Kemiallisesti spesifi CARS-mikroskopia: Proteiininäytteen analysointi
Bäcklund, Aino (2026)
Kandidaatintyö
2026
School of Engineering Science, Laskennallinen tekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260902122324
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260902122324
Tiivistelmä
Raman-spektroskopia on spektroskooppinen menetelmä, jonka avulla voidaan saada kvantitatiivista tietoa aineen kemiallisesta rakenteesta. Perinteisiin Raman-sovelluksiin kuitenkin liittyy useita rajoitteita, minkä vuoksi Koherentin anti-Stokes Raman-sironnan (CARS) käyttö on yleistynyt. CARS-spektroskopia on yksi Raman-spektroskopian edistyneistä variaatioista, joka mahdollistaa vahvempien signaalien saamisen ja siten nopeamman mittausajan.
Tässä työssä tavoitteena on perehtyä CARS-mikroskopiaan ja erityisesti sen laajakaistaiseen sovellukseen kvantitiivisena ja kemiallisesti spesifinä kuvantamismenetelmänä. CARS-spektrit eivät itsessään sisällä tietoa tutkittavasta aineesta, vaan niistä täytyy ratkaista niihin piilotetut Raman-spektrit laskennallisia menetelmiä käyttäen. Työssä esitellään Wavelet Prism -hajotelma spektrin taustankorjaukseen sekä maksimientropiamenetelmä (MEM) vaihelaskentaan. Esiteltyjen menetelmien avulla ratkaistaan proteiinipisarasta mitatusta CARS-spektristä kokeeksi yksi Raman-spektri ja verrataan sitä mitattuun Raman-spektriin.
Laajakaistainen CARS-mikroskopia mahdollistaa kemiallisesti spesifin näytteen analyysin tehokkaasti ilman merkkiaineita tai fluoresenssihaittoja. Proteiinipisaralle tehdyn analyysin perusteella käytetyt laskennalliset menetelmät olivat toimivia Raman-spektrin viivamuotojen erottamiseen, mutta intensiteettien suhteissa huomattiin virhettä.
Tässä työssä tavoitteena on perehtyä CARS-mikroskopiaan ja erityisesti sen laajakaistaiseen sovellukseen kvantitiivisena ja kemiallisesti spesifinä kuvantamismenetelmänä. CARS-spektrit eivät itsessään sisällä tietoa tutkittavasta aineesta, vaan niistä täytyy ratkaista niihin piilotetut Raman-spektrit laskennallisia menetelmiä käyttäen. Työssä esitellään Wavelet Prism -hajotelma spektrin taustankorjaukseen sekä maksimientropiamenetelmä (MEM) vaihelaskentaan. Esiteltyjen menetelmien avulla ratkaistaan proteiinipisarasta mitatusta CARS-spektristä kokeeksi yksi Raman-spektri ja verrataan sitä mitattuun Raman-spektriin.
Laajakaistainen CARS-mikroskopia mahdollistaa kemiallisesti spesifin näytteen analyysin tehokkaasti ilman merkkiaineita tai fluoresenssihaittoja. Proteiinipisaralle tehdyn analyysin perusteella käytetyt laskennalliset menetelmät olivat toimivia Raman-spektrin viivamuotojen erottamiseen, mutta intensiteettien suhteissa huomattiin virhettä.