在創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)過程中薪介，可分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩個(gè)階段。原發(fā)性腦損傷包括創(chuàng)傷本身引起的病理生理變化汁政。相比之下，宿主對該創(chuàng)傷的反應(yīng)所產(chǎn)生的變化包括繼發(fā)性腦損傷階段缀旁，這在決定TBI的結(jié)局中起著關(guān)鍵作用记劈。因此，確定腦損傷引起的大腦變化對于完全理解這一過程和開發(fā)有效的診斷和治療工具至關(guān)重要并巍。
拉曼光譜在腦外傷檢測中的應(yīng)用
繼發(fā)性腦損傷的病理生理包括多種生物學(xué)過程目木，如神經(jīng)炎癥、線粒體功能障礙懊渡、氧化損傷刽射、代謝損傷等，可作為損傷嚴(yán)重程度和預(yù)后的潛在標(biāo)志物剃执。在TBI過程中檢測這些化學(xué)變化的主要實(shí)驗(yàn)技術(shù)是微透析結(jié)合免疫分析誓禁、質(zhì)譜、核磁共振肾档，以及近期的拉曼光譜摹恰。拉曼光譜的主要比較優(yōu)勢是其潛在的體內(nèi)應(yīng)用，通過使用局部檢測探針俗慈，可以可視化代謝物濃度的空間變化姑宽。此外，該技術(shù)可以同時(shí)對幾種生物分子進(jìn)行多重分析闺阱，可以進(jìn)行無標(biāo)簽炮车，并且是非破壞性的。然而馏颂，拉曼光譜學(xué)并非沒有局限性示血。與質(zhì)譜等其他方法不同，除了之前探索的技術(shù)的一般局限性外救拉，它不能提供關(guān)于特定蛋白質(zhì)或脂類的信息难审。
拉曼光譜研究腦外傷期間的代謝變化開始以小鼠為動物模型。在這種類型的第①個(gè)工作中亿絮，老鼠的大腦受到損傷告喊，整個(gè)大腦被提取出來。然后派昧，用785 nm激光耦合光學(xué)顯微鏡激發(fā)這些樣品黔姜，并收集拉曼光譜8 s。作者發(fā)現(xiàn)蒂萎，受傷的大腦在1660 cm?1處顯示出酰胺I振動的減少秆吵，同時(shí)在1560和1640 cm?1處出現(xiàn)尖銳的條帶。免疫組織學(xué)顯示五慈，這些條帶與Caspase 3水平的升高和神經(jīng)元凋亡的激活有關(guān)纳寂。其他作者也使用整個(gè)小鼠大腦作為TBI模型，能夠使用共聚焦拉曼顯微鏡確定時(shí)間變化泻拦。在早期“急性”期毙芜，由于·剛開始的出血争拐，出現(xiàn)了與血紅素相關(guān)的強(qiáng)信號腋粥。7天后，血紅素信號消失架曹，但觀察到膽固醇對應(yīng)的拉曼帶增加隘冲，這被認(rèn)為與細(xì)胞修復(fù)過程有關(guān)。近期绑雄，在大鼠腦切片中結(jié)合拉曼顯微鏡和傅里葉變換紅外顯微光譜證實(shí)展辞，病變部位的膽固醇水平升高。與此同時(shí)绳慎，與蛋白質(zhì)相關(guān)的拉曼信號增加纵竖，磷脂信號減少。在用氘和炔標(biāo)記生物正交標(biāo)記的大鼠海馬切片培養(yǎng)中得到了相同的總體結(jié)果杏愤。使用標(biāo)記的DNA、RNA珊楼、蛋白質(zhì)和脂類類似物通殃，蛋白質(zhì)水平增加了3倍，棕櫚酸水平增加了10倍厕宗，表明細(xì)胞修復(fù)機(jī)制被激活画舌。
全腦或腦切片的拉曼成像是建立腦外傷期間代謝變化的一個(gè)很好的工具。然而已慢，這并不是一種適合監(jiān)測病人的方法曲聂。為了有效的預(yù)后，必須開發(fā)低創(chuàng)或無創(chuàng)技術(shù)佑惠。在這方面朋腋，拉曼光譜近期被應(yīng)用于小鼠TBI模型的視網(wǎng)膜。來自視網(wǎng)膜的光譜可以區(qū)分中度和重度TBI膜楷，并且記錄了眼睛中類似于在大腦中觀察到的化學(xué)變化旭咽，與細(xì)胞損傷后心磷脂的釋放有關(guān)。人們開發(fā)了人工顱骨解剖模型來指導(dǎo)顱內(nèi)探針原型的設(shè)計(jì)赌厅，該原型能夠從臨床建立的顱骨通路技術(shù)提供拉曼測量穷绵。這種新設(shè)備可以實(shí)時(shí)測量顱內(nèi)光譜，同時(shí)避免來自顱外組織的噪聲特愿。該裝置的進(jìn)一步驗(yàn)證將允許其插入病變部位仲墨，并用于監(jiān)測急性期TBI后的變化。其中一組方法依賴于測量生物體液中的代謝標(biāo)記物洽议，以簡單快速地確定TBI的嚴(yán)重程度宗收。使用血液或血漿等生物液體的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它們可以通過SERS進(jìn)行體外測量，這大大提高了信號和靈敏度亚兄。SERS用于檢測S-100β或n-乙酰天冬氨酸作為TBI生物標(biāo)志物混稽，以確定損傷的嚴(yán)重程度审胚，并可能有助于臨床決策匈勋。
腦缺血是腦供血不足，無法滿足代謝需求的結(jié)果膳叨。如果血流減少超過一定閾值洽洁，可演變?yōu)槟X梗死，死亡率達(dá)15%菲嘴。在阻斷腦血流的過程中饿自，每分鐘可損失190萬個(gè)神經(jīng)元汰翠，因此在早期發(fā)現(xiàn)腦缺血可以在病情發(fā)展之前進(jìn)行治療，降低梗死發(fā)生的幾率昭雌，提高生存率复唤。目前，腦缺血的檢測主要依靠磁共振成像(MRI)和計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)佛纫。CT具有更好的整體分辨率，比MRI更快总放，更方便呈宇，限制更少。盡管如此局雄，它仍然需要使用造影劑和放療甥啄，并且在檢測小病變方面受到限制。雖然這兩種技術(shù)都構(gòu)成了腦缺血診斷的金標(biāo)準(zhǔn)炬搭，但非侵入性型豁、高效和經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)充方法正在開發(fā)中，以協(xié)助識別病情尚蝌。在這些新方法中迎变，拉曼光譜是一個(gè)很好的候選者，因?yàn)榇竽X特定區(qū)域的血流和氧氣減少會產(chǎn)生代謝變化飘言，而這種技術(shù)可能檢測不到衣形。
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