Time-Correlated Raman Spectroscopy (TCRS): Enhancing Single-Cell Bacterial Detection through Temporal Variation Analysis

化学 拉曼光谱 变化(天文学) 光谱学 分析化学(期刊) 生物系统 化学物理 生物物理学 环境化学 光学 天体物理学 量子力学 生物 物理
作者
Qifeng Li,Hua Xia,Yi Sun,Yunpeng Yang,Yingxiao Peng,Feng Gao,Xiaoran Fu,Xiangyun Ma
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:97 (34): 18638-18645 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.5c02827
摘要

Rapid detection of bacteria is crucial for mitigating the risks associated with bacterial contamination. Raman spectroscopy has emerged as a promising technique for single-cell bacterial identification. However, the Raman signals of single bacterium exhibit significant temporal fluctuations during detection, compromising the stability of spectral features over long integration periods. To tackle these challenges, we propose a novel time-correlated Raman spectroscopy (TCRS) technique that targets temporal variation rate as a key discriminative feature. This approach extracts the temporal evolution patterns of bacteria under laser optical tweezers stimulation directly from the raw Raman signals. By leveraging continuous spectral acquisition coupled with low-rank constrained temporal processing, our method achieves a 5-fold enhancement in signal-to-noise ratio. A two-dimensional convolutional neural network is specifically designed to analyze temporal-spectral images, facilitating automated extraction of both spatial-temporal features and compositional signatures. This method enables real-time detection of single-cell bacteria in approximately ten seconds with an accuracy of 97.7%, offering significant potential for rapid, on-site microbial monitoring in clinical and environmental applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
adelalady发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
kkk7tt完成签到,获得积分10
2秒前
香干子完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.4应助Gyu采纳,获得10
2秒前
3秒前
御风善行完成签到,获得积分20
3秒前
科研通AI6.4应助鱼雷采纳,获得10
3秒前
sang发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
云顶发布了新的文献求助10
4秒前
抽纸盒发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
3777发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
小蘑菇应助牧紫菱采纳,获得10
7秒前
7秒前
slx发布了新的文献求助10
8秒前
无花果应助直率雪曼采纳,获得10
8秒前
9秒前
王姝予发布了新的文献求助10
9秒前
深情安青应助耿耿采纳,获得10
9秒前
彭喆铭完成签到,获得积分10
10秒前
congyjs发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
平淡如天完成签到,获得积分10
13秒前
123456发布了新的文献求助10
13秒前
逍遥发布了新的文献求助10
13秒前
Erscheint发布了新的文献求助10
13秒前
lcz关闭了lcz文献求助
14秒前
dd发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
感动书蝶完成签到 ,获得积分10
15秒前
Owen应助22采纳,获得10
16秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1314
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7737998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9287203
关于积分的说明 20181937
捐赠科研通 7315717
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3305747
关于科研通互助平台的介绍 2458004
邀请新用户注册赠送积分活动 2315475