单细胞拉曼分子成像分析中的后处理光谱信息增强技术

《Analytical Chemistry》：Posthandling Spectral Information Enhancement for Single Cell Raman Molecular Mapping Analysis

拉曼显微光谱技术用于生物活体系统分析，提出三步后处理方法：低秩近似降噪、自动背景提取、HAMAND减背景，实现单细胞多细胞图像中的定量分析，精准识别微小拉曼峰。

　　

对活体系统（如单细胞）进行生化分析时，拉曼显微光谱技术因其无标记、低侵入性的分子成像特性而具有显著优势。通过分析不同空间位置的拉曼光谱数据，可以生成对应于特定化学物质的分子图谱。然而，人为误差和主观的数据分析方法可能会影响结果的准确性和可靠性。本文提出了一种客观的数据分析方法，用于对大量拉曼光谱数据进行后处理，以实现活体细胞的分子成像。该流程包括三个步骤：(i) 使用低秩近似法对光谱数据进行去噪处理；(ii) 从目标细胞外的数据点中提取客观的背景信息；(iii) 利用假设加法多元分析结合数值微分（HAMAND）技术，通过自动确定的系数去除这些背景信息。通过这种分析方法，即使那些微弱的拉曼峰难以察觉，也能被准确识别并定位。我们通过实例展示了仅从单个目标细胞提取信息后对细胞成分进行的定量分析结果——即使图像中同时存在多个细胞或其他细胞的部分。这项工作为活体细胞的精确光谱分析提供了一种改进的工作流程，特别在于能够明确识别出那些微弱的拉曼峰。