指纹采集仪

指纹破案不准确　　近代以来，指纹是识别罪犯的一个重要依据，不过，由于比对标准仅仅是嫌疑人指纹与现场采集到的指纹的相似性，而现场采集的指纹往往多而杂乱或者不完整、不清晰，这就难免有误判了。　　1997年初，英国一名51岁的男子被杀死在家中，警察根据在死者家中发现的指纹找到了嫌疑人大卫阿斯伯里，他曾被受害者雇佣到家里做过一些杂活，警察还在阿斯伯里的家里发现了一个有受害者指纹的存钱罐。但奇怪的是，在受害者家里的门框上警察还发现了另一枚指纹，这枚指纹与警官雪莉麦基的很相似。雪莉麦基坚决否认自己曾到过受害者家中，她的警察同事也给她提供了一些不在场证明。但是为了证明指纹识别是准确的，阿斯伯里确实是犯人，雪莉被判定说了谎，她不仅被解雇了，还和阿斯伯里一同入狱了。几年后，案件重审，来自不同国家的171名指纹专家再次复审了指纹，他们得出的结论是雪莉的指纹与犯罪现场的指纹并不匹配，于是雪莉和证据并不充分的无辜的阿斯伯里最终得以获释。　　雪莉的冤案并不是独一无二的。2004年，西班牙马德里的地铁遭到爆炸袭击。警方在现场采集到一个不完整的指纹，两个月后，美国警察逮捕了“犯人”，他们宣称这个叫布兰登梅菲尔德的人的指纹与爆炸现场的指纹相吻合，尽管他有确切的不在场证明。又过了半个多月，西班牙警方逮捕了另一名犯罪嫌疑人，这名嫌疑人的指纹与现场指纹更吻合，无辜的梅菲尔德才被释放。　　虽然指纹确实很独特，但很显然，仅凭形状比对不能保证百分百的准确性。不过，现在科学家对指纹有了更新、更深的认识。　　原有物质跑不掉　　每个人指纹下方的皮肤藏着许多汗腺和毛孔，它们分泌出的氨基酸和脂肪酸会留在指纹的沟壑间，而不同性别和年龄的人分泌的氨基酸和脂肪酸的量是有差异的，随着时间的流逝，这些物质的含量也会发生变化，指纹告诉我们的秘密就藏在这些变化后。　　从指纹看性别现在已经非常容易了，科学家们发现，男性和女性指纹中的异亮氨酸、苯丙氨酸和棕榈油酸的含量存在明显差异。在多个实验样本中，男性的指纹中上述三种物质含量均比女性高，平均约高出10%～30%，结合三种物质含量来判断性别，准确率高达90%。年龄也与指纹的化学成分密切相关，儿童的指纹中含有较高浓度的挥发性未酯化脂肪酸（能直接供能的物质，如油酸、软脂酸等），而成人含有较高浓度的、挥发性较差的酯化脂肪酸（脂肪酸与醇的反应产物，参与构成其他物质，如卵磷脂、脑磷脂等）。科学家们已经算出了一个指纹中的化学成分随年龄变化的函数公式，将相应化合物的含量代入公式，就能算出指纹所有人的年龄。　　基质辅助激光解析电离质谱（MALDI-MSI）是目前最常用的确定指纹化学成分的方法，氨基酸和脂肪酸的含量都能用该方法测出来。美国爱荷华州立大学的化学家佩吉辛纳斯还能通过脂肪酸的剩余含量判断出指纹被留下的时间，最长可以追溯到15天前。当一枚指纹被留在空气中时，其中的不饱和脂肪酸会与空气中的臭氧反应发生降解。指纹留下时间不同，降解物质的种类和含量会发生变化，这样科学家就能够通过质谱仪分析降解物质的变化，来判断指纹的“离体时间”，也即刑事案件中的作案时间。　　外来物质全知道　　除了自身分泌的物质外，指纹还能“拦截”一些外来物质，比如日常接触的药物、酒精甚至是血液，而这些东西对案件的侦破至关重要。　　英国东英吉利大学的研究人员开发了一种检测人手指上的药物的方法，目前能检测四类药物：大麻、可卡因、冰毒和鸦片。人们将手指按压在药物筛选盒里的试纸上，如果被检测的四类药物存在，试纸上的荧光标记抗体会与药物结合，药物含量越多，结合抗体越多，荧光就越弱，如果四种药物都不存在，将获得最大荧光信号，最后通过测量荧光信号就能知道人们接触毒品的情况。该方法能够检测低至10-9克级的药物，只需要10分钟就能得到结果。　　而且，这个方法同样能应用于死者。研究人员从75名癌症致死的死者身上获取了指纹样本，检测到他们生前曾大量服用吗啡，这是癌痛的镇痛药物之一。因此，如果这个技术能用于刑侦，对判断死因和确认嫌疑人是否是瘾君子将有重要作用。自2012年起，英国谢菲尔德哈莱姆大学的生化学家西蒙娜弗朗西丝团队就与警方合作，研究指纹识别技术在刑侦活动中的应用，现在他们已经能用质谱法在指纹中鉴定出多种分子，比如毒品、血液、化妆品成分以及咖啡品种等，根据这些信息，警方能大大缩小嫌疑人的范围。　　研究人员是这样运用质谱仪来检测指纹中血液的存在的。血红蛋白是血液中负责氧运输的蛋白质，其中的一种化合物——血红素含有许多结合氧气所必需的铁元素。在质谱仪中，极微量的铁元素也能被识别出来，还能判断这些铁元素是否来自血液，来源是动物血液还是人类血液，甚至连几十年前采集的指纹中隐藏的血液也能被检测出来。有了这项技术，尘封几十年的案件将迎来新的突破。　　想象一下这幅画面：刑侦警察们坐在电脑前，屏幕上放映着一个嫌疑人的指纹，它属于美国某州某县的一个30岁的男子，他清晨爱喝蓝山咖啡，每天会抽两支万宝路香烟，日常使用古龙香水，根据指纹中的印刷墨水，可判断他在一家高科技公司工作… … 只需要几分钟，警察们就获得了这么多信息，犯人们还能藏多久？

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自上世纪80年代首次作为法医工具以来，DNA分析已成为刑事审判中证据分析的金标准。早期的法医科学家使用限制性片段长度多态性(RFLP)分析来比较犯罪嫌疑人的图谱。而最近，核酸纯化和扩增技术的改进让人们更容易从较少的样本材料中获得可靠的DNA图谱。新一代测序(NGS)技术正在鉴定出新的靶点，它们将产生更加特异的标记，并通过集中式数据库收集和共享这些数据。 　　指纹识别 　　由于简便，PCR非常适合法医分析，因为它带来了极致的检测灵敏度，并且能够快速生成基因型，让研究人员在几小时内确定或排除嫌疑人。然而，那些处理样本的人或犯罪现场中其他人的污染，可能使结果难以解释。DNA量有限，这也是个问题。 　　澳大利亚弗林德斯大学的Jennifer Templeton和Adrian Linacre最近解决了这些问题1。在《BioTechniques》上发表的研究中，他们利用直接PCR来分析所采集指纹拭子的DNA。这回，他们分析的是短串联重复序列(STR)。&ldquo DNA总是潜伏在你看不见的地方，比如门把手、刀柄等。目前，即使你采用最好的方法来提取DNA，也会损失80%，这样你就没有足够的模板来做任何事情。唯一的方法是增加循环数，但许多实验室不喜欢这样做，&rdquo Linacre谈道。 　　有些人也正通过增加循环数来扩增指纹DNA，不过这容易引入错误，造成靶点的错误检测以及杂合子中靶点的过度扩增。Templeton和Linacre决定对指纹拭子的DNA进行直接PCR，这些指纹来自34名志愿者的5个手指。他们发现，利用ProfilerPlus和NGM Select STR分型试剂盒，170个拭子中有71%能产生可解释的STR图谱。生物通 www.ebiotrade.com 　　Linacre的这个想法来源自他们之前的工作，从人的头发中产生STR图谱。&ldquo 如果你能拿到头发顶端的2 mm，那么每根头发都能产生完整的图谱。这让我想到，我们也可以试试指纹，&rdquo 他说。 　　Linacre的小组利用带正电荷的拭子来采集带负电荷的DNA。这种方法很有效，让研究人员并不需要提取DNA。他们只需要将拭子上的纤维放入PCR管中，并按照建议的PCR循环数来生成STR图谱。 　　&ldquo 我们选择这样做，是因为法医实验室目前正使用商业化的试剂盒，这会比较容易实现，&rdquo Linacre谈道。&ldquo 同时，这也减少了污染的可能性，并大大降低了成本。&rdquo 　　简单又优雅 　　虽然Templeton和Linacre的技术算不上新颖，但其他的分子法医专家也看到了这种方法的优势。例如，北德克萨斯大学健康科学中心的Bruce Budowle提到，&ldquo 之前人们利用直接PCR来扩增血斑，循环数通常比较少，因为血液DNA较多。[Linacre]也采用同样的原理。对于样本量少的材料，如指纹，一旦你放入体积很小的溶液中，它就会浓缩很多。&rdquo 浓缩的样本减少了错误。 　　加拿大皇家骑警队的Ron Fourney形容Templeton和Linacre的工作是&ldquo 老树开新花。但他们并不害怕冒险，而是勇敢尝试一些不同的东西。他们用Triton-X 100处理拭子上的指纹。不过他们成功的真正秘诀在于技术发展得如此之快。十年前甚至五年前，他们可能根本不会有结果。他们的方法简单又优雅，因为他们不需要纯化，这样在分析过程中损失宝贵DNA或引入外源DNA的风险就降低。&rdquo 他补充说，&ldquo 我认为直接PCR将会是今后许多法医DNA分析过程所采用的方式。&rdquo 　　未来的潮流? 　　PCR对NGS而言必不可少，因为大多数平台依赖扩增的步骤。随着NGS的应用更加广泛，它必将成为法医实验室的核心部分，而直接PCR也将是联系犯罪现场样本和嫌疑人DNA之间的纽带。 　　Budowle认为，临床测序不可能跨越PCR，成为法医学工具。&ldquo NGS有优势，但周转起来比较慢。&rdquo 不过，NGS在鉴定标记上很有价值，这将改善PCR在个性化上的潜力。 　　Fourney认为NGS和PCR是取代性的技术。&ldquo 这是第一次，快速的基因组分析趋向于一种自动化的易用技术，且成本相对低廉，&rdquo 他说。他预计，不久以后测序整个基因组将变得比测序线粒体DNA标记或传统的STR分析更轻松、更快速，也更便宜。 　　&ldquo 法医学未来面临的挑战将与临床诊断相似：我们有这么多的数据，我们要如何解释和关注最重要的?此外，还有许多竞争性和同样重要的要求，如隐私和信息安全，&rdquo Fourney指出。

警方调查案件时，采集指纹非常重要。日本早稻田大学的研究人员与科学警察研究所合作，开发出一种无需接触就能快速检测出指纹的新装置，并且即使两个指纹叠加在一起也能识别。 　　以前采集指纹时，常使用撒铝粉或滴溶液等方法让指纹浮现出来。但这些方法可能会破坏带有指纹的物品上附着的有用的DNA(脱氧核糖核酸)物质等，此外还难以区分重叠在一起的指纹。 　　此次研究利用高光谱成像技术，向对象物品发射对DNA影响很小的波长为532纳米的绿色激光，通过观测反射光的颜色差异，就能够分辨出指纹的形状。即使有两个重叠的指纹，由于存在微小的颜色差异，也能够以70%的准确率区分出来。 　　由于指纹上的油脂和氨基酸的成分随着时间会发生变化，它们对光的反应也会随之变化，因此这项技术还能了解指纹留存的时间。 　　这种装置的大小如同一个旅行箱，容易运到案发现场。今后，研究小组准备继续进行改良，争取在2017年使这一装置达到实用化。

面对南海海面大片的无主溢油，只要对照“指纹库”，就可轻松找出肇事者。记者在日前举行的“中国海监溢油检验鉴定执法业务运行系统标准化建设南海区示范点”验收会议(见上图)上了解到，我国华南地区第一个专业海洋溢油检验鉴定平台顺利通过验收。这一平台历经4年的努力，由中国海监南海区检验鉴定中心主持建设。该系统建成，可实现对海上溢油的快速排查，迅速锁定海上溢油的来源，从而让溢油肇事者无处藏身。 　　原油“指纹鉴定”追查污染源 　　“原油”也有指纹?!黄楚光主任告诉记者：原油是由上千种不同浓度的化合物组成，这些化合物通过不同的分析检测手段获得不同的信息，这些信息就是反映油品特征的油指纹。世界上不同产地的油品都有各自不同的“油指纹”。通过建立起涵盖不同原油的“油指纹”库，就可鉴别指纹特征不同的油样，从而实现对溢油的快速、大面积排查，迅速锁定可疑溢油源。 　　黄楚光透露：“以往，海洋环境主管部门在海上溢油事故调查处理时，为查找溢油源，通常只能采取嫌疑当事人询问、船舶或油田管系现场勘查、风向和海流对溢油流向等可靠性不高、证据力度不够的方法做出推断。随着海洋溢油事件的逐年增多和溢油事件的复杂多样性、多变性的出现，传统的工作方法已远不能满足工作的需要。溢油鉴定技术的应用，有效弥补了传统调查手段的不足，保证了事故认定的准确性和科学性，为事故的进一步处理和索赔提供具有法律效力的技术依据。同时也是出现跨界污染情况时避免国际纠纷的重要手段。 　　南海油“指纹库”，华南区最强实验室 　　中国海监南海区检验鉴定中心是我国最早从事海洋溢油鉴别的机构之一，在上个世纪80年代起就在油品鉴别方面做了大量的工作。2006年，针对海上频发的无主漂油，大力开展了油指纹库建设和溢油检验鉴定技术研究工作。 　　4年来，中国海监南海区检验鉴定中心已完成了南海区所辖海域29个石油平台的287个单井、7个浮式储油轮和1个终端的1035个原油样品的采集和建库工作，实现了南海区管辖范围内在开采石油平台92%以上油井的原油采样和建库。采用了三维荧光、气相色谱法和气相色谱质谱法等化学指纹分析方法，针对油品的正构烷烃、多环芳烃、生物标志化合物等定量特征信息，建立一套较完善的油指纹库建设体系和溢油鉴别技术。 　　2010年，南海区检验鉴定中心开展并完成了“中国海监溢油检验鉴定执法业务化系统标准化南海示范区建设”。通过标准化示范区建设，中心已具备了稳定碳同位素质谱仪、气相色谱/质谱仪、电感耦合等离子质谱仪、气相色谱仪等油指纹分析用的最高端的分析技术手段，溢油检验鉴定硬件条件达到了系统领先的水平，并建立了一整套从采样、储存、分析、检测、排查鉴定、质量控制等标准化体系。此外，南海区检验鉴定中心还建成了目前国内最大的原油冷藏库，购置了目前油指纹分析用的最高端和最权威的仪器，成为华南区实力最强的溢油检验鉴定实验室，也是华南地区应对海洋溢油污染建立的第一个专业海洋溢油检验鉴定平台。 　　油污“指纹”分析让肇事者无处藏 　　2008年8月，广西涠洲岛海滩出现不明的溢油，南海区检验鉴定中心第一时间进行油污指纹分析，并从南海原油指纹数据库中迅速排除了多个可疑溢油源，缩短证据收集时间。 　　2010年5月，发现香港南丫岛以南水域出现疑似油污带。南海区检验鉴定中心在第一时间立即开展溢油应急监测和油指纹分析，为应对可能的跨界污染争端掌握了第一手科学证据。 　　截至目前，南海区检验鉴定中心已经利用该平台，完成了20多起溢油事件的检验鉴定和应急调查，成功地确定溢油来源，为海洋溢油执法提供了有力证据。 　　据了解，此次建成的溢油检验鉴定标准化平台还会在未来进一步完善，力求成为溢油污染鉴定、溢油应急监测、污染损害评估以及为海洋管理提供鉴定依据的多功能、综合性海监检验鉴定实验室，向国际一流的溢油鉴定平台进军。 　　海洋溢油污染，生态超级杀手 　　2010年4月20日发生在墨西哥湾的原油泄漏，造成的海洋生态灾难可能影响10年以上 时隔3个月，7月16日，大连新港发生输油管爆炸事故，部分原油泄漏入海，其生态影响持续的时间将在6年以上!据不完全统计，1976年到2006年间，我国沿海平均每4天发生一起溢油事故，其中溢油量在50吨以上的溢油事故60多起! 　　中国海监南海区检验鉴定中心黄楚光主任表示：“海洋溢油被称为海洋生态环境的超级杀手，溢油污染严重的海域，生态环境几乎遭到毁灭性的损害，历经多年才能恢复，甚至不可能完全恢复。”随着我国经济的不断发展，各类油污染事件呈上升趋势，发生的频率与风险正日益加大。在中国近海，溢油是经常发生的重要环境灾害之一。 　　我国南海溢油风险与日俱增，成为溢油事故多发海域!专家表示：我国进口的原油运输有50%以上需通过南海，同时，南海还有年采石油总量超过5000万吨的上千口采油井。一旦发生溢油事故，后果不堪设想。南海边界复杂，近年来在边界区域出现的无主溢油事件成为潜在的国际纠纷导火索，因此，准确判定无主溢油的肇事者，对于南海的溢油防治和执法维权工作意义重大。

对于食品行业来说，什么问题都不如安全来得重要。而如果想要知道食用的东西是否安全，产品的来源追溯就显得特别关键。日前，在新西兰的创新者颁奖典礼上，一种可以追溯奶源的新技术——牛奶指纹识别受到了广泛的关注。对于人类来讲，识别不同的人最常用的技术就是指纹。现如今，人类的指纹识别应用已经非常普遍，连小小的手机都已经开始用指纹来解锁，更别提短期出国也被要求采集指纹。但是，对于想要知道自己吃的东西和喝的牛奶从何而来怎么确定呢?牛奶指纹识别就是针对这种对于奶源追溯问题的技术。简言之，牛奶指纹识别技术通过光分析和精密计算准确获取牛奶成分的详细信息。　　新西兰是奶业大国，奶业的安全对于这个国家支柱行业来讲至关重要。因此，新西兰耗资两百多万新西兰元，耗时5年来研究这项技术。恒天然集团的杰瑞米希尔(Jeremy Hill)博士和史蒂夫霍尔罗伊德(Steve Holroyd)博士与设备制造商Foss公司在这项技术的研发上紧密合作了几年。后来，农业专家布里奇特麦克莱恩(Bridget McLean)先生也加入了研发小组。此外，恒天然也曾与丹麦乳业集团Arla食品公司合作研发过一段时间。　　这项技术使用光谱仪对牛奶进行检测，它射出的光扫过牛奶样本时，一些光会被牛奶的不同成分所吸收，而另一端留下的光谱就是“牛奶指纹”。随后，检测员会采用先进的精密计算方法来分析其牛奶成分。为了保障食品安全，通常的检测都是抽样式的，牛奶指纹技术可节约超过99%的检测成本，同时大幅度缩短检测时间。具体到奶业，之前有些检测时间长达几天甚至几个星期，而通过牛奶指纹识别技术，人们可以在几秒钟内检测数以百计的样品，这大大缩短检测时间并节约成本。因此，这项技术带来的益处远不止于保障乳品的质量和安全性。　　牛奶的成分会因为季节、牧场和所在区域的不同而有所变化。有些牛奶更适合加工成某种特定产品 那些适合加工成高品质超高温灭菌牛奶的牛奶成分不同于那些适合加工成黄油的牛奶成分。借助这项技术，人们可以把装运更适合加工成超高温灭菌产品的牛奶的奶罐车分配到一个工厂，而把装运另一种牛奶的奶罐车分配到黄油加工厂。牛奶指纹识别技术可以快速提供每个牧场出产的牛奶信息，与奶罐车的精密调度系统相结合，可以将牛奶运往相应的生产基地，以确保每一滴牛奶价值最大化。　　牛奶指纹识别技术开发的部分资金来自一个名为“转化乳品价值链”的项目。该项目是由新西兰初级产业部、恒天然和新西兰乳业协会(DairyNZ)联手成立的初级成长伙伴项目，旨在开发新产品、提高牧场生产效率、减少对环境的影响并加强农业教育。在日前举行的新西兰创新者颁奖典礼上，恒天然研发团队凭借牛奶指纹识别技术获得“卓越创新研发大奖”。

在全球恐怖主义不断威胁下的今天，有效的易爆炸物检测已经成为众多重要区域需要进行的关键程序之一，包括机场，边境检查站，以及高安全建筑的入口等。指纹作为人类留下痕迹的一种“照片”——手指的摩擦脊皮肤的图案，自19世纪以来已经成为犯罪现场鉴定当事人身份的一种常规手段。另外，许多被人接触过的东西都会残留在指纹的自然分泌物和污染物的复杂混合物中，如每天服用的药片，咖啡，或刑侦领域常见的毒品和易爆炸物等。传统的可视化指纹检测手段，如扑粉，茚三酮熏蒸，真空金属沉积等，尽管可以重建指纹图案，但其同时可能对一些指纹脊状突起中含有的化学物质造成破坏。近年来，许多技术被用于指纹中痕量外源物质的分析鉴定，如解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS)，液相色谱-质谱(LC-MS)，但通常需要额外的溶剂喷雾处理，且空间分辨率不足（~150 μm），或者分析过程会对指纹造成破坏。傅里叶变换红外(FTIR)光谱显微镜，可以探测样品中分子间化学键的固有分子振动，并提供丰富的化学信息, 已成为一种快速、无需标记、无损的样品表征方法，被广泛应用于包括刑侦在内的众多领域。FTIR透射模式测试通常选用红外光透明的材料，而反射模式则选用硅片，聚酯薄膜或铝覆盖的玻璃基底，但两者在指纹分析上多局限于收集在选定波数下指纹中组分物质的二维分布信息。另外对于那些沉积在既不透明也不反射红外的基底上的样品，衰减全反射法（Attenuated total reflectance，ATR）似乎成为的选择，但ATR通常不是法医鉴定的一种理想方法，因为ATR要求被分析的样品和ATR晶体紧密接触，往往会导致样品变形甚至后破坏剩余的证据。 图1. 光热红外光谱显微技术用于检测指纹中的易爆炸物基于以上考虑，新加坡国立大学同步辐射光源线站的科学家们和新加坡刑事调查局刑侦部门共同合作开发出了一种新的红外检测手段（图1），即使用基于新型光热红外（Optical- Photothermal InfraRed，O-PTIR）技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage来分析指纹中含有的痕量易爆炸物微粒，该技术带来了一系列的优势，如亚微米的红外光谱和成像分辨率，易操作的远场、非接触显微镜工作模式和明显高于FTIR光谱显微镜的灵敏度。在实验过程中，四种代表性易爆材料，包括PETN(季戊四醇四硝酸酯)、RDX（黑索今炸药）、C-4 (塑料炸药，黑索今炸药和塑化剂，粘结剂的混合物)和TNT（2,4,6-三硝基苯），可直接被分散在指纹内（“直接”指纹）或沉积在基底物质上 (间接”指纹)进行检测，无需任何复杂的样品制备过程。而传统红外样品制备时通常会使用KBr，混合后在一定压力下进行薄片的压制。从光学显微照片2a中可以看出，薄片中KBr颗粒与RDX的混合是不均匀的，肉眼无法准确识别出目标物质RDX。为了定位混在KBr颗粒之间的易爆物，作者采集了单一波长1269 cm-1下的O-PTIR图像, 对应于RDX分子的C-N拉伸振动的显著红外吸收线(红色)，清晰显示了RDX分子在混合物中的分布情况。另外，类似于FTIR光谱技术，光热红外技术可以提供样品红外吸收带相对于波数[cm-1]的谱图函数信息。如图2c所示, 作者采集了C-4, RDX，PETN和TNT四种物质的O-PTIR图像和FTIR光谱，通过对比可知所有分析的光谱都包含易爆物自身的特征红外吸收峰，可以视为他们的“签名”。值得注意的是，尽管基于O-PTIR的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage使用非接触(远场)，反射模式，其光谱质量仍然非常接近于透射测量模式下的FTIR吸收光谱，且红外吸收带强度和浓度之间遵照比尔定律成线性关系。图2. (a) Cassegrain显微物镜记录的混有RDX的KBr薄片的10倍放大光学图像，(b) O-PTIR激光反射(绿色)和在1269 cm-1波长下采集的单波数O-PTIR图像(红色)叠加后的照片, (c) 含有四种高爆炸物的参照物的FTIR（黑色）和O-PTIR（红色）谱图对比，（C-4, RDX, PETN 和 TNT）。单波数图像，又称为离散频率图像，已被广泛用于高倍率下样品感兴趣区域的定位。图3a展示了作者收集到的被PETN污染的指纹光学图像，该指纹沉积在桌面上，是通过使用粉末(Hi-Fi Silk Gray)显影， 胶带(Spex C-lifts)分离后获取到的。在该例子中，单波数的图像为1000×200点组成的矩阵(500×300 μm2),每一个单点都对应于该位置O-PTIR振幅的值(即与特定波数下（1003 cm-1和1473 cm-1，该点处材料的红外吸收和数量成正比)，换句话说，这些图像是所选波数下红外吸收强度的二维分布(吸收)图。图3. (a) 被易爆物PETN污染的指纹的光学照片，（b）指纹中五个不同位置收集的O-PTIR光谱与PETN的标准参考红外谱图的对比；(c, d)在同样的500 * 300平方英寸的面积下采集的单波数下O-PTIR图像，每像素约1毫秒，(c) 1003 cm-1和 (d) 1473 cm –1。综上所述，作者认为O-PTIR技术是一种分析具有挑战性样品的理想手段，如隐藏的指纹，提供隐藏在大量外源物质中的微小(亚微米)粒子的化学信息（如易爆物）且不需要复杂的样品制备过程。这些信息可以通过单波数红外成像和亚微米空间分辨率的红外光谱获得，后者使用目前的FTIR光谱显微镜是无法做到的（分辨率受限于红外波长，约10-20 μm）。另外，该分析手段非常简单快捷，无破坏性，且不需要基于接触的方法（例如ATR光谱技术），使得样品的完整性被完全的保持。特别指出的是，该技术的非破坏性非常重要，尤其是在法医领域，因为它可以允许同时使用其他技术对相同样本进行互补和比对分析，并作为法律证据。此外，随着技术的发展，O-PTIR现在可以与拉曼显微镜相结合，以提供真正的亚微米同步的红外拉曼测试，使得在一个仪器上通过一次测量即可进行互补和验证分析。 技术支持：Quantum Design中国结合红外光谱的应用和科技的需求，专注先进红外光谱技术的引进, 近期QD中国引进了美国PSC公司的非接触亚微米分辨红外&拉曼同步测量系统mIRage（图4）。它是全球科技创新R&D100大奖的获奖者，基于O-PTIR技术，克服了传统红外光谱仪空间分辨率受限于红外光波长的问题，将分辨率从原来的10-20微米提升到了0.5微米，并且可以实现同时、同样品区域、相同分辨率的红外光谱和拉曼光谱测试，测量过程更简单、便捷。目前该样机安装于Quantum Design中国北京实验室，更多的应用仍在不断开发和探索中，我们期待与您早日合作，共同进步！图4. Quantum Design中国北京mIRage样机实验室及仪器工程师合影 参考文献：[1] Agnieszka Banas et. al, Detection of High-Explosive Materials within Fingerprints by Means of Optical-Photothermal Infrared Spectromicroscopy. Anal. Chem. 2020, 92, 14, 9649–9657.产品信息：非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C363244.htm

目的 使用一种无需进行样本萃取、过滤、稀释和色谱分离的简单而快速的技术对食品中的香精成分进行成功鉴定。 背景 对包括嗅觉、味觉和口感在内的各种感官有吸引作用的香精是促成食品成功销售的最重要因素之一。每个食品制造商都创造并保持自己的风味特征，从而与竞争者的产品区别开来。不同食品中的香精成分特征存在差异。为确保产品质量和标示准确，需要通过化学分析法对香精成分和最终成品进行分析和验证。然而，大多数化学组成分析方法需要进行包括萃取、过滤、稀释和色谱分离在内的耗时而费力的样本制备程序。因此迫切需要拥有一种能快速检验香精特征并验证产品质量的筛查工具。 ASAP只需不到3分钟的时间就能为各种饮料和食品中香精成分的化学组成指纹鉴定。 方法 沃特世（Waters® ）大气压固相分析探头（ASAP）与四极杆质谱仪联用能满足这种需求。ASAP无需进行样本萃取、稀释和色谱分离，可用于快速的对诸如香草精、咖啡、冰淇淋和曲奇饼等各种饮料和食品中香精成分化学组成的指纹鉴定。 通过直接将毛细管穿过样品表面，曲奇饼和冰淇淋样本被加载至ASAP探头的密封玻璃熔融毛细管上。将密封玻璃熔融毛细管的顶端浸入样本中，这样香草精和咖啡样本就被加载到ASAP探头上。ASAP探头被插进密封的源里面，脱溶剂气被快速加热至200 ℃。 图1-4的数据通过使用ESCi正离子质量扫描模式，在15V的锥孔电压下用3分钟的运行时间采集得到。去背景 质谱图通过从样本的总离子流图扣除参考谱图的基线而得到的。 图1-4比较了真假香草精、法国香草味咖啡和爱尔兰奶油味咖啡、两种曲奇饼样本A和B、以及两种冰淇淋样 本A和B之间的质谱图。数据表明这些产品的香精特征存在差异。 总结 ASAP无需进行样本萃取、稀释和色谱分离，可用于快速指纹鉴定各种食品中香精特征并验证产品质量。由于免除了样本制备和溶剂使用，因此这种用时3分钟的筛查解决方案可通过节省分析时间而很有可能增加实验室的产能。它也可减少环境影响，而这与绿色化学的原则相符。最终的结果是实验室的日常运营成本降低。

应用背景以中国传统医药理论指导采集、炮制、制剂，说明作用机理，指导临床应用的药物，统称为中药。中药作为中华民族传统文化的瑰宝，主要来源于天然药及其加工品，包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品类药物。 中药品种繁多，来源广泛，成分复杂，单味中药中即含有几十种乃至更多的化学成分，临床多使用复方制剂，且中药的特点是多成分整体作用于有机体，因此，中药的质量评价和质量控制十分重要。中药为天然有机化合物，其中的某些成分能够在紫外光或日光照射下产生不同颜色的荧光，因此，荧光检验法是中药鉴别中常用的一种理化鉴别方法。中药的三维荧光图谱可以给出被测中药全面的荧光信息，为复杂的中药体系的荧光分析提供了方便。专属性是指中药指纹图谱的测定方法对中药样品特征的分析鉴定能力。对于中药材的三维荧光图谱而言，可以从荧光峰的位置、峰强度、峰形状、各个峰的强度比等方面使一种药材区别于其他药材。在中性水溶液中进行实验的方法是最简便、应用最多的方法，大部分药材可以用这一方法获得图形美观、专属性好的三维荧光图谱。但某些药材使用这一方法获得的三维荧光图谱相似，或者荧光太弱甚至无荧光。对于这些药材，需要采取特殊的实验方法以提高三维荧光图谱的专属性。由于物质的荧光性质与环境因素密切相关，因此，提高三维荧光图谱的专属性可以通过优化实验条件得以实现。（一）溶剂效应在溶液中，溶质与溶剂分子之间存在静电作用，溶质分子的基态与激发态具有不同的电子分布，从而具有不同的偶极矩和极化率，导致基态和激发态两者与溶剂分子之间的作用程度不同。当溶剂改变时，荧光体的基态和激发态与溶剂分子之间的作用程度也会发生改变，致使同一种荧光体在不同的溶剂中表现出不同的荧光性质。溶剂对荧光体的影响可分为一般的溶剂效应和特殊的溶剂效应。前者是指溶剂的折射率和介电常数对荧光的影响，这种影响普遍存在，所引起荧光光谱的变化较小；后者是指荧光体和溶剂分子间的特殊化学作用，如氢键的生成和配合作用，所引起荧光光谱的变化较大。一般通过实验来观察荧光体的溶剂效应，从而选择合适的溶剂。 实验表明，不同的中药荧光成分在水和甲醇中有不同的荧光表现。有的在水中荧光强而在甲醇中荧光弱，有的则相反，在水中荧光弱而在甲醇中荧光强，还有的在水中与在甲醇中的荧光强度相近。7-甲氧基香豆素在水-甲醇溶液中的荧光强度随甲醇体积分数的增大而降低，香荆芥酚的荧光强度则随甲醇体积分数的增大而增强。 因此，在测量三维荧光图谱时，采用不同的溶剂，可使荧光图谱发生明显的变化，从而提高三维荧光图谱的专属性。 *本文参考：魏永巨 《中药三维荧光检验法》（科学出版社）仪器推荐天美FL970系列荧光分光光度计具有可靠、快速的光路系统（150W高能量氙灯、一体化的光路底板、PMT值增益的光电倍增管、超快的扫描速度）和人性化、直观、易用的操作界面。 天美分析更多资讯

前言 酒逢知己千杯少，我国的酒文化历史悠久，市场上的酒精饮料也千姿百态。我国团体标准T/CBJ2101-2019中详细介绍了可以使用三维荧光光谱分析法辨别白酒年份的真伪，这说明荧光分析技术是酒类鉴别中的有效方法。三维荧光光谱含有的信息量大，对荧光分光光度计的扫描速度要求较高。日立荧光分光光度计F-7100具有超高扫描速度和高灵敏度，可以快速获取不同酒精饮料的三维荧光光谱。 同时，日立今年新推出了荧光指纹专用分析软件3DSppectAlyze,轻松上手，可以对获得的三维荧光光谱进行多变量解析。以下应用实例测定了五种酒精饮料的三维荧光光谱，同时结合化学计量学方法对荧光光谱进行了解析。应用实例|实验部分样品：市售五种酒精饮料，白酒（新酿造），陈年白酒，威士忌，日本烧酒，泡盛。采集仪器：日立荧光分光光度计F-7100分析软件：日立荧光指纹专用分析软件3DSpectAlyze图2 荧光分光光度计F-7100图3 荧光指纹专用分析软件3DSpectAlyze|实验结果更多详细信息请点击：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s925372.htm总结 三维荧光光谱结合化学计量学技术已经成为备受青睐的分析方式。日立荧光分光光度计F-7100，能够快速准确获取样品的三维荧光光谱，同时使用日立最 新推出的荧光指纹专用分析软件3DSpecAlyze，将在食品，环境，材料，生物等多种领域实现快速无损分析。

应用背景以中国传统医药理论指导采集、炮制、制剂，说明作用机理，指导临床应用的药物，统称为中药。中药作为中华民族传统文化的瑰宝，主要来源于天然药及其加工品，包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品类药物。 中药品种繁多，来源广泛，成分复杂，单味中药中即含有几十种乃至更多的化学成分，临床多使用复方制剂，且中药的特点是多成分整体作用于有机体，因此，中药的质量评价和质量控制十分重要。中药为天然有机化合物，其中的某些成分能够在紫外光或日光照射下产生不同颜色的荧光，因此，荧光检验法是中药鉴别中常用的一种理化鉴别方法。中药的三维荧光图谱可以给出被测中药全面的荧光信息，为复杂的中药体系的荧光分析提供了方便。专属性是指中药指纹图谱的测定方法对中药样品特征的分析鉴定能力。对于中药材的三维荧光图谱而言，可以从荧光峰的位置、峰强度、峰形状、各个峰的强度比等方面使一种药材区别于其他药材。在中性水溶液中进行实验的方法是最简便、应用最多的方法，大部分药材可以用这一方法获得图形美观、专属性好的三维荧光图谱。但某些药材使用这一方法获得的三维荧光图谱相似，或者荧光太弱甚至无荧光。对于这些药材，需要采取特殊的实验方法以提高三维荧光图谱的专属性。由于物质的荧光性质与环境因素密切相关，因此，提高三维荧光图谱的专属性可以通过优化实验条件得以实现。（二）酸度效应许多荧光物质是弱酸或弱碱，随着溶液pH的变化，弱酸或弱碱发生质子离解或结合作用，质子化程度不同的型体通常具有不同的荧光光谱和荧光量子产率。因此，改变溶液pH常可导致荧光物质的光谱特征发生明显变化。如水杨酸和伞形花内酯在不同pH条件下具有不同的荧光光谱。在pH较低时，水杨酸荧光很弱，随着pH升高，羧基质子电离，导致荧光增强。由于水杨酸（邻羟基苯甲酸）能够形成分子内氢键，其荧光比对（或间）羟基苯甲酸的荧光强。伞形花内酯，在pH值从6.58至9.49变化的过程中，存在7-羟基质子的电离（电离前后都是荧光型体，发射波长相同但激发波长不同，故，在激发光谱中可以形成一个等荧光点）。 中药荧光成分大多是有机弱酸或弱碱，分子结构中包括羟基、羧基或含有可以质子化的氮原子(如生物碱类化合物)。因此，改变溶液的pH常常是改变三维荧光图谱进而提高专属性的有效方法。 *本文参考：魏永巨 《中药三维荧光检验法》（科学出版社）天美讲堂丨提高中药荧光指纹图谱的专属性（一）仪器推荐天美FL970系列荧光分光光度计具有可靠、快速的光路系统（150W高能量氙灯、一体化的光路底板、PMT值增益的光电倍增管、超快的扫描速度）和人性化、直观、易用的操作界面。 天美分析更多资讯

应用背景以中国传统医药理论指导采集、炮制、制剂，说明作用机理，指导临床应用的药物，统称为中药。中药作为中华民族传统文化的瑰宝，主要来源于天然药及其加工品，包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品类药物。 中药品种繁多，来源广泛，成分复杂，单味中药中即含有几十种乃至更多的化学成分，临床多使用复方制剂，且中药的特点是多成分整体作用于有机体，因此，中药的质量评价和质量控制十分重要。中药为天然有机化合物，其中的某些成分能够在紫外光或日光照射下产生不同颜色的荧光，因此，荧光检验法是中药鉴别中常用的一种理化鉴别方法。中药的三维荧光图谱可以给出被测中药全面的荧光信息，为复杂的中药体系的荧光分析提供了方便。专属性是指中药指纹图谱的测定方法对中药样品特征的分析鉴定能力。对于中药材的三维荧光图谱而言，可以从荧光峰的位置、峰强度、峰形状、各个峰的强度比等方面使一种药材区别于其他药材。在中性水溶液中进行实验的方法是最简便、应用最多的方法，大部分药材可以用这一方法获得图形美观、专属性好的三维荧光图谱。但某些药材使用这一方法获得的三维荧光图谱相似，或者荧光太弱甚至无荧光。对于这些药材，需要采取特殊的实验方法以提高三维荧光图谱的专属性。由于物质的荧光性质与环境因素密切相关，因此，提高三维荧光图谱的专属性可以通过优化实验条件得以实现。（三）a. 有序介质作用有序介质指能够与荧光体通过分子间作用力形成胶束包合物或主客体包合物的有机化合物（如表面活性剂、环糊精等）。在水溶液中，有序介质与荧光体形成包合物之后，会改变荧光分子周围的微环境，从而能够对荧光体的光谱特性产生影响，造成荧光波长的移动或荧光强度的增强。表面活性剂与荧光体的作用是有选择性的，这种选择性与荧光体和表面活性剂所带的电荷以及两者分子间的亲和力有关。如果荧光体是带电荷的，具有与荧光体相反电荷的表面活性剂常对该荧光体的结合能力较强。例如，SDS可以使小檗碱、巴马厅的荧光明显增强（SDS在水溶液中带负电荷，小檗碱、巴马厅等异喹啉类生物碱带正电荷，两者结合能力较强）。（在使用表面活性剂时，应该注意所用的试剂是否有荧光或着含荧光杂质。）环糊精类化合物的特点是分子结构中存在一个亲水的外缘和一个疏水的空腔，其疏水的空腔能与尺寸大小合适的有机物结合形成主客体包合物。如，小檗碱和蛇床子素都能与β-环糊精发生荧光增敏反应。 （三）b. 荧光络合作用某些具有特定结构单元的有机化合物可以与铝离子、硼砂等在适当的条件下结合形成荧光络合物，使荧光信号增强。如丹皮酚与铝离子反应生成形成络合物，使荧光信号增强（丹皮酚自身荧光很弱，生成的丹皮酚-铝（III）络合物具有强荧光信号）。有些中药成分可以与硼砂和表面活性剂形成三元络合物体系，比二元络合物体系的荧光更强或稳定性更好。如，绿原酸与硼砂反应后荧光增强但幅度不大，如果加入表面活性剂CTAB，会使荧光信号进一步增强。天美讲堂丨提高中药荧光指纹图谱的专属性（一）溶剂效应天美讲堂丨提高中药荧光指纹图谱的专属性（二）酸度效应*本文参考：魏永巨 《中药三维荧光检验法》（科学出版社）仪器推荐天美FL970系列荧光分光光度计具有可靠、快速的光路系统（150W高能量氙灯、一体化的光路底板、PMT值增益的光电倍增管、超快的扫描速度）和人性化、直观、易用的操作界面。 天美分析更多资讯

作为我国神奇的“特产”——中药，尽管有着强大的药效，但是很多神奇之处依然无法用科学说清楚。江苏省中医药研究院的专家就采用中药药效跟踪的方法，运用现代中药化学与指纹图谱分析技术，对中药指纹图谱分析，以此来研究江苏省15种地道中药。“就像我们每个人都有不同的指纹一样，中药也有自己的‘指纹’，而这有望成为我们把中药‘说清楚’的第一步。”研究院钱士辉研究员告诉记者，通过近十年的研究，他们已经对15种江苏地道的中药材进行了“摸底”，并首次建立了江苏省地道中药资源标准物质库和化学信息指纹图谱库。该成果也获得了南京市科技进步一等奖。 　　中药“指纹图谱”像心电图 　　中药会有指纹吗?“中药的指纹和人的指纹其实长得并不一样。”钱士辉介绍说，中药指纹图谱是指某种(或某产地的)中药所共有的、具有特征性的某类化学成分的色谱。它可以较全面地反映中药所含化学成分的种类与数量以及相对含量的变化，进而反映中药的质量和中医用药所体现的整体疗效。换句话说，中药指纹图谱就是运用光谱、波谱、色谱、核磁共振、X射线等现代分析技术对中药化学信息以图形(图像)的方式进行表征并加以描述。说着，他还拿出一份中药的指纹图谱，记者发现指纹图谱更像是心电图，上面由一个个波峰组成。“出现峰的地方是说明这里检测到了中药材里的某一种成分，如果波峰高，就说明这种成分含量也高。” 　　钱士辉指着实验台上装着五颜六色物质的药剂瓶说，“这些都是从不同中药中提取出来的各种成分，我们主要的工作就是要分析各种药材里分别有哪些成分，这些成分的含量分别有多少，然后制定一个数据库，这个数据就可以对以后鉴别这种中药是否符合标准做参考。” 　　药材产地不同直接影响疗效 　　这次研究的15种江苏地道中药，分别是：白菊花、野马追、连钱草、苏薄荷、宜兴百合、白首乌、夏枯草、茅苍术、蟾酥、女贞子、银杏、金荞麦、太子参、板蓝根和明党参。因为种植和地形的原因，江苏的中药材种植在全国来说并不占优势。就拿这15种药材说，南京地区这15种药材都比较少，无法满足市场需求，所以市面上基本没有南京产的药材卖。 　　“值得注意的是，经过研究发现，这些药材中大多数必须是江苏产的才会有特殊的疗效。”钱士辉说，比如茅苍术，这种药材在江苏、安徽、湖北、河南等地都有，主要功能有燥湿健脾、祛风、散寒、明目。但是，茅苍术中最好的是生长在句容茅山地区的，那里的茅苍术中有些成分的含量要比其他地方的多很多，而且还含有一些其他地方所没有的成分。百合也是如此，平常我们吃的百合大多是如乒乓球大小的，但宜兴百合却要比其他地方的小很多，而且口感也不一样。“不同产地的药材，某种成分可相差200多倍。现在的药材市场流通频繁，所以在质量上很难保证，我们的这些研究也为了让中药质量可控，保证它的效果。”

近年来，随着公路工程的迅速发展，沥青供应市场也愈发的混杂，需要对沥青质量沥青进行进一步地质量控制。传统试验依赖试验人员的专业水平和仪器设备的准确性，耗时较长，稳定性较差。如今，道路工作者发现无论是基质沥青还是SBS改性沥青三大指标都满足规范要求，但是越来越接近规范控制下限，沥青在日后的抗老化性能中表现较差，短时间内即出现老化、开裂、坑槽、车辙等病害，严重影响了行车的安全性和舒适性。如何辨别真假沥青？现在通过沥青指纹识别技术一测即可获得结果。由浙江道路养护工程技术研究中心引进能谱科技沥青指纹识别技术，通过该技术对工程项目进场沥青进行检测，能够可靠的鉴别基质沥青的品质，确保了进场沥青的质量。近日，工程技术研究中心技术人员赴在建项目利用该技术对2019年进厂沥青逐车进行了检测，检测结果全部匹配。　　能谱科技HWLQ-1红外光谱沥青分析系统是利用iCAN 9傅里叶变换红外光谱仪（iCAN 8 Plus便携式红外光谱仪）采集沥青的红外谱图，以确定沥青样品的分子结构和特定化学结构的精确含量，并与数据库中的沥青标准样品红外谱图进行比对，从而实现沥青品牌的快速识别，杜绝沥青混兑、掺假或以次充好。通过供货样品与施工现场使用沥青的两种指纹图表信息认真对比，即可得知样品与现场使用的沥青指纹信息是否吻合。同时，该技术相比传统的试验检测手段具有识别精度高，人为干扰小等优点，且整个检测过程仅需5分钟，大幅度提高了试验检测效率，市场前景十分广阔。　　浙江道路养护工程技术研究中心下一步将对该技术进行吸收转化、二次创新，并逐步在浙江省内进行推广应用，旨在进一步加强沥青质量控制，提高路面工程质量提供有力的技术支撑。 天津能谱科技服务于国内广大科研院所和工业客户，对先进的行业应用和市场需求有丰富的认识和理解，所以，我们提供给客户的，不仅仅是一台傅立叶红外光谱仪，更是一套完整的解决方案：从样品预处理到采样方案，从现场设计到后期的项目实施，我们都可以为客户提供个性化解决方案和完整的项目体验。　　天津能谱科技研发及销售团队成员有丰富的业内经验和专业的技术背景，对市场的需求有长期而准确的理解，大家有着一致的理念和目标，配合默契，服务高效。

p 　　 span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " 在环保领域，“源解析”是一项耳熟能详的技术。“北京PM2.5源解析报告引发质疑 中科院：4%只是直接排放”、“北京发布PM2.5源解析结果 本地污染占七成”、“中国9大城市完成大气源解析 北广深首要污染源机动车”，一项项研究成果在各大媒体和朋友圈传播，管理者和公众都理所当然的认为：了解一个城市或地区的雾霾来源并不是难事。那么，水污染领域呢?我国水污染状况同样不容乐观，是否有技术手段可以实现污染排放源的溯源，以支持水环境质量的管理呢? /span /p p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " 　　清华大学环境学院吴静副研究员的团队历时13年通过对不同来源水样的水质荧光指纹进行分析和判别，建立了不同来源污水的水质荧光指纹数据库，通过对水体水质指纹的比对，从而判断水体受到了何种污水的污染。其实荧光光谱技术并不是一个新技术，国内外有很多团队将其用在水质分析中，但大多是对天然有机物和溶剂性有机物进行定性和定量分析。 /span /p p 　　那么，吴静老师是如何想到将荧光光谱技术应用于水质污染溯源的呢?水质荧光指纹识别技术在水污染溯源方面的实际应用效果如何呢?此应用又给客户的环境管理带来了哪些好处呢?近日，仪器信息网编辑针对相关问题采访了吴静老师。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/06528a61-affb-450f-b0d7-ada74ff62bfe.jpg" title=" 吴静_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 清华大学环境学院 吴静副研究员 /strong /p p 　　 strong 国外学习经历+松花江事件 催生水质预警溯源技术 /strong /p p 　　“2003年的时候，学校给了我一个去法国科学研究中心做博士后的机会，我就去了。过去之后才知道，合作导师的课题是与监测相关的，是用荧光光谱技术分析污水厂进水水质变化。那段时间，我脑子里存了很多污水的光谱。回国后不久，松花江事件爆发，我就想是否可以用这个技术来对水体污染进行排放源的溯源，以便快速锁定污染源。当时国内外快速的水污染溯源的技术基本空白。”吴静老师如此描述了自己与污染源溯源点子的“初遇”。 /p p 　　水质荧光光谱的检测技术已经很成熟，国内外有不少厂商可以生产相关的仪器。吴静老师利用荧光光谱仪作为信号采集单元，开展了创造性工作。信号采集之后，吴静老师的主要工作包括：“一是信号的提取与解析，这是核心部分。我们将解析的过程转换成算法。二开发关键硬件部件，并完成硬件集成，形成一套可定时自动完成进样、预处理、测量、分析、给出结果的新型在线水质分析仪，我们叫它水质预警溯源仪。此款仪器就只有三个主要功能：预警、污染源溯源和污染留证。” /p p 　　与一般利用荧光光谱方法测定水质的仪器不同，水质预警溯源仪测定的不是某种污染物的浓度，而是水体水质是否有异常，并自动判断水体中最可能混入了哪种污水。目前，此台仪器可识别包括生活污水、印染废水、电子废水、石化废水、焦化废水、造纸废水和金属制造废水等10余种废水。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201612/insimg/41deb2a2-0c0e-4731-b516-b10220a19362.jpg" title=" 20160307_074233_副本.jpg" / br/ /p p style=" text-align: center " strong 吴静与污染预警溯源仪合影 /strong /p p 　　 strong 实际应用 发挥环境监管作用 /strong /p p 　　吴静老师从2004年有了这个想法，在2009年推出了第一台样机，2015年全面实现了仪器的产业化生产。目前此款仪器已经在多个地区得到了实际应用。 /p p 　　“我们有一台设备安装在一个超大型水源地。有一天指纹突然出现了异常，仪器报警可能是电镀废水，环保部门就打电话问上游的工业园区是否有电镀厂。由于工业园区只有一家电镀厂，所以就要求企业停产整改了。企业停产后，信号就消失了。过了两天，又有同样的信号出现，原来是电镀厂恢复生产了。环保部门再次要求对方整改，这次连雨水管也接到污水处理厂，之后信号就再没出现过。”这次经历表明，仪器可以快速发现企业的偷排行为。 /p p 　　那么对于相同的行业废水，是否能够识别呢?吴静老师为笔者介绍了最近的一个项目：“我们最近正在给南方某工业园区安装我们的水质预警溯源仪。这个园区一共有22家企业，全部是电镀厂，园区排放口的重金属污染物浓度总超标，又找不到排放企业，环保部门对此很头疼。接触之初，当地环保局也怀疑我们是否能识别出如此相近的废水，为此先是实地考察了我们用户的使用情况，然后组织了包括外请专家在内的11名专业人士的团队、带了四个工厂的水样来我们学校亲自做了盲样测试，测试结果良好才最终决定采用我们的仪器。现在项目已经接近实施的尾声了。” /p p 　　 strong 若干“关键点” /strong /p p 　　对于此仪器的设计思路，吴静老师这么为笔者做了形容：“这个技术就跟警察抓小偷时的指纹比对思路一样，我们的设备就是在水污染犯罪现场扫描嫌疑指纹，如果能与指纹库对比上，那么就可能找到污染源。”但是污水水质与人体指纹毕竟还是有一些不同的地方，环境管理与警察破案的思路虽然在大方向上有一致的地方，但在实际操作层面是否有自己的特点呢?针对笔者在这方面的一些疑问，吴静老师耐心细致地一一作答。 /p p 　　水质荧光指纹识别技术检测的是有机物，那么这个技术是如何识别以重金属为主的电镀废水的呢?“虽然电镀废水以重金属元素为主，但是由于其生产过程中添加了少量有机物，且不同工厂的原料来源、管理水平、工艺水平等存在差异，加上水质荧光指纹检出限很低，因此可以识别不同工厂排放的电镀废水。” /p p 　　污水进入水体之后会被稀释，随着从上游到下游的流动，水质会发生变化，这会给识别工作带来哪些困难呢?“首先，荧光信号的灵敏度很高，微克/升量级的污染物就能被检出，所以稀释后污染还是能检出。其次，很多荧光化合物本身稳定性好。以印染废水为例，印染废水需要经过水解、厌氧处理、好氧处理，然后混入生活污水后再次经过水解、厌氧处理、好氧处理、高级氧化后排放，其中的化学耗氧量(COD)降解90%以上，但是荧光信号的降解才30%，这表明很多荧光化合物是难降解的，作为指示物比较合适。污染排入水体后，肯定没有在污水厂变化快，所以容易被发现。” /p p 　　即使能够比较精准的实现污染源的定位，但是目前水质荧光指纹的数据是无法用来作为环境执法依据的，对于这些问题，该如何解决呢?“目前环境执法主要还是依赖实验室数据做支撑。我们最大的用途是快速提供用户能开展业务的指向性信息，快速提供排查方向，缩小排查范围，显著提高效率。我们在开放的预警溯源系统中，实现了预警信息实时传送给执法人员。我们还采用自动留样器，开发了移动式溯源仪。前者可自动保存污染水样，后者在仪器预警后，可以即赶到现场用水质指纹来排查污染排放源。溯源是个复杂的事情，也是要靠专业的手段来实现的。” /p p 　　 strong 展望未来 希望发挥更大作用 /strong /p p 　　虽然在采访过程中，笔者和吴静老师大多时候聊到的是此台仪器在管理企业偷排方面的作用，其实结合不同的监管手段，此台仪器还可以实现多尺度污染溯源：一是大流域尺度。在大流域范围内，可以利用此技术识别流域的重点污染段以及污染类型，比如每一段的主要污染源是生活污水、工业污水还是面源污染?这点和当前的河长制考核非常契合。如果能够提供污染来源信息，这无疑提供了更丰富的考核依据。二是城市尺度。在城市范围内，可以判断污染来自哪个区域和哪个单位，是从哪个途径进入水体的，面源贡献有多大等等，给管理者提供污染治理的关键信息。三是工业园区。此系统既可以帮助管理者迅速定位偷排单位，也可以对园区污水厂运行提供水质预警服务。 /p p 　　“我们与别人最大的不同是我们的工作思路不一样，我们提供的不是污染物的浓度数据，而是可以和环保业务直接挂钩、支撑环保业务开展的一些信息。对于仪器硬件研发，我们肯定比不了电机系、电子系或者精仪系的老师，但是我们的优势在于更懂环境业务、更懂环境需求，从而开发的仪器也能更好的满足环境业务的需要。”吴静老师说。 /p p style=" text-align: right " strong （采访编辑：李学雷） /strong br/ /p p 　　 strong 后记： /strong /p p 　　从2003年到2016年，吴静老师和她的合作伙伴所研发的这款产品实现了从零到一、一到十的跨越，此台仪器也获得了一些认可，如2014年获得第十六届中国国际工业博览会高校展区优秀展品奖二等奖、2016年获得第九届国际发明展览会银奖。2015年，“水十条”正式发布，对河流和断面规定了明确的考核要求。近日，国务院办公厅正式发文推广“河长制”。水质环境质量管理被提到了越来越重要的位置，而水污染溯源对水环境质量管理是一大助力，我们期待吴静老师的团队以及所研发的产品在未来环境管理中能提供更多的技术支撑。 /p

Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., 确定细胞中金属元素的生物利用率的传统方法一般需对细胞进行酸消解，然后利用溶液进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行后续分析。这种方法的缺点是需要大量的细胞，并且只能为给定的细胞群体提供平均值1。众所周知，千人千面，不同群体以及同群体细胞的特异性在文献中也多有报道2。基于这个大前提，使用特定的分析方法对不同群或同群细胞进行逐序单个分析，获取与单个细胞特异性有关的大数据就尤其重要（见图1）。本文中介绍的单细胞-电感耦合等离子体质谱法（sc-ICP-MS）与之前介绍过的单颗粒ICP-MS（sp-ICP-MS）基本类似（微信公共号：粒粒皆信息：什么是单颗粒物ICP-MS质谱分析法?）。事实上，上述两种技术都依赖于相同的基本原理和icpTOF瞬时事件全谱多元素测量能力，从而可以获得由单一个体产生的微秒时间区间内的瞬时信号，例如单个纳米颗粒（NPs）或单个细胞。（译者注：这等同在拍一段有很多快速武术对打的电影场景，需要使用高速摄像机来捕捉每一个武打动作细节和变化，同时也不漏过颜色，声音等关键信息，这样才能最终呈现出高清120Hz的作品。） 单颗粒ICP-MS方法的基础概念和硬件构架3源于2003年Degueldre等发表的第一篇论文。在过去的二十年间，通过进样系统，数据采集硬件和数据处理专用软件的进一步发展和商业化，不断增加的科研文献见证了该技术领域的迅速成熟。在单颗粒ICP-MS上投入的研究和应用开发同样的也使单细胞ICP-MS分析受益。 在单细胞ICP-MS中，细胞悬浮液经超声波雾化后形成的液滴被带入ICP-MS等离子体中。细胞在等离子体中依次被汽化、原子化和最终离子化。每个细胞产生一个含有多种元素的离子云，在仪器上被检测为高于背景的时长几百微秒的单个信号峰。与单颗粒ICP-MS类似，记录到的尖峰频率与细胞数量浓度成正比，这些尖峰的强度则与细胞中该元素质量有关。这种技术已经成功的应用在测定海藻中的镁元素含量4，并进一步用于纳米颗粒物毒理学研究中评估细胞对纳米颗粒物的摄取情况5，6，7。 虽然单细胞ICP-MS的测量方法看起来很简单，但要获得真实可靠的数据，实施起来需要注重的细节很多。除了需要额外注意来自培养基的可能高背景信号和细胞在样品导入系统中的潜在破损，在单细胞研究中反复报道的一个主要瓶颈是细胞进样装置的低运输效率，这是因为与纳米颗粒物相比，细胞的尺寸更大，在传输过程中也更容易损失。事实上，传统的系统通常包括一个旋风式雾化室，是专为引入较小的溶液液滴而设计的，导致细胞传输效率低于10％。而用于单细胞导入的定制系统，包括改进的雾化器或全消耗喷雾室8，9，以及其他创新设计10，11，经过多年反复测试，已被验证可以高效传输单细胞进入ICP-MS。 另一个瓶颈在于质谱仪器质量分析器的性能：传统的ICP-MS仪器具有单四极杆或扇形场质量分析器，在进行单细胞分析时最多只能同时检测一到两种元素信息（只能拍黑白影片）。而在常见的单颗粒分析场景中，比如在纳米毒理学研究中，在试图量化纳米颗粒物（特征金属元素）和细胞（蛋白固有元素）的关联时，需要同时获得单细胞事件内多种元素浓度信息。为了获得微秒级事件信息全貌，快速且广谱分析的质量分析器，如飞行时间质量分析器等高精尖‘摄影器材’是必不可少的（译者注：例如，等同于可提供高清彩色120Hz影片给观众更加真实的IMAX观影体验）。图1：a）在对细胞进行酸消解后，通过传统的雾化法将溶液样品引入ICP-MS，并记录仪器获得的稳态信号。这种整体分析法对初始样品中所包含的数千个细胞获得一个平均值。然而这种实验是基于细胞是均匀的假设，而忽略了细胞具有多样性的事实。因此，少数细胞群（用绿色和紫色表示），在元素组成上虽与主类细胞有差异，却没有被体现在结果中，这完美的诠释了辛普森悖论。b）在单细胞ICP-MS方法中，将细胞悬浮液稀释后，在单位时间内仅有一个细胞个体被引入ICP-MS等离子体。每个细胞产生一个独立的离子云，作为信号峰被ICP-MS仪器记录。这种方法允许检测每一个单独的细胞，从而保证了细胞特异性信息的无损获取和保存。简单来说，在单细胞ICP-MS中，细胞是以个为单位进行分析的，可以根据它们不同的分析物含量识别出不同的群体，而不是仅仅产生一个平均值。icpTOF飞行时间质谱法 在飞行时间质谱法（TOF-MS）中，其基本原理是根据离子到达检测器前通过固定长度的飞行管的飞行时间来精确分辨离子。离子束在脉冲加速电压后具有相同的动能，但轻的离子会比重的离子获得更高的速率，进而更早到达检测器。测量所有离子的陆续到达时间可以得到一个连续时间谱，经过简单的校准和换算后可以得到一张全质谱谱图（一般6-280 Th）。TOF质量分析仪的主要优点是：对分析的元素及同位素的数量没有限制，而且全谱数据采集速度快（通常几十微秒就可以获得一张全元素谱图）。这样的快速全谱数据采集能力在处理单一实体（如单细胞）检测时尤其重要，因为单细胞产生的瞬时事件长度很短，一般在200-500微秒区间。 飞行时间技术在单细胞分析领域并不是一个新概念，最初是由Bandura在2009年提出的，其原型机12用于单个细胞的时间分辨分析13，从而为众所周知的 "质谱流式 "领域打开了大门。这项应用使用稳定的稀土金属同位素来标记细胞，从而允许通过其金属标记物来检测相应细胞14。除了展现了生物研究和药物筛选应用中的巨大潜力，质谱流式也被用于检测细菌细胞中的银纳米颗粒15。然而，由于质量检测范围有限（80 Da）和涉及染色的样品制备程序，质谱流式细胞技术无法检测许多固有元素。 与质谱流式不同的，如图2a) 所示的ICP-TOF (TOFWERK AG, 瑞士) 可以测量从质荷比6到280的全谱图16，从而可以覆盖轻质元素，如Na, Mg, P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn等。这些元素是活细胞的固有元素，它们的分布（也被称为细胞离子组17）可以作为细胞发育状态的指标18。例如，磷存在于核酸（DNA和RNA）中，也是ATP、CTP、GTP和UTP等能量化合物的重要成分。钠和钾在电信号的传输中起作用，而锌被不同的生物过程中的多种酶用作催化剂。由于ICP-TOF-MS的同时多元素检测能力，可以在多种元素的相关分析基础上进行指纹识别19。如图2b) 所示，镁、磷、锰、铁、铜和锌被鉴定为被分析藻类的本征指纹元素。不需要标记或染色，即可依据细胞的 "天然 "元素指纹来进行单细胞分析20,21。通过测量特定细胞类型的金属微量元素，则可以获得更细致的指纹信息。例如，海藻细胞富含镁等金属微量元素，镁是叶绿素的核心组成部分，对光合作用至关重要。因此，金属微量元素的组成可以作为一种独特的指纹来明确识别不同的细胞种类。通过测量单细胞的金属元素组分，可更好地了解由金属蛋白和金属酶调节的基本生物过程，从而解密细胞生命周期不同状态22。尽管细胞的生物化学并不完全反映在其离子组上，但通过监测其金属含量的变化，可以确定地获得对细胞状况和生物过程的更深入了解。 通过使用TOF质量分析仪作为检测器，可以动态系统地获得完整的质谱数据，从而可以对发现特定实体本身及其所处环境进行连续或高通量表征。因此在纳米毒理学背景下，人们可以很容易地确定纳米颗粒物是否与细胞相关联。图2：a) icpTOF仪器（TOFWERK AG, Thun,Switzerland）的示意图：在iCAP Q（Thermo Scientific, Bremen, Germany）的框架上搭配一套高分辨率飞行时间质量分析器。因此，ICP-TOF受益于与iCAP Q相同的ICP离子源、离子光学、碰撞/反应池技术和样品引入设备。b) 用48 µ s时间分辩率采集的淡水藻类细胞raphidocelis subcapitata的瞬时信号速率。c) 藻类细胞通常用于毒理学风险评估研究，这里在暴露于金纳米颗粒一段时间后进行分析，以调查其摄取情况。在ICP-TOF的全质量数范围内，可以根据检测细胞的本征元素指纹对细胞进行追踪，并能直接定量测量纳米颗粒物-细胞的关联。icpTOF单细胞分析应用实例 单一实体分析，与批量样品测量相比，能产生信号的质量相对有限，这对仪器灵敏度要求更高。下面的应用案例研究展示了icpTOF S2仪器（TOFWERK AG，瑞士）的性能指标：具有与单四极杆ICP-MS类似的高灵敏度，又可同时快速检测全谱信号，特别适合分析单一实体，如单细胞或纳米颗粒（NPs）等。随着工业和日常生活中纳米颗粒物的广泛使用，纳米安全和纳米毒理学在过去20年一直是深入研究的课题。纳米颗粒物的安全评估研究中的一个重要参数是其在细胞摄取的分析和量化。 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）具有高空间分辨率，它们经常被用于细胞内纳米颗粒物的分析23,24。尽管有令人印象深刻的成像能力，基于电子显微镜方法的一个主要缺点是对样品制备的繁琐要求。此外，由于没有额外的元素定量或自动图像分析，获得的图像是定性的且结果较难被解读25,26。如前所述，单细胞ICP-MS也可用于量化细胞对纳米颗粒物的摄取，根据观察到的信号峰的强度大小，提供与细胞相‘关联’的纳米颗粒数量的信息5,6。这类实验通常有以下三个明显的观察结果： 只检测到纳米颗粒物中的特征元素，表明溶液中存在纳米颗粒物 只检测到细胞固有元素而没有任何纳米颗粒物中的元素，表明细胞并没有与纳米颗粒物相关联 同时检测到细胞固有元素和纳米颗粒物中的元素，意味着两者有关联 根据观察到的相关联的纳米颗粒/细胞峰的频率和幅度，可以确定摄取了纳米颗粒物的细胞的百分比以及与每个藻类细胞相关的纳米颗粒数量的估计值。在理想的情况下，可以根据浓度和暴露时间动态地对海藻细胞和纳米颗粒数量的相关性的进行评估。 在本案例研究中，将海藻细胞暴露在BaSO4（NM-220）溶液中72小时，接着按照Merrifield等人提出的程序进行清洗5，去除未与细胞结合的纳米颗粒。在暴露后并在ISO8692藻类培养基中进行冲洗后27，样品中预计只包含与藻类细胞相关联的纳米颗粒物。随后，样品被储存在15毫升的试剂管中，用锡纸包裹，等待分析。 在使用四极杆ICP-MS进行单细胞的初始研究中，我们发现清洗后的细胞悬浮液中仍存在BaSO4纳米颗粒，如图3a所示。有学者认为未关联的纳米颗粒已经去除，而这些检测到的纳米颗粒是与海藻细胞相关联的。然而由于只测量了一种元素138Ba，并不能完全证实这一猜想。 我们使用单细胞ICP-TOF-MS（见图2a）重复了一个类似的实验。从图2b中我们可以知道被分析的藻类细胞的本征元素指纹，即只有同时检测到Mg、P、Mn和Fe等元素时才被认为检测到了藻类细胞。令人惊讶的是，即使暴露72小时后，BaSO4 纳米颗粒与水藻细胞的指纹信号没有显著关联（图3b）。可以看到，Ba仅与Mg和Fe的信号同时被检测到，而没有水藻的其他指纹信号同时出现。虽然缺失的元素信号强度有可能是低于仪器检测极限，但至少这说明检测到的元素与藻类细胞的本征元素指纹不一致。然而在检测到藻类细胞的指纹信号中，没有观测到Ba元素信号。综上所述，如果没有icpTOF瞬时多元素检测能力，在清洗后细胞悬浮液中检测到的纳米颗粒的Ba信号很容易被误解为是与藻类细胞相关联的颗粒物。图3：a）实验流程图。在样品暴露于纳米颗粒物72小时后，细胞被清洗以去除上清液中游离态的纳米颗粒物。b) 通过使用飞行时间质谱仪重复单细胞测量，可以跟踪细胞的元素指纹，以验证纳米颗粒物信号和细胞信号的是否同时出现。结果显示虽然纳米颗粒物和细胞没有直接关联，但Ba信号与Mg和Fe信号是一起出现的。 这些结果导致了对可能引发该现象的机制的讨论。一个合理的解释是海藻细胞通过释放胞外聚合物物质（EPS）来清除粘附在细胞表面的纳米颗粒物。EPS被认为是影响藻类细胞对纳米颗粒的生物利用率的关键因素28,29。EPS产量的增加可使藻类细胞主动脱落纳米颗粒，从而减轻摄取或吸附到细胞外部，而纳米颗粒仍然以被包含在EPS中的形式存在于溶液中。虽然缺乏关于这种行为的定量数据，但足以解释BaSO4纳米颗粒信号与Mg和Fe信号的契合。当然Fe与Ba信号的同时出现还可以被解释为溶解的Ba与ISO 8692培养基中的EDTA络合在了一起，而EDTA被添加在溶液中以保持Fe的生物可利用率。要回答这个问题，我们使用TEM观察到EPS聚集体中包裹有纳米颗粒（图4）。由于TEM局限于定性分析，再加上EPS结构微妙，这种包裹的确切机制和发生频率很难被量化。然而单细胞ICP-TOF-MS则可以直接对这一现象进行定量分析，而不需要对样品进行复杂的制备，同时还可以在较短的时间内分析更多的藻类细胞及EPS聚集体，提供更可靠的统计数据。此外，单细胞ICP-TOF-MS可以动态地从藻类悬浮液中不间断取样，评估这种清除行为的发生频率与样品浓度和时间的关系，进一步了解藻类细胞和纳米颗粒之间的相互作用。这种利用ICP-TOF研究动态摄取和清除行为的研究思路不仅限于藻类细胞，还可以扩展到纳米医学或纳米生物技术的其他类型细胞，如哺乳动物细胞或细菌。图4：一个藻类细胞（Raphidocelis subcapitata）的透射电子显微镜图像，该细胞之前暴露在银纳米颗粒物中，脱落的细胞外聚合物物质（EPS）含有银纳米颗粒。(由Louise H. S. Jensen和Sara N. Sø rensen提供）。 正如本研究强调的那样，尽管传统的四极杆质谱（sc-ICP-Q-MS）可以测量单细胞，但它最多只能同时测量一种或两种元素或同位素，所以即使检测到纳米颗粒信号也不能100%确定其与细胞直接关联。另外还需要TEM来确定颗粒物是否被藻类吸收在内部或简单附着在细胞外部。然而使用ICP-TOF-MS可以将被暴露在纳米颗粒物中藻类的离子组与对照藻类的离子组进行比较，从而评估它们的状况。这些信息对于从机理上理解海藻细胞与纳米颗粒物的相互作用非常有价值，并可以进一步促进开发以生理学为基础的纳米颗粒物风险评估工具。icpTOF结论与展望 单细胞ICP-TOF-MS是一个新兴的、令人兴奋且快速发展的研究领域。虽然尚需数年时间才能达到质谱流式技术在单细胞多参数分析方面的水平，但ICP-TOF-MS得益于灵敏度的提高和同时全谱检测能力，能够基于元素指纹检测未被标记的细胞，从而为新的实验设计创意提供可能性。例如，除了测量纳米颗粒物和细胞的相关性外，ICP-TOF-MS记录的多元素数据可用于评估细胞在纳米颗粒介导毒性影响下的不同状态。 除了液体样品引入方法之外，也可以使用激光剥蚀(LA)-ICP-TOF-MS进行单细胞分析30,31。通过将制备有细胞的载玻片放在样品台上并使用激光扫描，可以产生单个完整细胞层面上的元素分布二维图像，其中每个像素包含一个完整的全元素谱图。LA-ICP-TOF-MS成像的高空间分辨率对纳米毒理学研究特别有意义，因为它可以观察和定位纳米颗粒物在亚细胞结构中的聚集，以进一步了解和解释各种现象（如摄取、积累和释放纳米颗粒）。 此外，所生成的大量数据可以通过降维技术进行处理，如主成分分析（PCA）或机器学习工具，并提取与细胞状态和类型有关的信息，从而使细胞的分类变得更容易。这在质谱流式工作流程中是常见的处理方法。这项技术不仅限于纳米毒理学研究，还可以扩展到金属组学和细胞生物学中。无论如何，我们将继续努力改进飞行时间质谱ICP-TOF-MS技术，使其在更广阔的应用领域发挥作用。icpTOF致谢作者感谢Olga Meili和Aiga Mackevica校对本文并提供反馈。Lars M. Skjolding得到了PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing项目资助（760813）。感谢Louise Helene Sø gaard Jensen和Sara Nø rgaard Sø rensen允许使用图4中的TEM图像。最后特别感谢Robert Thomas邀请在Spectroscopy杂志中的 "原子视角专栏 "刊登此文。原文链接：Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., Single-Cell Analysis by Inductively Coupled Plasma–Time-of-Flight Mass Spectrometry to Quantify Algal Cell Interaction with Nanoparticles by Their Elemental Fingerprint, Spectroscopy, 2020, Volume 35, Issue 10, Pages 9–16https://www.spectroscopyonline.com/view/single-cell-analysis-by-inductively-coupled-plasma-time-of-flight-mass-spectrometry-to-quantify-algal-cell-interaction-with-nanoparticles-by-their-elemental-fingerprint （请点击左下角“阅读原文”跳转）本文由TOFWERK中国-南京拓服工坊科技编译，结论以英文原文为准。参考文献1 S. J. Altschuler and L. F. Wu, Cell, 2010, 141, 559–563.2 W. M. Elsasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1984, 81, 5126–5129.3 C. Degueldre and P. Y. Favarger, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 2003, 217, 137–142.4 K. S. Ho and W. T. Chan, J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1114–1122.5 R. C. Merrifield, C. Stephan and J. R. Lead, Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 2271–2277.6 F. Abdolahpur Monikh, B. Fryer, D. Arenas-Lago, M. G. Vijver, G. Krishna Darbha, E. Valsami-Jones and W. J. G. M. Peijnenburg, Environ. Sci. Technol. Lett., 2019, 6, 732–738.7 I. L. Hsiao, F. S. Bierkandt, P. Reichardt, A. Luch, Y. J. H

质谱技术在体外诊断中发挥着重要的作用，其中基于LC-MS/MS的三重四级杆质谱主要用于药物、维生素D、新生儿遗传代谢物、氨基酸等小分子的定量生化检测，国内外多款型号的LC-MS/MS获得了医疗器械注册证。另一方面，用于大分子检测的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）也逐渐应用于临床，多款用于微生物蛋白指纹图谱检测的MALDI-TOF质谱获医疗器械注册证，并在临床微生物鉴定中发挥着重要的作用。此外，用于核酸分析的MALDI-TOF系统也逐渐进入体外诊断领域。人体血清多肽和蛋白指纹图谱与疾病的发生和发展密切相关，国际上大量的研究机构一直在致力于该领域的研究和临床应用。近日，汇健科技首台（套）用于血清多肽和蛋白指纹图谱检测的ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪正式获得NMPA医疗器械注册证（浙械注准20242221307）。此次获批的ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪由质谱仪主机（离子源模块、检测器模块、飞行管、机架模块、外壳、真空泵）和软件组成，产品基于MALDI-TOF方法，结合配套试剂可用于人体血清样本中多肽或蛋白指纹图谱的采集，是国内首台（套）用于血清多肽或蛋白指纹图谱分析的临床质谱仪。仪器针对性地根据血清多肽分子量进行了检测区域内(m/z680~18600Da) 信噪比、分辨率、出峰谱型的调校，严格控制仪器台间变异系数。该质谱仪在注册审评前经过了严格的临床研究。临床试验采用随机、盲法、配对的临床试验设计。收集受试者促凝全血分离的血清样本并进行编盲，受试者血清样本经配套试剂预处理后用ClinMS-Plat® I飞行时间质谱仪进行多肽及蛋白指纹图谱检测，输出分析结果。三家临床试验机构对受试者样本在待考核仪器上的检测结果与金标准相比，统计分析结果显示灵敏度为91.94%（P=0.95，置信区间87.48%-94.91%），特异度91.14%（P=0.95, 置信区间 86.83%~94.13%），诊断符合率91.52%（P=0.95， 置信区间 88.57%~93.76%）；Kappa值为0.8300。由于多肽与蛋白组学信息在疾病诊断中具有重要的价值，因此，ClinMS-Plat® I的获批在体外诊断领域具有重要的意义。ClinMS-Plat® I质谱仪与配套试剂盒（Bio-pSi® 系列）使用，单次检测可获得包含数百个血清多肽分子的指纹图谱。汇健科技结合人工智能算法构建了包含数万例肿瘤人群队列样本、数十万例次检测数据的人工智能判别模型（汇健智云® ）。未来，该款型号的质谱仪将与诊断试剂、AI分析软件三者共同组成一整套体外诊断分析系统（下图），可用于各种肿瘤、泌尿系统疾病，神经系统疾病等多种疾病筛查、辅助诊断和复发转移评估等领域。ClinMS-Plat® I 是一款具有卓越性能和创新功能的高端医用质谱，具有如下优势：快速：独特的多肽富集技术，自动化批量检测，96个样本全流程仅需2小时；精准：多肽及蛋白指纹谱检测多个标志物，相比单一或少量标志物组合，结果更可靠；稳定：通过质控技术有效控制多肽及蛋白质谱峰强度变异系数，结果稳定性、重复性高；灵敏：相关多肽检测限可达fmol/μL级别。ClinMS-Plat® I曾入选工信部人工智能医疗器械（智能辅助诊断产品方向）创新任务榜单，是2022年质谱领域唯一进入榜单的项目；同年入选了浙江省首台(套)产品工程化攻关重点项目的高端医疗装备；2023 年入选“浙江省制造业首台（套）重点领域（高端医疗器械）关键技术指标清单”。汇健科技也与省内多家知名临床医院合作研究多肽组学技术在临床诊断中的应用，获得了多项浙江省重点研发计划和浙江省“尖兵领雁”计划的支持。我们相信，ClinMS-Plat® I的推出将推动多肽和蛋白组学在体外诊断领域的应用。我们将竭诚为临床机构、研究机构和IVD企业提供优质的创新质谱产品和服务，并期待与行业友商携手合作，在ClinMS-Plat® I平台上开发具有重要临床价值的诊断试剂，共同开创组学技术在精准医学中的应用，为人类健康做出贡献！延伸阅读1. 血液循环多肽（BCP）是目前液体活检最理想的标志物之一多肽是分子量为0.2~20KD的蛋白，主要由RNA上短的开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）翻译或者组织蛋白在蛋白酶的作用下切割产生，处于基因调控网络和蛋白作用网络下游。其种类以及包含的生物学信息更加丰富，能迅速反应生物体内“正在发生的变化”。大量研究表明：在肿瘤发生发展过程及肿瘤细胞的迁移过程中，肿瘤微环境的多肽会发生片段长度、片段种类、糖基化修饰、磷酸化修饰等变化，通过质谱仪的检测可敏感地指示多肽指纹图谱的变化。此外，肿瘤组织高压和血管的高通透性，促使产生的低分子量肿瘤相关特异性多肽可快速、高效进入血液循环系统，使得血液循环多肽（Blood circulating peptides, BCP）包含了组织癌变信息，通过检测分析BCP指纹图谱可早期发现癌症的发生和发展。此外，BCP检测技术在阿兹海默症、呼吸道感染、泌尿系统疾病、内分泌系统疾病中也将发挥重要的应用。血液样本中，多肽含量极其微量，在质谱检测中容易受到高丰度蛋白的干扰，此前SELDI® 芯片，ClinProt® 磁珠等产品也曾用于血液多肽的提取和捕获。汇健科技创始团队从2012年开始发明了Bio-pSi® 微纳颗粒，实现了血清多肽的高效捕获，并在MALDI-TOF上呈现高稳定高灵敏的血清多肽指纹谱信号。2.飞行时间质谱工作原理飞行时间质谱(TOFMS)是一种高分辨率的质谱技术，广泛应用于物质分析领域。TOFMS工作原理可以分为离子化、加速和飞行三个步骤。具体来说，它基于不同化合物的质量-电荷比(m/z)的差异，通过高电压脉冲使其形成离子，然后引入到一个带有电场的追加管道中。在追加管道内，各种离子被加速并飞行到检测器处，到达时间取决于其质量和速度。检测器收集到的信号产生一个质谱图，其中离子信号的强度与m/z值呈正比。此外TOFMS还需要配合数据处理软件来分析和解读得到的质谱图。这些软件将质谱图转化为离子的m/z值和相对强度，从而识别不同的化合物。质谱图中每一个峰都对应着一个化合物的离子，通过比较不同样品之间的质谱图，可以确定它们之间的差异和相似性。参考文献Julia Tait, Lathrop,Douglas A, Jeffery,Yvonne R, Shea et al. US Food and Drug Administration Perspectives on Clinical Mass Spectrometry.[J] .Clin Chem, 2016, 62: 141-147.

近日，来自瑞士洛桑联邦理工学院医学图像处理实验室和神经假体研究中心的 Enrico Amico 教授及其团队，发表了一项新的研究，表明人类大脑同样具有独一无二的活动特征，即“大脑指纹”。同指纹识别一样，通过大脑“指纹”也能精准识别不同个体。　　同时，研究人员还证实，大脑独一无二的活动特征最先出现在眼球运动、视觉感知相关的感觉区域，随后出现在与复杂认知功能相关的额叶皮层区域。而阿尔兹海默病等神经退行性疾病患者随着疾病进展，大脑“指纹”特征似乎会逐渐消失。　　对此 Amico 教授表示，“我们的研究表明，只需要 1 分 41 秒就能获得人类大脑活动的“指纹”信息，这一信息最先出现在大脑视觉相关的感知区域，随着时间的推移，也会出现在复杂认知相关的额叶皮层区域。未来，我们或许可以通过大脑‘指纹’监测来筛查潜在神经退行性疾病患者、自闭症患者、中风患者、甚至成瘾的患者。”　　相关研究以“When makes you unique: Temporality of the human brain fingerprint ”为题发表在最新一期的 Science Advances 杂志上。　　每个人都有一个与众不同的大脑　　17 世纪中期，意大利著名组织学家兼医生马塞洛马尔皮吉(Marcello Malpighi)，首次观察到人体指尖上有明显的纹路和汗腺。这一观察结果为后续的指纹与个体识别技术奠定了基础。　　如今，我们已经知道，每个人都有独一无二的指纹，指纹信息已经成为了人类身份认证的重要依据，在人类生活中被广泛应用。例如手机指纹解锁、指纹门禁打卡、刑事案件侦破等等。显然，指纹识别技术的出现让我们的生活变得更加快捷、更方便。　　(来源：Pixabay)　　然而，经常看电影的小伙伴们可能会发现，指纹是可以被盗取的。因此，近年来，人们也研发出了一系列诸如视网膜识别、人脸识别等技术，用于指纹识别的补充。　　2015 年的时候，Finn 等人首次提出人类大脑存在特异性这一理念，并通过功能核磁共振成像技术(fMRI)证明，仅计算人类大脑功能连接，就能找到大脑“指纹”。　　简单地来说，fMRI 是通过测量神经细胞活动时所引起的血液氧气含量变化，来观察大脑不同区域的活动情况，可以像照相机一样记录大脑的活动状态。　　通过扫描出来的 fMRI 图像可以得到每个人的连接矩阵，由于不同的生活经历和后天环境，每个人大脑内部连接的方式都不一样，所以可以根据连接矩阵来判断是否为同一人。　　2016 年的时候，来自卡耐基梅隆大学的科学人员采用了五个数据库的数据，通过使用功能性核磁共振成像分析了 699 个人脑的连接图谱。　　(来源：scitechdaily)　　随后，该团队共开展了 17000 多次实验，最终证明，通过大脑功能核磁共振扫描，的确可以找到每个人独特的大脑“指纹”，并且再次扫描仍旧能够完美复现，确认身份。研究人员还发现，就连同卵双胞胎的大脑之间也存在这种区别。扫描结果显示，同卵双胞胎的大脑结构连接模式只有 12% 是相同的。　　对此，卡耐基梅隆大学的心理学助理教授提摩西威尔斯迪南(Timothy Verstynen)表示，“研究结果证实了神经科学领域的一项假设，即每个人大脑中的连接模式都是独一无二的。这说明你的生活经历可以在大脑的连接模式中有所体现。”　　大脑“指纹”获取仅需 1 分 40 秒　　近年来，随着大脑“指纹”的概念得到证实，从人类大脑功能连接数据中提取“指纹”已成为神经科学的一个前沿方向。　　此前的研究虽然通过对大脑神经功能连接数据进行分析，证实了大脑“指纹”的存在，且只需两次 fMRI 扫描就可以准确匹配受试者。但是，到目前为止，绝大多数科学家都是通过长时间的 MRI 扫描来获取大脑“指纹”。　　这些研究没有解释清楚，大脑指纹究竟是如何产生的?又是何时产生的?　　为了找到答案，Amico 教授带领的研究团队利用人脑连接的时间动力学，使用动态大脑功能连接技术，来探索大脑“指纹”产生的时间问题，即大脑指纹是何时产生的，在多长时间内产生，哪些大脑区域对此负责。　　研究结果显示，人类大脑最佳的指纹出现在测试开始的200秒左右。不过，最快仅需 1 分 40 秒，就能成功获取人类大脑的“指纹”，且大脑指纹最先出现在大脑中的感觉区域，也就是与眼球运动、视觉感知和视觉注意力相关的区域。随着时间的推移，与认知功能相关的额叶皮层区域也可以揭示人类大脑的独特信息。　　(图 | 大脑“指纹”(来源：Enrico Amico))　　此外，根据初步研究结果，某些神经退行性疾病，例如阿尔兹海默病等，随着疾病的进展，大脑的“指纹”特征会逐渐消失，通过大脑功能连接来识别个体身份会变的越来越困难。　　最后，通过元分析调查，研究人员证实，大脑指纹的产生与人类行为密切相关，不同行为会在不同的时间，激发不同大脑区域的“指纹”特征，二者之间存在复杂的梯度关系。也就是说，大脑“指纹”具有随时间波动的特征。　　对此，Amico 教授表示，“我们的研究证明，大脑‘指纹’特征具有明显的波动性，疾病等各种因素均会影响大脑‘指纹’的出现。据此我们可能通过大脑‘指纹’监测中枢神经系统疾病或其他诸如中风等可能影响中枢神经系统的疾病。”

溢油事故：超级杀手 　　“据不完全统计，1976～2006年，我国沿海平均每4天发生一起溢油事故，其中，溢油量在50吨以上的溢油事故60多起。”国家海洋局北海环境监测中心主任高振会告诉记者，“随着我国对外开放和海洋经济的迅速发展、海洋石油勘探开发规模不断加大、海上石油运输日益繁忙，加之我国未来对石油需求的不断增加、油运市场的不断壮大，我国海域可能是未来溢油事故的多发区和重灾区。海上溢油事故正逐渐成为十分敏感的问题。” 　　海洋溢油被称为海洋生态环境的超级杀手，是我国近海经常发生的重要环境灾害之一。随着我国经济的不断发展，各类油污染事件呈上升趋势，发生的频率与风险正日益加大，这给我国海洋生态环境、生态资源及人民群众带来了重大损失。 　　高振会举例说，2002年，一艘装载8万吨原油的马耳他籍“塔斯曼海”轮船在渤海湾发生撞船事故，大量原油泄漏，经过评估，这起事故给我国带来的环境经济损失达1亿多元。除此之外，各种地沟油、加油站漏油、发电厂及机修厂漏油也是油污染的主要来源，而它们直接危害到周围居民的健康。 　　发展，迫在眉睫 　　溢油源的确定和损失评估是溢油事故处理的重要依据，因此，发展溢油鉴别与损害评估技术越来越迫切。 　　“海洋溢油具有突发性、偶然性和瞬时性，加之其在海洋环境中的复杂变化，使得其损害的对象也十分广泛。但目前我国缺乏专门的海洋溢油科研平台，部分基础研究成果零散分布，缺乏有效的海洋溢油快速鉴别与损害评估技术，给查找肇事者、有效保护我国海洋生态环境带来诸多困难。”高振会告诉记者，面对我国沿海经济的迅速发展，我们应该逐步开展以溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响评估、溢油现场处置与生态修复技术为重点的研究与应用示范工作，从而指导我国海洋溢油环境保护工作。 　　针对溢油事故频发及其对海洋环境的巨大损害，目前国际上很多国家和地区都建立了相关的专业研究机构，如美国早在1978年就在海岸警备队成立了油品鉴别中心实验室 欧洲的比利时、丹麦、德国、挪威、葡萄牙和英国等6个国家的研究机构也于1983年在对油类分析研究的基础上，建立了欧洲海上溢油鉴定系统，后经过两次修订于1992年被《波恩协议》所接受，作为《波恩协议》内部溢油鉴别的推荐方法。这些机构在溢油方面开展的研究成果，不仅促进了海洋溢油相关技术的发展，并在海洋行政管理中发挥了重要作用。而我国在这方面却一直落后于这些发达国家。 　　我国也应时代发展的需要，于2007年在国家海洋局北海分局建立了我国第一个溢油鉴别与损害评估技术重点实验室，促使海洋科学技术研究及成果转化与海洋行政管理的结合。 　　油指纹鉴别技术是时代之需 　　溢油鉴别与损害评估技术重点实验室通过溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响、溢油应急处置及生态修复等方向与多学科交叉研究，深入了解海洋溢油的特征和规律，准确查明各种溢油来源，对其造成的海洋生态环境损害作出客观评估，为修复受损的海洋生态环境、发展海洋突发事件研究的理论体系、发展相应的高新技术提供技术平台，为我国海洋减灾防灾和维护国家海洋权益提供科学依据。该实验室以溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响和溢油现场处置与生态修复技术为主要研究内容和方向。 　　高振会向记者介绍，这些技术中油指纹鉴别技术至关重要。 　　该技术最早始于20世纪60年代，美、日等国家在70年代相继推出标准方法，北欧标准也在80年代颁布。近些年来，随着技术的发展和研究的不断深入，各国都在不断完善自己的溢油鉴别体系，并建立起了自己的油指纹库，我国也正在着力建设自己的标准油指纹库。 　　高振会解释说，所谓的油指纹鉴别就是基于油品指纹的差异性，通过对溢油和可疑溢油源油样的“油指纹”进行比对，从而实现溢油源的排查和确认。 　　众所周之，原油是由上千种不同浓度的化合物组成，这些化合物通过不同的分析检测手段获得不同的信息，如利用色谱获取的组分信息、利用光谱获得的各种光谱特征，这些信息就是反映油品特征的油指纹。 　　油指纹的差异性主要受到3个方面因素的影响：首先，原油的形成和聚集过程中的因素，包括原油生源岩本身的有机质特征、热环境以及原油在地层和油井内的运移 其次，原油通过不同的炼制过程获得的成品油，因为炼制过程不同，不同的需求，以及运输、储存等过程的不同，不同成品油的油指纹不同 最后，油品溢出到环境中后的风化和混合，不同的风化过程、不同的环境背景和环境中其他烃类污染源带来的混合，油指纹也会发生不同程度的变化。 　　记者了解到，为提高溢油鉴定能力，为海洋行政执法管理提供科学依据，国家海洋局北海分局建立了气相色谱、气相色谱—质谱、红外光谱、荧光光谱及物理方法等一套国际先进的油指纹库建设体系和多手段逐级鉴定体，承担并完成了油指纹库建设体系及关键技术研究。 　　关键之处显身手 　　“在我国科技工作人员的努力下，在认真梳理、总结多年工作成果并广泛借鉴国内外先进经验的基础上，我国现已完成了国家标准《海面溢油鉴别系统规范》的制定。该标准是在行业标准部分内容的基础上，广泛吸收《欧洲溢油鉴别系统》(NT CHEM 001，1991)和美国ASTM相关标准中先进的油指纹鉴别技术，研究石油指纹的化学分析方法、溢油鉴定程序和判定方法，较之前行业标准已经有了质的飞跃，溢油鉴定流程方面实现了与国际接轨。”高振会高兴地对记者介绍。 　　高振会进一步补充说，这些技术目前已经得到了很好的应用，积累了较丰富的实践经验。如长岛海域油污染事件鉴定、埕岛海域油污染鉴定、“塔斯曼海”轮溢油鉴定、威海“恒冠36”轮溢油事件鉴定、绥中36-1油田F31井溢油污染鉴定、黄骅滩涂溢油鉴定、黄岛溢油鉴定等几十起溢油事故鉴定中，这些技术都发挥了关键性作用。尤其是2006年“长岛海域油污染事件”中，北海分局北海监测中心基于油指纹鉴定技术，排除了多种溢油嫌疑，成功地确定溢油来源，为事件的处理提供了有力证据。

仪器信息网讯 由新型冠状病毒(SARS CoV-2)引起的新冠肺炎疫情仍在继续，严重威胁着全球公众健康。截至2021年4月，全球新冠肺炎确诊病例累计已超过1.282亿例。故迅速检测该疾病、及时隔离受感染个体显得尤为重要。目前广泛使用的基于聚合酶链式反应(PCR)和免疫分析的检测方法存在假阴性和诊断延迟的问题。因此，迫切需要高准确度、快速高通量的新冠肺炎检测方法用于大规模人群筛查。重庆市人民医院、复旦大学和国家蛋白质科学中心(北京)等单位的研究团队合作发展了一种基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)的血清多肽指纹图谱分析方法，以高效检测新冠肺炎。该方法准确、成本低、通量高、样品消耗少(一次检测仅需5 μL血清)，不需要苛刻、洁净的检测环境，且操作简便，对于非专业人员非常友好。此外，血清样本的采集很大程度降低了采样人员的暴露风险。因此，该方法在大规模人群筛查、常规检测和诊断应用方面具有巨大潜力，有望在疫情控制中发挥重要作用。相关研究成果近期作为封面文章发表在 Analytical Chemistry 期刊上。点击图片阅读论文　　研究团队首先采用MALDI-TOF MS分析了146例新冠肺炎患者和152例对照病例(包括73例临床症状相似的非新冠肺炎患者、33例结核病患者和46例健康人)的血清样本。使用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和交叉验证递归特征消除(REFCV)共3种机器学习方法对测试集(198个样本)中的血清多肽谱图进行特征峰筛选，筛选出25个峰作为新冠肺炎和对照组之间的差异特征峰。　　图1. 基于血清多肽指纹图谱的新冠肺炎快速筛查诊断模型的建立流程　　随后，利用逻辑回归(LR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、朴素贝叶斯(NB)、梯度增强决策树(GBDT)、K-最近邻(KNN)、决策树(DT)和自适应增强(Adaboost)共8种机器学习方法，以这25个特征峰构建用于新冠肺炎筛查诊断的分类模型。并绘制了已构建的不同机器学习模型的接收器工作特性(ROC)曲线，使用曲线下面积(AUC)评估分类器的性能。由结果可知，所有模型的AUC均高于0.99。其中，LR、SVM、RF、GBDT、DT和Adaboost模型的AUC为1。　　图2. 基于多种机器学习算法的新冠患者血清多肽指纹图谱差异特征峰筛选　　紧接着，在独立于特征峰筛选和模型生成的测试集(100个样本)中测试了25个特征峰的分类效果，获得了最佳的分类模型—LR模型，该模型在识别新冠肺炎患者方面显示出98%的敏感度、100%的特异度和99%的准确率。　　图3. 在100例测试集中使用基于机器学习的分类模型鉴定新冠肺炎患者　　研究团队进一步通过血清样本的蛋白质组学分析对25个特征峰进行注释，25个特征峰中有15个被鉴定为完整蛋白质或蛋白质片段。经分析，这15个蛋白涉及淀粉样纤维形成、中性粒细胞脱颗粒、结核分枝杆菌感染、体液免疫反应、受体介导的内吞、急性炎性反应和MAP激酶活性调节等过程。其中，中性粒细胞脱颗粒及急性炎性反应相关蛋白的富集变化已在其它新冠肺炎的组学研究中被报道。　　在这项研究中，新冠肺炎患者血清的取样时间从症状出现起3至28天不等，涵盖了相对较长的疾病进展期。所研究的对照组由近一半具有相似临床症状的非新冠肺炎患者(共73例)、33例结核病患者和46例健康人组成。从非新冠肺炎个体中，尤其是具有相似症状的非新冠肺炎患者中筛查新冠肺炎患者一直以来都是新冠诊断的难题，意义重大。本项研究中样本的长期疾病进程覆盖、对照组样本组成的多样化均显示本方法在新冠肺炎患者快速筛查中有巨大应用前景。　　论文并列第一作者为颜令硕士、易佳博士、黄长武主任技师和张剑博士，乔亮研究员、孙薇副研究员及廖璞教授为共同通讯作者。该项目得到了国家自然科学基金委员会(National Natural Science Foundation of China)、中华人民共和国科技部(Ministry of Science and Technology of the People' s Republic of China)和北京市科委(Beijing Municipal Science & Technology Commission)的支持。

“一斗穷、二斗富，三斗四斗卖豆腐… … ”俗语中，指纹上的“斗”（圆圈形纹路）和“簸箕”（非圆条纹）隐藏着智慧和富贵的密码，甚至决定着一个人的穷达。复旦大学与中国科学院上海营养与健康研究所等科研团队的一项新研究表明，指纹虽无关“穷达”，但或许隐含着健康信号，皮肤纹路受关键肢体发育基因影响，与生长发育及疾病有关。1月7日，相关研究在2022年第一期《细胞》上发表，有助于更好地解密人类基因和表型特征之间的联系。奇妙的手指“图案”指纹是存在于手指皮肤上的凹凸纹路，因为司空见惯，其背后的基因密码并未得到重视。“一开始，着手开展这项工作纯粹是出于好奇。”论文共同通讯作者、中国科学院上海营养与健康研究所研究员汪思佳告诉《中国科学报》，“但我们后来发现，指纹模式与肢体生长基因有关，而肢体生长对胎儿发育至关重要。”随着研究的深入，科学家发现待解的谜题越来越多：人类的指纹花纹是如何形成的？何种基因在其中发挥了主导作用？指纹这类表型的形成是否存在某种生物学机制？ 为解开这些谜团，汪思佳团队和爱丁堡大学Denis Headon教授团队、复旦大学金力院士团队联合国内外十余家科研机构，对此展开深入研究，通过对较大样本人群进行分析，精确量化了多种族群体的指纹花纹。他们分析了几百万遗传位点和指纹花纹之间的关系后发现，人类肢体发育相关基因在指纹花纹表型的形成中发挥了关键作用。“指纹的形状——无论是斗还是簸箕，均受到负责肢体发育的基因的影响。”汪思佳说，“这是多种表型相互关联并受相同基因影响的典型案例。” 指纹图案通常被分为3种类型：弓型、环型和螺旋型。胎儿形成3个月后，这些“沟”和“脊”开始在手指和脚趾上形成。科学家怀疑，指纹的进化可能有助于抓取物体和感知其纹理，但这些图案究竟是如何形成的却不得而知。基因“掌控”指纹为弄清指纹花纹表型与哪些基因相关，其背后有着怎样的遗传学机制，研究人员从位点与指纹花纹表型相关的遗传变异入手，面向23000多例个体进行全基因组关联扫描与多群体荟萃分析，从中识别出43个与人类指纹花纹相关的遗传基因座。“我们观察到，这些基因显著富集在肢体发育与形成的相关通路，而非皮肤发育相关通路。”汪思佳说。这一发现令团队欣喜不已。为验证这些发现，研究人员基于小鼠动物模型和人胚胎组织的实验观察，发现人类胎儿组织从肢体发育到皮纹形成的系列过程中，支持EVI1基因发挥塑造四肢和手指作用的正是表达于肢体发育期的间充质细胞，而非皮肤发育期的上皮细胞。这进一步与研究结论相印合：指纹相关基因恰通过调控肢体发育来影响指纹花纹的形成。通过多表型关联分析，研究人员发现指纹花纹与手指长度比例间紧密相关，二者共有相同遗传基础。如小指相对越长，掌长相对越短，双手斗形花纹越多；而食指远端指节（指纹形成处）相对越长，斗形花纹则越少。新范式带来“导航图”“我们不知道基因是如何形成指纹图案的，但它可以由胚胎组织掌垫上的生长力量来决定，掌垫在不同指纹模式的形成中起着重要作用。”论文第一作者之一，复旦大学人类表型组研究院、生命科学学院博士后李金喜说，“随着胎儿手部的生长，手掌和手指会伸展拉长。例如，这些力可以把一个螺旋纹路变成一个环。”“值得注意的是，以前的研究已经表明，EVI1与白血病患病风险有关。”汪思佳举例说，“科学界已经发现不同的皮纹表型与许多先天遗传性疾病之间的关联。比如，唐氏综合征患者可能会有断掌、足拇趾弓状球纹等特征。”汪思佳认为，该研究为肤纹与人体其他表型与疾病的关联研究提供了重要理论基础，有望打通宏观与微观表型的联系与作用机制，使“看手相识疾病”成为可能。目前，汪思佳团队正和复旦大学附属儿科医院等医疗机构合作，希望将相关研究成果尽早运用在新生儿先天性疾病的早期筛查中，实现早诊断、早治疗。“这是人类表型组研究的经典案例，很好地体现了人类表型组学作为一种新范式，具有创新策源的重大科学意义。”论文共同通讯作者，中国科学院院士、复旦大学教授金力对《中国科学报》说。目前，来自不同机构的中国科学家团队经过通力合作，基于复旦大学在上海开展的800余人、每人测量近3万个表型的队列研究，已经初步绘制出全球首张“人类表型组导航图”，发现了150余万个强关联，其中跨领域强关联占39%，大部分是科学界首次发现。https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.12.008

在现代生物医学研究中，流式细胞术（Flow Cytometry）已经成为不可或缺的分析工具。它能够通过分析单细胞的多参数特性，揭示细胞间的复杂异质性。而在这一领域，流式细胞指纹（Flow Cytometry Fingerprint）作为一种前沿技术，正在为我们揭示细胞微观世界的更多奥秘。本期，我们跟随贝克曼库尔特一同探究流式细胞指纹，特别是在纳米流式领域，CytoFLEX nano凭借其独特的技术优势，正在引领这一领域的进展。 什么是流式细胞指纹？流式细胞指纹是指通过流式细胞术获得的细胞或颗粒的特定光学特征，这些特征包括散射光和荧光信号。每一种细胞或颗粒都有其独特的指纹图谱，这些图谱反映了它们的物理和生物化学特性。通过对这些指纹图谱的分析，研究人员能够识别并分类不同类型的细胞，甚至可以在同一细胞群体中发现不同的亚群。传统纳米流式在细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）领域的挑战尽管流式细胞术在细胞分析中取得了巨大进展，但在传统纳米流式领域仍面临一些独特的挑战。一个主要问题是缺乏免疫分型的共识，并且同时检测的荧光信号非常有限。目前，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）亚群的研究还在起步阶段，并没有像免疫学中那样成熟。免疫细胞可以通过多色免疫分析，利用不同的CD分子的表达谱型（指纹）去定义其亚群，但在EV的研究中，类似的标记和分类标准尚未建立,并且相较于免疫细胞，EV有着更丰富的多样性，可供标记的潜在靶点也更多。 CytoFLEX nano的突破2024年3月份发布的CytoFLEX nano作为一款先进的纳米流式细胞仪（查看：3i流式新品|贝克曼库尔特发布CytoFLEX nano纳米流式分析仪），通过结合散射光和荧光信号的综合分析，显著提高了检测的准确性和灵敏度。CytoFLEX nano纳米流式分析仪品牌：贝克曼库尔特型号：CytoFLEX6荧光通道检测能力，实现精准指纹描述CytoFLEX nano能够同时检测6 个荧光通道，提供更加全面和详细的EV荧光指纹信息。5散射光通道检测能力，释放无限潜力CytoFLEX nano分析仪通过提供5个侧向散射通道扩展了您的研究可能性。通过分析不同散射的比率来研究新群体，而无需依赖染料进行鉴定或分离。这种创新方法不仅提高了实验的灵活性和精度，还为细胞外囊泡研究提供了新的可能性和洞察力。CytoFLEX nano分析仪无疑是未来EV多样性研究的重要工具。高灵敏度，确保捕捉每一个潜在的实验现象与信号在一个细胞外囊泡（EV）上，可能只有10个抗原的拷贝，而目前的流式细胞仪无法测量如此少量的抗原。CytoFLEX nano流式细胞仪的主要优势在于其改进的散射和荧光灵敏度，使得可以测量更小的颗粒并检测低密度的抗原。高阶算法应用：利用Cytobank解析EV“指纹”高阶算法的引入为细胞外囊泡（EV）研究带来了一定的变化。Cytobank平台提供了一系列强大的高阶数据分析工具，如ViSNE、FlowSOM、SPADE和CITRUS，这些工具能够高效解析流式细胞数据，揭示复杂的生物学特征。这些高阶算法在解析EV“指纹”中的应用，使得研究人员能够更精准地解析流式细胞数据，发现传统方法难以识别的细微差异。例如：癌症诊断：利用ViSNE分析癌症患者血液中的EV，发现特定的EV亚群与癌症类型和阶段相关联，为早期诊断和个性化治疗提供了新的生物标志物。心血管疾病研究：通过FlowSOM聚类分析心血管疾病患者的EV数据，识别出与疾病进展相关的特定EV亚群，为疾病机制研究提供了重要线索。免疫监测：利用SPADE分析免疫治疗前后患者的EV变化，揭示免疫反应的动态过程，为评估治疗效果提供了新的视角。差异分析：使用CITRUS对不同病理状态下的EV进行差异分析，发现与疾病相关的特定细胞亚群，帮助识别潜在的生物标志物。von Lersner, Ariana K., et al. "Multiparametric single-vesicle flow cytometry resolves extracellular vesicle heterogeneity and reveals selective regulation of biogenesis and cargo distribution." ACS nano 18.15 (2024):10464-10484.所见即所得，利用CytoFLEX SRT实现分选与分析的相互验证。CytoFLEX nano不仅让研究人员能够在EV分析阶段实现“所见”，更通过CytoFLEX SRT的精确分选功能，将这些识别出的EV亚群进行进一步的分选和深入分析，实现“所得”。这种协同工作流程，确保了数据的准确性和可靠性。CytoFLEX nano与CytoFLEX SRT的结合，为EV研究提供了一个强大的工具组合。前者通过高灵敏度的多通道检测，实现对细胞群体的初步识别；后者则通过精准的分选功能，对这些群体进行进一步的验证和分析。这一协同工作流程，使研究人员能够在分子水平上揭示EV的复杂特征和生物学功能，开拓新的研究领域和应用前景。通过这种多种方法的联动，科学家们能够更全面地理解EV的特性，从而在疾病诊断、治疗和预防中发挥更大的作用。CytoFLEX nano和CytoFLEX SRT的完美结合，真正实现了分选与分析的相互验证，尽可能捕捉到每一个潜在的EV亚群。John Tigges, DirectorFlow Cytometry Core Facility and Center for Extracellular Vesicle Detection, Beth lsrael Deaconess Medical Center“Having all these scatters at hand together with the greater sensitivity gives you the power to ask, what could I do now?lt opens up new research possibilities.“拥有这些散射通道以及更高的灵敏度，让你可以问自己，我现在还能做些什么?这开启了新的研究可能性。” 数据示例通过流式分选验证散射光流式细胞指纹的真实性在细胞外囊泡（EVs）的研究中，准确识别和表征其特性是至关重要的。使用CytoFLEX Nano流式细胞仪，我们能够通过高灵敏度的散射光检测捕捉到EVs的初步指纹信号。然而，为了验证这些散射光指纹的真实性，我们进一步利用CytoFLEX SRT进行精确分选。通过分选前后的对比分析，并使用标准微球验证散射光信号的差异，我们确保了这些指纹的准确性和可靠性。使用CytoFLEX SRT对在CytoFLEX Nano上观察到的不同散射差异信号进行分选，并通过回测确认这些差异的真实存在。同时，CytoFLEX SRT的精确分选功能也得到了验证。 结语CytoFLEX家族和Cytobank的结合，为细胞外囊泡（EVs）研究提供了一个强大且全面的分析工具组合。通过纳米流式细胞术，研究人员能够捕捉到EVs的复杂指纹信号，并通过精确分选技术，进一步验证和深入分析这些信号的真实性。这种多方法学联动，不仅提高了数据的准确性和可靠性，还揭示了EVs在不同生理和病理状态下的潜在作用。高灵敏度的散射光和荧光检测能力，加上Cytobank平台的高阶算法，使得研究人员能够更全面地理解EVs的特性，从而在疾病诊断、治疗和预防中发挥更大的作用。通过这些先进技术的应用，EVs研究已经进入了一个新的纪元，开创了更多的研究领域和应用前景。CytoFLEX nano和CytoFLEX SRT的完美结合，为现代生物医学研究带来了前所未有的便利和创新。未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步和应用的不断深入，流式细胞术将继续在EVs研究中发挥关键作用，为生命科学的探索开辟更多可能性。贝克曼库尔特CytoFLEX SRT桌面型流式细胞分选仪品牌：贝克曼库尔特型号：CytoFLEX

2008年，TA仪器正式全球同步推出ARES-G2高级流变拓展系统。它不是普通的流变仪，它是最纯粹的流变学测试系统： 全球唯一实现非线性流变测量 全球唯一能做材料指纹鉴定的流变仪 全球唯一采用三段可调式传感器，实现更大的量程 TA仪器资深应用科学家姚明龙博士亲临，为您剖析何为“指纹流变学”及其在聚合物研发中独特的应用。 时间：2009年4月22日(星期三)9:30 – 15:00 地点：上海如家和美酒店 一楼会议室 (上海市张江高科园区蔡伦路782号) 特邀主讲人：Dr. 姚明龙 (TA仪器 资深应用科学家) Dr. 李润明 (TA仪器 技术支持) 日程： 9:00～9:30 签到 9:30～12:00 “指纹流变学”的意义及其应用I 12:00～13:00 午餐 13:00～15:00 “指纹流变学”的应用 II 15:00～15:30 问题解答 15:30 研讨会结束 会议提供免费工作午餐和资料。 TA公司诚邀您参与此次活动，相信一定可以使您得到最为实用的收益！ 如贵公司有兴趣参加，请填妥以下回执，传真或E-MAIL至我司市场部专员王冬妮收，我们会尽快和您联系。 如有疑问，请随时与王冬妮小姐联系，谢谢！ 电话：800 820 3812 / 021-64956999 传真：021-64951999 E-Mail: vwang@tainstruments.com 有关“TA世界学苑”系列活动的介绍，请登录www.tainstruments.com.cn获悉详情

日前，天津大学李振、谢育俊团队成功研发新型指纹显影剂，可实现高质量指纹图像显影，为身份认证、案件侦办带来新思路。相关成果发表于国际期刊《先进材料》。指纹识别技术目前已经广泛应用于刑事侦查、身份识别等领域。“指纹三级特征”是从指纹纹路进一步提取的微观细节特征，如指纹脊的宽度、形状、指纹脊上的汗腺分布以及间距等。在实际刑侦过程中，很多案发现场往往只留下很少的指纹，现有的指纹识别技术很难据此进行识别，而根据指纹三级特征却能进行身份认定。实现三级指纹特征的可靠检测离不开高质量指纹图像，因此，发展高性能指纹可视化技术对于刑侦等领域具有重要意义。天津大学李振、谢育俊团队研发了一种新型两亲性指纹显影剂。这种显影剂在空气中研磨可使其发光颜色产生变化，还可以自行恢复；该显影剂以水作为溶剂，不仅避免了对指纹精细结构的破坏，而且在各种基质均有良好的显影效果。特别值得一提的是，该显影剂不仅工作浓度低、显影时间短，而且其获得指纹显影图像的分辨率极高，对三级指纹细节尤其具有非常清晰的可视化效果。“该指纹显影剂能够实现目前三级指纹特征显影几乎最佳的效果。”据研究人员表示，“未来这项技术对身份识别与案件场景指纹证据收集具有重要意义。”

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国海洋环境保护法》，规范入河入海排污口水质指纹溯源技术，提升入河入海排污口溯源调查科学化水平，9月14日，生态环境部办公厅发布关于公开征求国家生态环境标准《入河入海排污口监督管理技术指南 水质指纹溯源方法（征求意见稿）》意见的通知。　　该标准规定了入河入海排污口水质指纹溯源方法的技术流程、技术要求、结果校核与记录的具体要求。适用于对有排水的入河入海排污口开展溯源，尤其适合于排放混合污水且污染来源不明、溯源难度大的入河入海排污口。标准采用三维荧光光谱仪或者内置三维荧光光谱仪的水质指纹溯源仪进行水质指纹检测。　　入河入海排污口溯源主要包括三种方式，即资料溯源、人工排查和技术溯源。技术溯源包括管道检测法、同位素解析法、图谱比对法等。本次公布的标准采用了水质指纹溯源法。水质指纹是指水体中溶解性有机物在特定波长的激发光照射下会发出特定波长的发射光（即荧光），将水样荧光强度以等高线方式投影在以激发光波长和发射光波长为横纵坐标的平面上得到的三维荧光光谱。　　水质指纹溯源法具有高选择性、操作简便、试剂耗量少、测量精度高、检测快速等优点，目前可识别包括生活污水、城市雨水、农业面源、养殖废水、印染废水、电子废水、造纸废水和电镀制造废水等 10 余种污染类型的污水。　　针对入河入海排污口进行污染溯源，可以确定责任主体，从而落实入河入海排污口整治和管理职责，有效管控污染物入河入海。这对维护流域、海域水生态安全，推动水环境质量改善和高质量发展具有重要意义。　　以下是通知原文：关于公开征求国家生态环境标准《入河入海排污口监督管理技术指南 水质指纹溯源方法（征求意见稿）》意见的通知　　为贯彻落实《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国海洋环境保护法》等法律法规及《国务院办公厅关于加强入河入海排污口监督管理工作的实施意见》（国办函〔2022〕17号）要求，指导各地开展入河入海排污口溯源，我部组织编制了《入河入海排污口监督管理技术指南 水质指纹溯源方法（征求意见稿）》，现公开征求意见。征求意见稿及其编制说明可登录我部网站（http://www.mee.gov.cn）“意见征集”栏目检索查阅。　　各机关团体、企事业单位和个人均可提出意见和建议。有关意见建议请于2023年10月16日前通过信函或电子邮件的方式反馈我部。　　联系人：生态环境部海洋生态环境司 吴彤　　通信地址：北京市东城区东长安街12号　　邮政编码：100006　　电话：（010）65645536　　传真：（010）65645500　　电子邮箱：hysjgec@mee.gov.cn　　联系人：生态环境部华南环境科学研究所 赵庄明　　通信地址：广东省广州市黄埔区瑞和路16-18号　　邮政编码：510530　　电话：18122329667　　电子邮箱：zhaozhuangming@scies.org　　附件：　　1.征求意见单位名单1.pdf　　2.入河入海排污口监督管理技术指南 水质指纹溯源方法（征求意见稿）2.pdf　　3.《入河入海排污口监督管理技术指南 水质指纹溯源方法（征求意见稿）》编制说明3.pdf　　生态环境部办公厅　　2023年9月12日

指纹图谱作为中药复杂样品体系质量控制强有力的技术手段，能够较全面反映中药内在质量，已赢得国际上的广泛认可并得到迅速发展。2010版中国药典收载高效液相色谱特征图谱7项，指纹图谱13项，其中中成药6项，提取物14项，为中药产品质量的控制开辟了新途径，成为我国中药企业的一次重大突破。 1、复方丹参滴丸 【指纹图谱】色谱条件与系统适用性试验 用Waters® ACQUITY UPLC® HSS T3（柱长为100mm，内径为2.1mm，1.8&mu m）色谱柱；以含0.02%磷酸的80%乙腈溶液为流动相A，以0.02%磷酸溶液为流动相B，按中国药典第907页条件进行梯度洗脱；流速为每分钟0.4ml；检测波长为280nm；柱温为40℃。理论板数按丹参素峰计算应不低于8000。 2、三七三醇皂苷 【指纹图谱】 按中国药典第368页条件运行，共有5个色谱峰，其中2号峰为三七皂苷R1，3号峰为人参皂苷Rg1，4号峰为人参皂苷Re，作为参照峰。色谱柱： Waters SymmetryShield&trade RP18， 5&mu m ，250× 4.6mm。 3、生脉注射液、参附注射液 【指纹图谱】色谱条件与系统适用性试验 固定相采用Waters SymmetryShield RP18色谱柱（4.6mm× 250mm；5.0&mu m）；柱温30℃，以乙腈为流动相A，以水为流动相B，梯度洗脱；检测波长为203nm。理论板数按人参皂苷Rb1峰计算应不低于1350000。测定法 分别精密吸取参照物溶液和本品各10&mu l，注入液相色谱仪，测定。在8～95分钟范围内，应呈现十七个与生脉注射液对照指纹图谱相对应的特征峰。按中药色谱指纹图谱相似度评价系统计算，以特征峰计算相似度，本品指纹图谱与生脉注射液对照指纹图谱比较，相似度应不得低于0.80。另对供试品色谱图中所有峰面积值高于人参皂苷Rb1峰面积值的百分之五的色谱峰进行积分，非特征峰面积之和不得高于总峰面积的50%。（见国家药典委员会关于生脉注射液、参附注射液质量标准有关内容的公示） 中药指纹图谱研究的特点 适合中药指纹图谱研究的Waters色谱柱推荐 （1）适合中药指纹图谱研究的色谱柱推荐之T3 XSelect&trade HSS T3，采用三官能团键合，低配基密度（~1.6 &mu mol/m2）C18 烷基链键合和专利的封端技术，是沃特世公司最先进的键合和封端技术的有力体现。 &bull 在增强极性化合物保留能力的同时，维持了对中等和强疏水化合物的适度保留能力，又称&ldquo 平衡柱&rdquo ，能够对同时包含强极性和疏水性的复杂中药组分提供适中的保留。 &bull LC-MS兼容 &bull 耐受100%水相流动相 &bull 分离重现性好 对应的UPLC® 色谱柱为ACQUITY UPLC HSS T3，典型应用如国家药典委员会公示的护肝胶囊、护肝颗粒含量测定，用ACQUITY UPLC HSS T3（2.1× 100mm，1.7&mu m）分析，要求理论板数按五味子乙素峰计算不低于150000。 （2）适合中药指纹图谱研究的色谱柱推荐之Shield RP18 Shield RP18色谱柱基于沃特世专利的内嵌极性基团技术，能够&ldquo 屏蔽&rdquo （shield，英文有&ldquo 护罩&rdquo 、&ldquo 屏蔽&rdquo 的含 义）硅胶表面的残留硅醇基，使其不能与碱性较大的化合物发生拖尾作用。Waters Shield技术在硅胶颗粒和BEH颗粒上均高度成功， SymmetryShield RP18色谱柱在pH2-8范围内提供独特选择性，峰形与分离度都显著改善，并且完美兼容高水相条件；而BEH Shield RP18更将此诸多优势拓展到pH2-11的宽范围，为方法开发提供了极大灵活性。Shield RP18对含有生物碱、极性组分等中药体系都是良好的选择，更有相对应的ACQUITY UPLC色谱柱为获得超高分辨率和实现快速分离提供保障。

癌症可以在我们体内的许多地方生长，并对我们的健康造成巨大威胁。但是，如果能在早期发现癌细胞的生长，那么成功治愈的机会将更大。有实现这一目标的方法吗？来自慕尼黑大学（LMU）激光物理部的宽带红外诊断(BIRD)研究团队揭示，红外光谱图谱可以用于拾取实体瘤在我们血流中留下的分子痕迹。检测早期和侵袭性较低的癌性病变对于有效的药物治疗选择至关重要。除了使体内肿瘤组织显影的射线照相工具，以及从内部器官中切下用于显微镜检查的组织活检之外，现代诊断方法通常专注于非侵入性的癌症检测：他们分析体液并试图捕获癌症引起的肉眼“看不见”的分子变化。事实上，肿瘤将许多异常的代谢产物和信号分子传播到周围环境中。同样，肿瘤也与邻近组织的正常细胞相互作用，随后与我们的免疫细胞和血管相互作用。这些相互作用实质上影响了许多分子的类型和数量，这些分子最终在我们的血流中循环，甚至在肿瘤仍然局限于一个器官而尚未转移的时候。然而，明确识别癌症分子（医学诊断和制药的圣杯）仍然是一个挑战。慕尼黑大学的attoworld研究团队做出了巨大努力，为复杂液体基质中分子的最可靠和最灵敏检测铺平了新的技术途径。在此背景下，BIRD研究团队刚刚在《eLife》上发表了一篇论文，题为“Infrared molecular fingerprinting of blood-based liquid biopsies for the detection of cancer”，他们将极小体积的血样流过比色皿，并通过其发出红外光，并根据溶解在样品中的数十万不同分子的同一性和数量，对来自血液样品的光波模式的复杂变化进行定量。通过使用机器学习算法来提取信息可以确定签名，该签名是个体血液样本的高度特征，因此该签名可以称为“分子指纹”。BIRD团队早期发表在《Nature Communications》上的研究，题为“Stability of person-specific blood-based infrared molecular fingerprints opens up prospects for health monitoring”表明，这种红外分子指纹在重复抽取个体血液时具有高度重现性。现在，通过红外分子指纹来追踪癌症等疾病的问题变得非常明显：必须转移到人群水平。因此，科学家们必须分析近两千名个体的这些指纹，才能提取出平均健康指纹和平均疾病指纹之间的差异。在现实生活中如何工作？与LMU诊所的医生合作下，BIRD团队建立了一个匹配的病例对照临床研究，并对独立诊断为肺癌、前列腺癌、乳腺癌或膀胱癌的患者样本进行了比较红外分子指纹图谱分析。事实上，血液的红外指纹图谱具有惊人的稳健性，能够正确检测癌症状态。令人兴奋的是，红外指纹不仅可用于检测癌症，还可用于区分不同的癌症类型，表明每种癌症都引发了特定的分子改变。这种方法有一天可以进入诊所吗？虽然远非一种患者可以在医疗诊所获益的方法，但已发表的研究证实了一种预期，即在未来，红外指纹图谱可能会成为有用的辅助癌症诊断，甚至用于使用当前癌症检测方法会被忽略的低级癌症的癌症筛查。红外指纹图谱可能很快会发展到另一个水平，特别是当attoworld研究中的超快光源和高精度电场计量学将发挥作用时。探索将会继续，道路十分光明。

目前中药注射剂乃至整个中药产业都面临严重的“信任危机”。如何在国家不断加大药品监督力度的情况下保证中药注射剂的安全性，就成为了解决此次信任危机的重中之重。 　　由于中药成分相对复杂，需要对每味中药和每种成分逐一鉴定，才能够严保质量关。但就现有的技术而言，只有指纹图谱技术能够在检测中尽可能多地反映产品全貌，因此，指纹图谱技术就成为了监督中药产品质量的关键。 　　具有先进分析技术的指纹图谱特别是数字化色谱指纹图谱的出现为中药产品质量的控制开辟了新途径。为促使此项技术能早日正式投入使用，企业的质检中心从2004年起就用指纹图谱全程控制注射用双黄连(冻干)的质量。无论是对注射用双黄连(冻干)的原料金银花、黄芩、连翘及提取物 还是对注射用双黄连(冻干)配剂药液及该制剂成品都进行了严格的监控。技术应用至今，注射用双黄连(冻干)成品的指纹图谱均达到国家标准。 　　2009年7月1日，注射用双黄连(冻干)将进入2005年中华人民共和国药典增补本，这不仅是我国唯一一个，同时也是首个采用指纹图谱控制产品质量的中药注射剂。中华人民共和国药典是药品的最高法典，代表着国家对药品的最高标准，只有安全性好、用药广泛、质量标准高的药物才能进入此药典。此举无疑是继注射用双黄连(冻干)第一个进入2000版药典的中药粉剂后，中药企业的又一次重大突破。届时中药企业会正式将指纹图谱技术应用于生产过程的各个环节，从而严格有效地控制注射用双黄连(冻干)的质量，以此保证产品质量的均一和稳定，并保证产品的有效性和安全性。 　　指纹图谱标准的应用，不仅能确保对中药产品的质量控制，更能提高中药产品的市场竞争力，同时对中药注射剂质量与安全再评价的顺利通过，以及整个中药行业产品质量标准的提高都将奠定良好的技术基础。

西澳大学两位法医科学家AlexMartin与JohnWatling发明了一种新式化学方法，来证实葡萄酒的起源。 　　这两位科学家运用质谱仪，测定澳大利亚周边地区400多款葡萄酒的化学“指纹”。 　　所谓的“化学指纹”是由60多种微量元素浓缩而成，主要根据所在产区土壤成份以及葡萄品种判定。在酿酒、运输、储藏过程中，这种“指纹”几乎不会发生变化。 　　产自同一产区的同品种葡萄酒会有相似的化学“指纹”，与其它产区的同种葡萄酒“指纹”截然不同。目前，科学家正在建立世界各地葡萄酒的相关数据库，一旦建成，就可能通过对比数据库中的“指纹”信息，辨别一些不知名葡萄酒的产地。