载能粒子对生物体产生作用，很多情况下是通过对少量生物分子结构和功能的改变而诱发导致显著的生物学效应。如何探测辐射引起的生物体发生物理、化学上的变化，这是当前辐射生物学面临的重要科研前沿问题之一。虽然目前有一些生化检测方法和技术，比如，MS/MS、GS/MS和HPLC等有许多优点并得到广泛应用，但这些方法大多费时、耗力和耗材，仪器昂贵、操作复杂。近年来，表面增强拉曼散射（光谱）(SERS: Surface Enhanced Raman Scattering orSpectroscopy)方法越来越得到人们青睐，因为它具有很高灵敏度，甚至可以达到检测到单分子极限，并且它是一种无损检测方法，还有用量少、操作简单等优点，现在这种技术发展方兴未艾，开始被应用于化学-生物化学分析和生物医学检测和分析中。　　本论文工作旨在把SERS技术运用到辐射生物学检测系统中。我们以辐射敏感型的芳香族氨基酸如苯丙氨酸、含硫氨基酸如半胱氨酸作为研究对象，以期建立对生物分子辐射反应的SERS检测和分析方法。苯丙氨酸(Phenylalanine，Phe)和半胱氨酸(Cysteine，Cys)在电离辐射条件下发生反应，其辐射氧化反应过程和机理比较清楚。比如，苯丙氨酸在辐照后，其苯环受到羟基自由基的攻击主要生成邻位(o)-，间位(m)-和对位(p)-酪氨酸(Tyrosine，Tyr);半胱氨酸受辐射氧化作用生成胱氨酸(Cystine，Cys-Cys)。我们利用SERS研究了粒子辐射对苯丙氨酸和半胱氨酸的辐射损伤，对生物分子辐解反应的生成物进行半定量分析。这项工作将为研究粒子辐射作用于蛋白质和细胞的过程和机理提供了实验方法和依据。　　论文主要研究结果总结如下:　　1.研究了Phe、p-Tyr、m-Tyr和o-Tyr四种纯物质溶液的SERS光谱，根据它们的SERS光谱得到其SERS特征峰强度随浓度变化的标准曲线。通过对比发现，四者在银纳米颗粒表面吸附，苯环振动得到信号增强，1002、990、970和1161 cm-1分别为Phe、m-Tyr、o-Tyr和p-Tyr分子在银表面的苯环呼吸振动峰。另外，对四种物质进行混合得到SERS光谱，发现这些特征峰能很好地区分，表明利用SERS技术可以对混合体系进行定性和定量分析。利用SERS检测Phe和p-Tyr混合物的相对峰强（I1161/I1002）随浓度比例(Cp-Tyr/CPhe)变化的标准曲线，发现混合物相对峰强的增强趋势与p-Tyr纯物质的增强趋势相似，两者的一致性说明了SERS对混合物定量检测的可靠性。　　2.利用SERS技术研究了等离子体放电和电子束辐射对Phe溶液的辐射化学反应。利用SERS检测辐射对Phe溶液的作用，发现在990、970和1161 cm-1出现属于m-Tyr、o-Tyr和p-Tyr的特征峰，其强度在一定范围内随着等离子体放电时间和电子束辐射剂量的增加而增加，即表明Tyr的产量在一定条件下的增加和变化。进一步，利用HPLC手段辅助验证，证实溶液中确实有p-，m-，o-Tyr、3，4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)和双酪氨酸(DT)的产生。通过比较SERS和HPLC两种手段检测酪氨酸的产生趋势，说明利用SERS可以对溶液中Tyr的生成进行准确定量分析。另外，还检测了反应体系的荧光变化，通过荧光光谱辅助验证了DT和DOPA等反应产物的生成。　　3.比较了两种辐射方式下Phe转换为Tyr的效率，验证了辐射反应的机理，证实了羟基自由基在Phe溶液损伤和辐解产物生成反应中起着关键作用。Phe受到羟基自由基的攻击生成p-，m-，o-Tyr，Tyr在羟基自由基的攻击下生成DT和DOPA。与等离子体放电相比，电子辐射条件下溶液中生成的羟基自由基效率更高，所以电子束辐射对Phe-Tyr转化效率更高。　　4.利用SERS初步探讨了Cys在粒子辐射下的氧化反应。利用SERS对等离子体放电后Cys溶液进行检测和分析，发现在505 cm-1处出现属于Cys-Cys的二硫键(-S-S-)的特征峰，这与普通拉曼光谱结果吻合。结合普通拉曼光谱实验，根据SERS光谱数据分析Cys氧化损伤随放电时间变化的趋势，发现在一定放电时间内，Cys的损伤和Cys-Cys的产生均呈指数增加趋势，由此说明利用SERS可以对溶液中半胱氨酸损伤和胱氨酸的生成进行准确定量分析。