单时间成像谱仪

中国科技网讯 受光子放大和光子在室内被物体和墙壁反弹现象的启发，美国麻省理工学院、哈佛大学、威斯康星大学和莱斯大学的科学家利用先进的光学系统追踪反弹的光子，从而能够“看到”隐藏在屋内拐角处无法直接看到的物体。该技术在未来有望成为减灾和无损生物医学成像的无价之宝。 麻省理工大学研究生奥特克莱斯特·古普塔表示，当光子从墙上反弹并射在室内拐角处暗藏物体上被反射回来时，利用光子环绕和反弹的时间数据，他们能够获取有关物体几何形状的信息。 先进光学系统主要由超快激光器和两维超快扫描照相机组成，它们的工作频率可达每秒万亿次。科学家用它们能在1秒钟内拍摄数10亿张图像，通过分析反弹光子的运动状况“看到”室内拐角处的物体。 超快扫描照相机与其他照相机不同，它是根据光子进入照相机的时间来成像。古普塔说，这样的成像方式为人们提供了了解光子需要多长时间被反弹回来的良好途径。如果在拐角处存在某种物体的话，光子返回得越快则进入超快扫描照相机的时间就越早。他们用超快扫描照相机捕捉和计算光子数，每张图像上有3个或更少的光子。通过快速大量的成像来生产扫描图像，帮助他们决定光子传输的距离（以厘米计算）。当数据收集完成后，他们便能了解拐角处暗藏物体的基本几何形状和3维成像。 新的成像技术具有众多潜在的应用，其中包括在救灾方面的应用。古普塔认为，如果有房屋倒塌，新技术能够帮助救灾人员知道废墟内是否有人存在。事实上，新技术几乎适用于各种各样的灾害现场，特别是需要了解内部具体情况以及角落处是否有人的火灾，火灾的危险程度以及有害环境，由此人们不会冒险派人进入燃烧的房屋内，新技术可以极大地减少救灾人员可能面对的威胁。 此外，新技术十分有望被用作无损或非侵害生物医学成像，帮助医生掌握病人皮下组织的情况。这是科学家目前要着手研究的课题。古普塔表示，根据典型的时间表，研发展示到产品推出，新技术商业化需要5年至10年的时间。（驻美国记者 毛黎） 《科技日报》（2012-08-17 二版）

[back=transparent]质谱成像是以质谱技术为基础的可视化方法，通过质谱离子源直接扫描生物样本，可以在一张组织切片上同时分析数百种分子的空间分布特征，已成为精确解析药物分子及其代谢产物组织空间分布的关键技术之一，[back=transparent]质谱成像[/back]应用于药物ADME的研究。[/back]一般在生活中肾脏是药物排泄的主要器官。但是药物排泄过程的正常与否关系到药效强度、药效维持时间以及毒副作用。所以，这是我们必须要借助一些科学例如高分辨质谱技术来助力药物。近年来，高分辨质谱成像技术的诞生为定位药物组织分布研究提供了全新的技术和思路。本文将主要介绍TransMIT AP-SMALDI 10高分辨率质谱成像系统如何一步步揭秘伊马替尼在小鼠肾脏组织中的空间分布特征。TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像系统是目前少有的集高空间分辨率和高质量精度于一体的质谱成像系统。该系统采用常压基质辅助激光解吸电离技术，通过先进的准直光束聚焦实现了5μm的成像分辨率；质谱端搭载Thermo Scientific? Q Exactive?系列质谱仪，保证了离子分析的高质量分辨率和高质量精度。综上所述，研究成功的揭示了伊马替尼在重要排泄器官肾脏中的组织分布特征，同时也获取了组织中各种内源性化合物的空间分布信息，为研究药物分子的累积和排泄机制提供了可靠的科学依据。TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像系统集高空间分辨率、高质量分辨率和高质量精度于一身，不仅成为了药代动力学研究的利器，也应用于肿瘤标志物研究、植物次生代谢物研究、药用植物药效成分研究、微生物和单细胞研究等。未来，期待TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像系统为我国药物研发人员和各领域科研工作者带来更多的惊喜，加快研究进程，加速成果转化。

《自然》审稿人：“该领域迄今质量最高的顶级工作”2013年06月06日 来源： 科技日报 作者： 吴长锋 最新发现与创新 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130606/011370453619890_change_hzp3622_b.jpg 在绿色入射激光的激发下，处于STM纳腔中的卟啉分子受到高度局域且增强的等离激元光的强烈影响，使得分子的振动指纹信息可以通过拉曼散射光进行高分辨成像。 科技日报合肥6月5日电 （记者吴长锋）记者从中国科学技术大学了解到，该校的科学家们在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。国际权威学术期刊《自然》杂志于6月6日在线发表了这项成果。世界著名纳米光子学专家Atkin教授和Raschke教授在同期杂志的《新闻与观点》栏目以《光学光谱探测挺进分子内部》为题撰文评述了这一研究成果。《自然》三位审稿人盛赞这项工作“打破了所有的纪录，是该领域创建以来的最大进展”，“是该领域迄今质量最高的顶级工作，开辟了该领域的一片新天地”，“是一项设计精妙的实验观测与理论模拟相结合的意义重大的工作”。 这一成果是由该校微尺度物质科学国家实验室侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组完成的，博士生张瑞、张尧为论文共同第一作者。 光的频率在散射后会发生变化，而频率的变化情况取决于散射物质的特性，这是物理学上获得诺贝尔奖的著名的“拉曼散射”。“拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息，不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此，正如通过人的指纹可以识别人的身份一样，拉曼光谱的谱形也就成为科技工作者识别不同分子的‘指纹’光谱。”论文通讯作者之一的董振超教授介绍说，拉曼光谱已经成为物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。 上世纪70年代以来，随着表面增强拉曼散射技术，特别是针尖增强拉曼散射（TERS）技术的发展，光谱探测的灵敏度以及拉曼成像的分辨率都有了极大提高。“迄今，科学家们已将TERS测量的最佳空间成像分辨率发展到几个纳米的水平，但这显然还不适合于对单个分子进行化学识别成像。”董振超说。 微尺度实验室单分子科学团队多年来一直致力于自主研制科研装备，发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统。他们利用针尖与衬底之间形成的纳腔等离激元“天线”的宽频、局域与增强特性，通过与入射光激发和分子拉曼光子发射发生双重共振的频谱匹配调控，实现了亚纳米分辨的单个卟啉分子的拉曼光谱成像，使化学识别的分辨率达到前所未有的0.5纳米，可识别分子内部的结构和分子在表面上的吸附构型。 “可以说，在任何需要在分子尺度上对材料的成分和结构进行识别的领域，该项研究成果都有很大的用途。”董振超说，这项研究对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。 《科技日报》（2013-06-06 二版）