血红蛋白(Hb)是存在于高等生物体内一种负责运载氧的蛋白质,红细胞中最主要成分就是血红蛋白。目前血红蛋白浓度是人们更为关心的重要指标,因为它不但可以评价人群贫血患病率,还可以反映体内铁的营养状况。因此寻找一种方便、有效的血红蛋白浓度检测方法,特别是在单个细胞水平上检测血红蛋白浓度,对于评价人体健康状况是非常重要的。本研究工作以拉曼光谱技术为主要手段,同时结合紫外分光光度测量技术及芯片成像技术,利用单细胞分析方法,以高清晰分辨率来高效,无损,快速地分析单个红细胞内血红蛋白浓度。从而进一步提高了检测的灵敏度、准确度,使得研究溶液中单个活细胞成为可能,随后展开了以下三个方面的工作:1.利用拉曼光谱技术测量单个红细胞的血红蛋白浓度:首先从红细胞内提取出血红蛋白,测量不同浓度血红蛋白的拉曼光谱,然后将血红蛋白特征峰1546 cm-1处的拉曼光谱强度与血红蛋白浓度进行线性拟合,再对70个血红细胞进行检测得到其拉曼光谱,通过代入线性方程进而得到每个血红细胞中血红蛋白浓度。得出结论单个红细胞的血红蛋白浓度在270～500 g/L之间,其中血红蛋白浓度在350～450 g/L的是成熟的红细胞,占红细胞总数的90%以上,而浓度在300 g/L以下的可能是网织红细胞,浓度在450 g/L以上的是老化了的红细胞。结果显示这70个红细胞的平均红细胞血红蛋白浓度369 g/L符合平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC):310～370 g/L。最后将鸡和老鼠的血液进行实验对比,进而对每种动物单个红细胞内的血红蛋白含量进行分析,得出不同种生物细胞差异性。2.简单介绍了全息芯片成像技术,即通过控制照明源的空间相干性,利用传感器阵列上高分辨率的芯片来记录一个能覆盖芯片上每个细胞的二维全息衍射图,然后通过使用为检测到的全息图纹理匹配的自定义算法处理图像,随即快速获得单个红细胞内血红蛋白的浓度。全息衍射信号和其他经典光学显微信号不同,它提高了信噪比和从细胞平台获得的信号均匀性,并且对于细胞的微弱散射特性芯片成像展现了更好的灵敏度。相较于现有芯片系统,我们通过自动表征血细胞异构解显著改善了表现方法。再结合激光光镊拉曼光谱技术,结果表明了这是可以快速,无损,高效地获得单个红细胞内的血红蛋白浓度的新方法。3.利用激光光镊拉曼系统与表面增强拉曼散射技术相结合,将银包金纳米粒子注射进入小鼠的体内,研究追踪红细胞与银包金纳米共培养的实时过程,银包金纳米粒子对血液拉曼光谱的影响,以及金属纳米粒子在生物体内的代谢情况。通过分析其拉曼光谱特征峰值趋势,结果表明拉曼光谱中归属红细胞的拉曼特征峰的强度随着时间发生了先增大后减小的情况。证明了表面增强拉曼散射效应在活体生物实验中的可行性,这对于了解动物体内纳米粒子的代谢,以及利用纳米粒子对疾病检测都有极其重要的意义。