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作者与机构
本文的主要作者包括Kosuke Dodo、William J. Tipping、Hiroyuki Yamakoshi等，他们分别来自日本理化学研究所（RIKEN）、英国斯特拉斯克莱德大学（University of Strathclyde）、日本东北大学（Tohoku University）和日本大阪大学（Osaka University）等机构。本文于2025年发表在《Nature Reviews Methods Primers》期刊上。
论文主题
本文的主题是“炔烃标记拉曼成像与生物活性化合物的传感”（Alkyne-Tag Raman Imaging and Sensing of Bioactive Compounds）。文章详细介绍了炔烃标记拉曼成像（ATRI）技术的原理、关键方法、应用、局限性以及未来发展方向。
主要观点与论据
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炔烃标记拉曼成像的原理与优势
炔烃是一种含有碳碳三键（C≡C）的不饱和烃类化合物。炔烃基团在拉曼光谱的“细胞静默区”（1800-2800 cm⁻¹）产生强拉曼信号，这一区域内源性分子不会产生拉曼信号。因此，炔烃被广泛用作标记物，通过拉曼显微镜在活细胞中标记和可视化小分子。与现有方法相比，ATRI具有超多重检测能力和对标记化合物影响较小的独特优势。文章详细介绍了炔烃标记分子的设计、样品制备以及拉曼显微镜的设置。
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实验方法与技术进展
本文介绍了两种主要的拉曼显微镜技术：自发拉曼显微镜（Spontaneous Raman Microscopy）和受激拉曼散射显微镜（Stimulated Raman Scattering Microscopy, SRS）。自发拉曼显微镜通过窄带连续波激光诱导拉曼散射，适用于广谱检测和高光谱分辨率。而SRS显微镜使用两束超短脉冲激光（泵浦光和斯托克斯光），通过分子振动能量的匹配实现选择性检测，具有更高的成像速度。文章还讨论了多波段SRS成像技术，包括波长扫描、脉冲整形和光谱聚焦等方法。
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炔烃标记分子的设计与优化
炔烃标记分子的设计对ATRI至关重要。文章详细探讨了炔烃标记分子的结构与拉曼信号强度之间的关系，提出了相对拉曼强度值（RIE）的概念，用于评估炔烃标记分子的检测灵敏度。通过分析89种炔烃的拉曼光谱，文章总结了提高拉曼信号强度的策略，例如芳香环与炔烃的共轭、双炔烃的使用等。此外，文章还介绍了其他拉曼标记物，如腈基（Nitriles）、叠氮基（Azides）和氘代（Deuterium）标记的应用。
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ATRI在生物活性化合物研究中的应用
ATRI已被广泛应用于生物活性化合物的细胞内定位和传感。例如，通过炔烃标记的鞘磷脂（Diyne-SM）可视化脂筏结构，揭示了鞘磷脂在脂筏中的分布模式。此外，ATRI还被用于研究植物毒素冠菌素（Coronatine）的作用机制，揭示了其在植物细胞内的作用靶点。文章还介绍了ATRI在药物摄取定量分析中的应用，例如通过表面增强拉曼散射（SERS）技术检测小鼠脑切片中的炔烃标记药物。
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拉曼传感器在环境变化检测中的应用
拉曼传感器被广泛用于检测细胞内pH值、金属离子和活性氧等环境变化。文章介绍了一种基于双芳基丁二炔（Bisarylbutadiyne, BADY）的pH传感器Mitokyne，通过调节BADY结构的pKa值，实现了线粒体pH的比率检测。此外，文章还讨论了其他拉曼传感器在检测氟离子、锌离子和酯酶活性中的应用。
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ATRI的局限性与优化策略
ATRI的主要局限性在于灵敏度较低，通常需要高浓度（约100 µM）的炔烃标记分子才能检测到拉曼信号。文章提出了优化ATRI灵敏度的策略，包括使用表面增强拉曼散射（SERS）技术、降低激光功率和曝光时间、以及使用长波长激光等。此外，文章还讨论了ATRI在生物成像中的光损伤问题，并提出了减少光损伤的方法。
论文的意义与价值
本文系统总结了炔烃标记拉曼成像技术的原理、方法和应用，为生物活性化合物的细胞内定位和传感提供了新的工具。ATRI技术克服了荧光标记的局限性，适用于小分子化合物的高灵敏度检测和多通道成像。未来，随着拉曼成像技术的进一步发展，ATRI有望在药物开发、化学生物学和生物医学研究中发挥更重要的作用。此外，文章还展望了其他拉曼标记物（如腈基和氘代标记）的应用前景，为拉曼成像技术的多样化发展提供了新思路。
亮点
本文的亮点在于全面介绍了ATRI技术的原理、方法和应用，并结合具体案例展示了其在生物活性化合物研究中的优势。文章还提出了优化ATRI灵敏度的策略，为未来研究提供了重要参考。此外，本文还探讨了拉曼传感器在环境变化检测中的应用，展示了拉曼成像技术在生物传感领域的潜力。
这篇报告详细介绍了文档的主要内容，涵盖了技术原理、实验方法、应用案例以及未来发展方向，为读者提供了全面的学术参考。