TERS offers several benefits in studying biomolecules compared to other spectroscopic and microscopic techniques. It can overcome low signal-to-noise that hampers some biological applications and thus avoid the need to use larger sample volumes.
与其它光谱和显微技术相比，TERS 在研究生物分子时有几大优势。例如，TERS 能够克服诸如低信噪比等阻碍生物方面应用的问题，无需较大体积的样品即可实验。
这是因为TERS能够像表面增强拉曼光谱 (SERS) 一样提供增强的拉曼信号，还可以实现纳米尺度的空间分辨率，具有应用到单分子领域的潜力。还有其它一些可供替代的研究纳米尺度化学组成的方法，例如基于超分辨率荧光的方法以及诸如扫描电子显微镜这样的研究形貌的方法，但是它们大多需要进行荧光标记或重金属染色。TERS 能够提供纳米尺度的化学组成和形貌，并且无需标记。TERS 已经被用于研究很多种生物材料，例如氨基酸、单分子层核酸碱基、蛋白质、大分子蛋白组装、核酸、细胞表面以及细胞表面相互作用等。一些最早的生物材料的 TERS 研究集中于纯的成分，例如核酸碱基98-100和氨基酸100-103。研究显示，利用 TERS 光谱，可以区分出10-12摩尔量级的独立吸附在表面上的碱基 A, T, G, C。后来的工作表明在核酸中的碱基也可以利用 TERS 识别出来，这使得 TERS 成为一种无需标记顺序的神奇的新方法。如右上图所示，成功采集了单层的胱氨酸和组氨酸的针尖增强拉曼光谱，揭示了吸附在金表面的不同的电离态。对于蛋白质的化学特异性也有类似的研究结果，例如在细胞色素 C 的 TERS 光谱中，不仅氨基酸和血红素有着截然不同的光谱特征，而且不同的分子取向也导致光谱变化。这个结果并不意外，因为针尖增强拉曼光谱与常规拉曼光谱以及表面增强拉曼光谱最大的不同就是：后者探测的是一个平均的信号，而前者一次只探测很少数量分子的信号。
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