Liu, M., Mu, J., Gong, W., Zhang, K., Yuan, M., Song, Y., Li, B., Jin, N., Zhang, W., & Zhang, D. (2023). In Vitro Diagnosis and Visualization of Cerebral Ischemia/Reperfusion Injury in Rats and Protective Effects of Ferulic Acid by Raman Biospectroscopy and Machine Learning. ACS chemical neuroscience, 14(1), 159–169. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.2c00612.

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