化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
上海交大團隊突破細菌鑒定技術瓶頸 實現(xiàn)代謝物水平可解析的SERS檢測
2025年06月27日 08:41:49
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：3325
上海交通大學研究團隊在《Advanced Photonics》發(fā)表突破性研究，首次實現(xiàn)代謝物水平可解析的細菌表面增強拉曼光譜（SERS）鑒定技術。該研究通過創(chuàng)新結合激光解吸質譜與可解釋性AI模型，成功破解SERS光譜的分子密碼——揭示革蘭氏陰性菌因釋放更多代謝物競爭納米顆粒表面位點，導致特征性Ag-Cl鍵信號減弱的核心機制。
上海交通大學科研團隊在細菌快速鑒定領域取得重大突破。葉堅教授團隊與陶悅副研究員團隊聯(lián)合開發(fā)了一種基于表面增強拉曼光譜(SERS)的創(chuàng)新方法，首次在代謝物分子水平上實現(xiàn)了對細菌SERS光譜的系統(tǒng)性解析，為破解該技術長期存在的"黑箱"難題提供了關鍵解決方案。相關研究成果已于2025年6月20日在線發(fā)表于光學領域權威期刊《Advanced Photonics》。
面對全球細菌感染威脅加劇的嚴峻形勢，該研究針對當前無標記SERS技術在細菌鑒定中面臨的核心挑戰(zhàn)——即復雜光譜信息難以溯源至具體分子差異的問題展開攻關。研究團隊選取8種常見臨床病原菌，通過標準化培養(yǎng)與熱裂解處理釋放代謝物，構建了高質量光譜數(shù)據庫。實驗發(fā)現(xiàn)革蘭氏陽性菌(Gram+)與革蘭氏陰性菌(Gram-)在236 cm?¹處的Ag-Cl鍵信號強度存在顯著差異。深入研究表明，這一現(xiàn)象源于兩類細菌代謝物釋放量的不同：Gram-菌對熱裂解更敏感，釋放的代謝物更多，這些分子競爭性取代金納米顆粒表面的氯離子，導致Ag-Cl鍵信號減弱。
為確證光譜差異的分子基礎，團隊創(chuàng)新性地結合激光解吸/電離質譜(LDI-MS)技術，直接分析納米顆粒表面吸附的代謝物。質譜數(shù)據與光譜特征高度吻合，特別是核苷類、含苯環(huán)類及有機雜環(huán)類代謝物的豐度與Ag-Cl鍵強度呈現(xiàn)顯著負相關?；诖朔肿訉用娴恼J知，研究構建了可解釋性卷積神經網絡(CNN)模型，在細菌鑒定中實現(xiàn)90.44%的高準確率，并能識別關鍵差異峰對應的分子信息。
研究進一步通過代謝物組重建驗證了解析結果的可靠性。團隊利用鑒定出的特征代謝物光譜，采用數(shù)學算法成功擬合出細菌實際光譜，其中6種菌株的擬合光譜與實際光譜高度匹配(余弦相似度>0.9)。該突破性工作系統(tǒng)闡明了SERS信號產生的分子機制，建立了從復雜光譜到具體代謝物組成的逆向溯源路徑。
該研究最大的突破在于成功破解了SERS細菌鑒定中的“黑箱”難題，不僅建立了高精度的鑒定流程，更重要的是系統(tǒng)性地揭示了SERS信號背后的代謝物分子基礎，實現(xiàn)了在分子層面對光譜進行解析。這套可解釋性框架具備普適性，未來可延伸至細胞、血清等復雜生物樣本的代謝檢測。該研究獲得多項國家級和省部級基金支持，標志著SERS技術向具有明確生物學意義的分子診斷邁出關鍵一步。
素材來源：上海交通大學
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
預算192萬元 北京師范大學采購高速高分辨原位顯微共焦拉曼光譜儀
近日，北京師范大學委托漢華國招(北京)工程咨詢有限公司采購高速高分辨原位顯微共焦拉曼光譜儀，項目編號HHGZ-HW-2025-01...2025-07-04 10:38:34 -
預算220萬元 梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所采購檢驗檢測設備
近日，梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所委托廣東科謹項目咨詢管理有限公司就“梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所檢驗檢測設備采購”項目進行公開招標，項目...2025-07-04 09:59:45 -
預算220萬 梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所采購檢驗檢測設備
近日，梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所就“梅州市食品藥品監(jiān)督檢驗所檢驗檢測設備采購”項目發(fā)布公開招標公告，預算金額為220萬元。2025-07-04 09:46:34 -
預算872萬 河海大學采購材料X射線與光譜測試系統(tǒng)設備
近日，河海大學就“材料X射線與光譜測試系統(tǒng)設備采購項目”發(fā)布公開招標公告，預算金額為872萬元。2025-07-04 09:28:22 -
珀金埃爾默太倉工廠正式投產 深化本土戰(zhàn)略助力中國高端智造升級
珀金埃爾默太倉新工廠7月2日正式投產。這座占地12,000平方米的智能化生產基地啟用后，產能將躍升三倍，顯著提升本土化交付能力。投...2025-07-03 16:01:26 -
為規(guī)范生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作，生態(tài)環(huán)境部組織編制了《水質 溶解氧的測定 熒光淬滅法》等4項國家生態(tài)環(huán)境標準征求意見稿，現(xiàn)公開征求意見，截...2025-07-03 15:01:33
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯(lián)系，否則視為放棄相關權利。
