Abstract
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is proven to be a powerful tool for investigation of biological structures. In this study, tissues obtained from different rat organs are examined using SERS. The tissue samples are crushed with a pestle after sudden freezing in liquid nitrogen and mixed with a concentrated colloidal silver nanoparticle suspension. The reproducibility of SERS spectra acquired from several tissue samples from different organs is demonstrated. The collected spectra are comparatively evaluated based on the physiological function of the organ from which the tissue is obtained. The spectra from the tissues show significant differences and indicate that they can be used for tissue characterization and differentiation. The identification of the origins of the bands on the spectra is also attempted. This study suggests that SERS can be used to monitor the changes at the molecular level during metabolic changes in an organ or tissue as a result of a disease or another cause.
Get full access to this article
View all access options for this article.
References
1.
Malini
R.
Venkatakrishna
K.
Kurien
J.
Pai
K. M.
Lakshmi Rao
Kartha
V. B.
Krishna
C. M.
, Biopolymers 81 , 179 (2006 ).
2.
Teh
S. K.
Zheng
W.
Ho
K. Y.
Teh
M.
Yeoh
K. G.
Huang
Z.
, Br. J. Cancer 98 , 457 (2008 ).
3.
Martinho
R. A. B. H. S.
Tierra-Criollo
C. J.
Ramalho
L. N. Z.
Netto
M. M.
Martin
A. A.
, J. Biomed. Opt. 11 , 5 (2006 ).
4.
Nithipatikom
K.
McCoy
M. J.
Hawi
S. R.
Nakamoto
K.
Adar
F.
Campel
W. B.
, Anal. Biochem. 322 , 198 (2003 ).
5.
Krafft
C.
Knetschke
T.
Siegner
A.
Funk
R. H. W.
Salzer
R.
, Vib. Spectrosc. 32 , 75 (2003 ).
6.
Sebag
J.
Nie
S.
Reiser
K.
Yu
N.-T.
, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 1877 , 284 (1993 ).
7.
Kaminaka
S.
Ito
T.
Yamazaki
H.
Kohoda
E.
Hamaguchi
H.
, J. Raman Spectrosc. 33 , 498 (2002 ).
8.
Utzinger
U.
Heintzelman
D. L.
Mahadevan-Jansen
A.
Malpica
A.
Follen
M.
Richards-Kortum
R.
, Appl. Spectrosc. 55 , 955 (2001 ).
9.
Kuhnert
N.
Thumser
A.
, J. Labelled Compounds Radiopharm. 47 , 493 (2004 ).
10.
Duarte
J.
Pacheco
M. T. T.
Machado
R. Z.
Silveira
L.
Zangaro
R. A.
Villaverde
A. B.
, Cell. Mol. Biol. 48 , 585 (2002 ).
11.
Rohleder
D.
Kiefer
W.
Petrich
W.
, Analyst (Cambridge, U.K.) 129 , 906 (2004 ).
12.
Yu
C.
Gestl
E.
Eckert
K.
Allara
D.
Irudayaraj
J.
, Cancer Detect. Prevent. 30 , 515 (2006 ).
13.
Kline
N. J.
Treado
P. J.
, J. Raman Spectrosc. 28 , 119 (1997 ).
14.
Chiang
H.-P.
Song
R.
Mou
B.
Li
K. P.
Chiang
P.
Wang
D.
Tse
W. S.
Ho
L. T.
, J. Raman Spectrosc. 30 , 551 (1999 ).
15.
Amharref
N.
Beljebbar
A.
Dukic
S.
Venteo
L.
Schneider
L.
Pluot
M.
Manfait
M.
, Biochim. Biophys. Acta 1768 , 2605 (2007 ).
16.
Silveira
L.
Sathaiah
S.
Zangaro
R. A.
Pacheco
M. T.
Chavantes
M. C.
Pasqualucci
C. A.
, Lasers Surg. Med. 30 , 290 (2002 ).
17.
Maquelin
K.
Choo-Smith
L.-P.
Van Vreeswijk
T.
Endtz
H.
Smith
B.
Bennett
R.
Bruining
H. A.
Puppels
G. J.
, Anal. Chem. 72 , 12 (2000 ).
18.
Jeanmaire
D. J.
Van Duyne
R. P.
, J. Electroanal. Chem. 84 , 1 (1977 ).
19.
Fleischmann
M.
Hendra
P. J.
McQuillan
A. J.
, Chem. Phys. Lett. 26 , 163 (1974 ).
20.
Albrecht
M. G.
Creighton
J. A.
, J. Am. Chem. Soc. 99 , 5215 (1977 ).
21.
Kneipp
K.
Kneipp
H.
Deinum
G.
Itzkan
I.
Dasari
R. R.
Feld
M. S.
, Appl. Spectrosc. 52 , 175 (1998 ).
22.
Nie
S.
Emory
S. R.
, Science (Washington, D.C.) 275 , 1102 (1997 ).
23.
Kneipp
K.
Haka
A. S.
Kneipp
H.
Badizadegan
K.
Yoshizawa
N.
Boone
C.
Shafer-Peltier
K. E.
Motz
J. T.
Dasari
R. R.
Feld
M. S.
, Appl. Spectrosc. 56 , 150 (2002 ).
24.
Wabuyele
M. B.
Yan
F.
Griffin
G. D.
Vo-Dinh
T.
, Rev. Sci. Instrum. 76 , 1 (2005 ).
25.
Li
H.
Cullum
B. M.
, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 5261 , 142 (2004 ).
26.
Chowdhury
M. H.
Gant
V. A.
Trache
A.
Baldwin
A.
Meininger
G. A.
Coté
G. L.
, J. Biomed. Opt. 11 , 024004 (2006 ).
27.
Li
H.
Baum
C. E.
Cullum
B. M.
, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 6007 , 1 (2005 ).
28.
Cao
Y. C.
Jin
R.
Mirkin
C. A.
, Science (Washington, D.C.) 297 , 1536 (2002 ).
29.
Kahraman
M.
Yazici
M. M.
Sahin
F.
Çulha
M.
, Langmuir 24 , 894 (2008 ).
30.
Kahraman
M.
Yazici
M. M.
Sahin
F.
Bayrak
Ö. F.
Çulha
M.
, Appl. Spectrosc. 61 , 479 (2007 ).
31.
Culha
M.
Ahmet Adiguzel
Yazici
M. M.
Kahraman
M. M.
Sahin
F.
Güllüce
M.
, Appl. Spectrosc. 62 , 1226 (2008 ).
32.
Pinzaru
S. C.
Andronie
L. M.
Domsa
I.
Cozar
O.
Astilean
S.
, J. Raman Spectrosc. 39 , 331 (2008 ).
33.
Lee
P. C.
Meisel
D.
, J. Phys. Chem. 88 , 3391 (1982 ).
34.
Stevens
A.
Lowe
J.
, Human Histology (Elsevier Mosby , New York , 2005 ), 3rd ed .
35.
Junqueira
L. C.
Carneiro
J.
, Basic Histology Text and Atlas (Lange Medical Books McGraw-Hill , New York , 2003 ), 10th ed .
36.
Vander
A.
Sherman
J.
Luciano
D.
, Human Physiology: The Mechanism of Body Function (McGraw-Hill , New York , 2001 ), 8th ed .
37.
Shetty
G.
Kedall
C.
Shepherd
N.
Stone
N.
Barr
H.
, Br. J. Cancer 94 , 1460 (2006 ).
38.
Farguharson
S.
Shende
C.
Inscore
F. E.
Maksymiuk
P.
Gift
A.
, J. Raman Spectrosc. 36 , 208 (2005 ).
39.
Chan
J. W.
Taylor
D. S.
Zwerdling
T.
Lane
S. T.
Ihara
K.
Huser
T.
, Biophys. J. 90 , 648 (2006 ).
40.
Ruiz-Chica
A. J.
Medina
M. A.
Sanchez-Jimenez
F.
Ramirez
F. J.
, J. Raman Spectrosc. 35 , 93 (2004 ).
41.
Krafft
C.
Neudert
L.
Simat
T.
Salzer
R.
, Spectrochim. Acta, Part A 61 , 1529 (2005 ).
42.
Kateinen
E.
Elomaa
M.
Laakkonen
U.-M.
Sippola
E.
Niemela
P.
Suhonen
J.
Jarninen
K.
, J. Forensic Sci. 52 , 88 (2007 ).
43.
Chan
J. W.
Taylor
D. S.
Zwerdling
T.
Lane
S. T.
Ihara
K.
Huser
T.
, Biophys. J. 90 , 648 (2006 ).
44.
Cheng
W.-T.
Liu
M.-T.
Liu
H.-N.
Lin
S.-Y.
, Microsc. Res. Tech. 68 , 75 (2005 ).
45.
Naumann
D.
, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 3257 , 245 (1998 ).
46.
Kaminaka
S.
Yamazaki
H.
Ito
T.
Kohoda
E.
Hamaguchi
H.
, J. Raman Spectrosc. 32 , 139 (2001 ).
47.
Notingher
I.
Green
C.
Dyer
C.
, J. Roy. Soc. Interface 1 , 79 (2004 ).
48.
Faolain
E. O.
Hunter
M. B.
Byrne
J. M.
Kelehan
P.
McNamer
M.
Byrne
H. J.
Lyng
F. M.
, Vib. Spectrosc. 38 , 121 (2005 ).
49.
Dukor
R. K.
, Biomed. Appl. 5 , 3335 (2002 ).
50.
Stone
N.
Kendall
C.
Smith
J.
Crow
P.
Barr
H.
, Faraday Discuss. 126 , 141 (2004 ).
51.
Lakshimi
R. J.
Kartha
V. B.
Krishna
C. M.
Solomon
J. G. R.
Ullas
G.
Devi
P. U.
, Radiat. Res. 157 , 175 (2002 ).
52.
Gniadecka
M.
Wulf
H. C.
Mortensen
N. N.
Nielsen
O. F.
Christensen
D. H.
, J. Raman Spectrosc. 28 , 125 (1997 ).
53.
Binoy
J.
Abraham
J. P.
Joe
I. H.
Jayakumar
V. S.
Petit
G. R.
Nielsen
O. F.
, J. Raman Spectrosc. 35 , 939 (2004 ).
54.
Seballos
L.
Zhang
J. Z.
Sutphen
R.
, Anal. Bioanal. Chem. 383 , 763 (2005 ).
55.
Ronen
S. M.
Stier
A.
Degani
H.
, FEBS Lett. 266 , 147 (1990 ).
56.
Huang
Z.
Lui
H.
McLean
D. I.
Korbelik
M.
Zeng
H.
, Photochem. Photobiol. 81 , 1219 (2005 ).
57.
Lau
D. P.
Huang
Z.
Lui
H.
Anderson
D. W.
Beren
K.
Morrison
M. D.
Shen
L.
Zeng
H.
, Lasers Surg. Med. 37 , 192 (2005 ).
58.
Lau
D. P.
Huang
Z.
Lui
H.
Man
C. S.
Berean
K.
Morrison
M. D.
Zeng
H.
, Lasers Surg. Med. 32 , 210 (2003 ).
59.
Frank
C. J.
McCreecy
R. L.
Redd
D. C. B.
, Anal. Chem. 67 , 777 (1995 ).