拉曼检测

1、技术简介　　光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分， 统称为拉曼效应。拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V. Raman所发现的拉曼散射效应，对于入射光频率不同的散射光谱进行分析，得到分子振动能级与转动能级结构，并作为分子结构和组成研究的一种分析方法，研究图谱的整体特性，可以鉴别物质。图1 C.V. Raman　　散射物分子处于原来电子基态，振动能级图如下图所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态，虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。图2 散射物分子振动能级图　　假设散射物分子回到初始的电子态，则有三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线称为瑞利线，也有与入射光频率不同的谱线称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。图3 拉曼激发原理图　　拉曼光谱检测采用单色激光器照射待测样本，并用光谱仪检测该样本发出的反射拉曼散射光谱，再由计算机对样品发散光谱进行处理分析以计算该样本的组成、含量或属性。图4 拉曼检测原理图　　2 、应用说明　　拉曼光谱检测技术作为一种新的物质结构鉴定的分子光谱方法，在近几年里得到了非常迅速的发展。拉曼光谱可以表征材料，作为一种快速检测方法，借助检测物的“拉曼指纹图谱”，应用于鉴别，过程处理。与传统的快速现场检测方法相比，拉曼光谱方法具有无需样品前处理，无需破坏样品，检测速度快等优点。但由于拉曼技术本身具有的检测面积小、局部光功率过高等特点，使得拉曼技术在检测混合物、光敏感或热敏感样品时存在很大限制，影响了拉曼技术的实际应用范围。这就需要使用者根据实际检测物质本身的特点，衡量各项参数的平衡，来设计拉曼光谱系统，对于系统而言，选择正确的激光波长，考虑拉曼位移范围和分辨率之间平衡，选择合适的拉曼光谱仪，实现对物质的辨析。　　针对特殊的样品测试选择合适的拉曼系统，基于栅格环绕扫描技术，利用其拉曼信号的高信噪比，高灵敏度、高分辨率，更低的激光能量值。将拉曼光谱检测应用在非均一性、不均匀的样品检测中 更低更平均的激光能量，避免了测试样品的损坏。基于单点聚焦技术，利用其拉曼测试系统和细微系统整合的优越性，显微聚焦和测试焦点更好地实现匹配，针对液体和粉末样品，提供不同的激光通道和瓶装测试。　　安防检测：违禁品检测，毒品鉴别 　　基础研究：碳纳米管、石墨烯物质检测 　　医学诊断：临床医疗、癌症检测与诊断，药物成分分析。　　食品安全：农药残留分析，添加剂检测。　　3 、典型产品和配置　　拉曼光谱检测配置：　　1. 光谱仪：　　手持式拉曼系统：栅格环绕扫描技术 小巧、手持、便携性 两节5号电池可以工作长达11小时 通过扣除背景的算法更有效地提高了测试结果与数据库的匹配。　　手持式拉曼系统：栅格环绕扫描技术 可以测试瓶装等样品 激光测试聚焦可调节 激光、探头、检测器一整套解决方案，并且易使用。　　高灵敏度测量的拉曼显微系统：空间光耦合技术并不需要再配置使用显微镜 单点无偏差聚焦技术 配有样品瓶测试基座，提高不同样品检测的灵活性。　　3. 拉曼探头　　4. 激发光源　　5. 采样附件(探头支架等)　　6. 光谱仪控制软件　　典型配置　　典型产品：高灵敏度光谱仪，激发光源，滤光片，积分球，透反射支架，动态样品台，准直透镜　　4 、应用文章　　4.1 小型光谱仪违禁品检测的应用 图5 小型违禁物光谱检测设备　　4.2 便携式拉曼光谱系统用于毒品鉴别 　　罂粟碱、伪麻黄碱图6 毒品光谱图　　4.3 农药残留及非法添加剂的检测 图7 谷物农药残留光谱图　　4.4 药物成分分析图8 药物成分光谱图　　4.5 制药行业原辅料的检测。图9 透过无色玻璃瓶得到乙醇的拉曼图谱图10 透过棕色玻璃瓶得到苯甲醇和苯酚的拉曼图谱　　4.6 碳纳米管、石墨烯等物质的检测图11 碳纳米管、石墨烯等物质光谱图（来源：海洋光学）

2013年8月29日，由四川成都拉曼光电科技有限公司承担的&ldquo 高灵敏度拉曼光谱检测系统&rdquo 项目通过了四川省科学技术厅组织的专家验收。 　　该项目基于周期金属纳米结构，开展了高灵敏度拉曼光谱检测系统的研究，并建立了相关的仿真计算机模型及探测试验平台，成功开发出&ldquo 高灵敏度拉曼光谱检测系统&rdquo 。 　　该系统可应用于公共场所的安全防范，拓展了在痕量气体探测方面的应用，为在现场环境下非接触快速痕量检测爆炸物、毒气等危险物品提供了新的思路和解决方案。为人口密集的重要场所的隐藏易燃易爆物品的痕量检测提供操作简单方便、快速响应的高性价比检测系统。该系统不仅可以分散独立便携使用，也可以组网交互式协同使用，从而为机场、地铁车站等重要公共交通枢纽的安全、重要政府机关的安全，以及各类车辆等重要移动目标的安全提供可靠的监测系统。

在线拉曼检测 抢先申请试用（名额有限，欢迎大家试用）鉴知技术RS2000PAT 在线拉曼分析仪产品简介鉴知 RS2000PAT 在线拉曼分析仪可以实时监测反应体系中各成分的含量变化，以及结晶过程中的晶型转变。在科研院所、化工及制药企业中，可用于化学反应的研发设计、工艺开发和生产等环节。RS2000PAT 帮助用户准确理解反应过程、缩短工艺开发周期和实时监控产品质量。RS2000PAT 可用于化学合成、结晶过程、聚合反应等各类化学体系，尤其适用于硝化、氯化、氢化、重氮化、氟化等危险反应，可监测参数包括：晶型、反应速率、杂质含量、原料残留量、药物活性成分（API）含量等。 技术特点 在线检测：不用进行复杂的取样工作，省时省力；避免操作员接触强腐蚀性、剧毒、易燃易爆等高危化学品，提高安全性 高灵敏度：可实现低浓度杂质、残留的定量检测，可检测浓度低至0.1% 实时反馈：可辅助设置反应条件；达到反应终点条件报警，节省生产耗时，避免副反应；副产物或杂质超标报警，及时发现异常状态，减少损失 无需取样：检测过程不参与体系反应，对体系不造成干扰或污染；高温、高压、高腐蚀等危险反应也可轻松检测 多点检测：可对多个反应或同一反应的多个位置进行同时检测 适用性强：液相、固相及混合相均可检测技术参数

拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，根据每种分子如人类指纹一样，都有其独特的光谱指纹，可以很好的识别分子物质，当前，随着拉曼光谱技术的发展，各样式拉曼检测仪不断涌现，如便携式科研拉曼检测仪、手持式拉曼检测仪等。它们为拉曼技术的推广提供了条件。　　普识纳米在现有常规拉曼技术研究的基础之上，针对不同拉曼检测仪性能不同导致的采集拉曼谱图与比对标准谱图差异大，拉曼检测仪物质识别能力不强、检测限等问题，设计并开发了通用拉曼智能识别模块，解决了拉曼谱图的自适应采集、多维度校准和多核加速技术等问题，提高了谱图识别的准确性和速度。　　拉曼智能模块对常规拉曼升级包括以下几点：　　(1)针对信号强度不确定性样品，设计了拉曼自动积分控制算法，通过实时评价拉曼信号的信噪比或峰强，自动控制拉曼积分时间、激光功率等参数，使得针对不同的样品，不同性能的拉曼信号采集模块都能自动获得高质量的拉曼谱图数据。　　(2)为提高拉曼谱图智能识别算法的通用性和准确度，设计了多维度的拉曼谱图校准算法，在对拉曼谱图进行滤波去噪的基础上，设计了基于多物质的标定的拉曼位移校准方法和相对强度校准方法，改进了不同性能拉曼信号采集模块获得的拉曼谱图的特征信息差异，从而提高了谱图识别的准确性。　　(3)基于嵌入式系统，实现了智能识别算法的并行加速。通过采用多核多线程并行处理、哈希表数据库检索方法等，提高了拉曼谱图智能识别算法的计算速度，大幅提高了智能识别模块的性能。　　(4)同时还开发了基于串口通讯的通信桥，实现了基于http通讯的前后端程序在串口下的通信。 本文开发设计了微型的拉曼智能识别模块，编写了算法和控制程序，进行了实验分析和算法验证，表明了拉曼智能识别模块能适配不同性能的拉曼光谱检测模块，可以提供离线式和在线式的拉曼谱图快速识别服务。　　根据以上四大方面升级，解决了不同厂家常规拉曼的数据匹配问题，结合普识纳米SERS增强技术，完美实现了常规拉曼毒品痕量检测难题。　　例如第三代毒品“芬太尼”，常规拉曼是无法检测芬太尼类强荧光干扰和低浓度的两大核心问题，集合普识纳米SERS智能处理器，升级后灵敏度可达ppb级别(可以在毒贩或者吸毒人员摸过的纸币上面采样)。基于拉曼光谱SERS原理，采用独特的便携设计，具有简单、精准、高效、便携等特点。满足现场使用需求，并可根据要求支持扩容升级万条数据库，还可以随时自建谱图库，检测新出现的芬太尼。

拉曼光谱技术被称为分子指纹谱，可以对目标分子进行准确的定性分析，因而用途广泛。但是其固有的特点，例如拉曼散射信号弱等，限制了其应用范围，尤其是在气体检测领域的应用。气体分子密度低，透光度高，作为激发光源的激光在气体中可以传输较长距离，而拉曼信号作为散射信号散射向四周立体空间，因此不能通过像吸收光谱那样简单的通过增加光程来实现信号的增强。拉曼光谱应用于气体检测具有以下优点：1、准确定性：可以根据特征光谱对除惰性气体外的所有气体进行准确的定性分析；并且气体分子受周围环境影响小，其分子结构均一性较高，因此其特征光谱单色性好；气体分子结构简单，其特征光谱峰较少，不同分子间特征峰重合较少，有利于混合气体的分析。2、准确定量：气体的透明度具有的优点之一是，气体检测过程中不会受到荧光干扰，优点之二即气体分子被激发出的拉曼信号在被收集过程中与其他气体分子发生相互作用的概率极低，所以拉曼光谱强度与分子数量及拉曼散射截面成正比。而拉曼散射截面是固定量，因此拉曼光谱强度的变化量正比于分子数量的变化量，可以用来准确的计算分子数的相对变化。3、无损测量：拉曼散射过程是分子振动-转动能级的跃迁过程，不会破坏分子结构。4、无接触检测：拉曼散射采用光作为信号载体，可以通过透光窗口等对特殊环境例如高压、高温、剧毒等样品进行测试。在气体检测领域，由于气体的流动性，更需要对特殊气体进行密闭处理来保证气体的稳定性，适合对有毒、腐蚀性等的气体进行检测。5、同位素分子的分析：同位素作为标记物而应用广泛，而对同位素分子进行区分往往需要气相色谱和高分辨质谱联用这种昂贵的技术来实现，而作为分子振动-转动谱的拉曼光谱，其同位素的不同质量在其特征峰的频移上表现明显，可以轻松的区分同位素的种类和相对含量。正因为以上原因，在二十世纪六十年代激光出现并且作为拉曼光谱的光源而广泛应用的时候，科学家尝试将拉曼光谱技术应用于气体检测领域。近共焦腔、逆向多重反射池、能量聚集腔、多通道拉曼增益池、改进型多通道拉曼光谱仪、空心光子晶体光纤等多种提高激光功率使用效率或拉曼散射收集效率的极具光学技巧的设计应运而生，提高了拉曼光谱技术对于气体分子的检测限并且取得了显著的效果。拉曼散射的特点，及用于拉曼光谱分析的光谱仪的特点决定了共焦型拉曼光谱仪的高效率、高空间分辨率和高光谱分辨率。光谱仪需要将入光狭缝开到50微米甚至更小来保证光谱分辨率，设计一套光学系统将较大空间的散射信号收集聚焦到狭缝这样的狭窄空间并不现实，因此将激光聚焦到一个微小空间并且将这一微小空间的散射信号收集后聚集到狭缝，成为一种可行性选择，这样既充分利用了激光的激发功率，又实现了散射信号的高效收集。因此共焦型拉曼光谱仪提高了拉曼信号的强度，扩大了拉曼光谱技术的应用范围。同样的设计也可以应用于气体检测当中，不同于固体的拉曼信号散射向空气中的部分会被收集，散射向固体内部的部分会被固体吸收或者漫反射，因此很难充分收集；气体的均一性及其透光性决定了其散射向四周的信号均不会受到较大干扰，因此使信号的更高效的收集成为可能。共焦激发收集系统正是为了解决气体的拉曼散射信号的高效收集而设计，散射向上下、左右、前后的信号被聚焦镜准直后传输向反射镜，最终传输向左方的光谱分析系统。根据光的可逆性原理，进入系统的激光也会被上下、左右、前后的聚焦镜聚焦到焦点，从而同时提高激发光功率的使用效率。此设计的优点是可以增加更多的聚焦镜和反射镜，最终实现焦点散射向四周立体空间的所有信号传输向同一个方向，从而实现球状散射信号的充分收集。激光在气体中的传输距离可以达到几十千米，因此共焦激发收集系统中的数次反射的光程远小于这个距离，很难实现激发光功率的充分利用。互相平行的光可以被聚焦到一个点，而激光光斑毫米级别的直径远小于聚焦镜的直径，因此如果能实现光的多次来回反射并且互相平行，其效果将等同于多台激光器并排放置。直角反射镜可以将光的前进方向偏转180度并且与原方向互相平行，传输方向相反，两个直角反射镜配合使用可以使激光多次来回反射形成一个平面，在外面再放置两个直角反射镜可以实现激光平面的纵向扩展，最终互相平行，方向相反的激光布满立体空间。因此，四个直角反射镜配合使用可以使1毫米直径的激光在1英寸的光学元件间来回反射百次以上，而这些光因为互相平行，因此都会被聚焦镜聚焦到焦点。将四直角反射镜增光程系统与共焦激发收集系统结合，形成的系统既能充分利用激发光的功率，又能充分收集散射信号，其结构类似一个球体，因此被称为“拉曼积分球”。目前该技术已经能实现常压下ppm量级的气体检测，还可以通过增加激光功率、对气体加压以提高气体密度，增加曝光时间等来进一步提高检测限。拉曼积分球适用于透明度高的样品，例如气体，上图为典型的空气的拉曼光谱图，包括氮气，氧气的振动峰、转动峰和振动峰耦合的转动峰，水分子的振动峰等，对其进行局部放大，能看到氧气同位素拉曼峰，氮气同位素拉曼峰，二氧化碳拉曼峰等。目前气体检测应用广泛，例如与碳循环相关的各种气体，在催化剂作用下，碳会转换成各种有机分子，拉曼积分球可以实现对反应物和产物的1秒钟内万分之一的浓度检测，而最小样品量只需要2毫升，完全实现原位监控的作用。即使碳循环成各种液体，根据液体的挥发性，即使不需要加热升华，类似甘油等难以挥发的液体的挥发物依然可以被检测到。而对于一些固体的碳化合物，例如塑胶跑道，其挥发气体的成分和浓度的检测方法正在进一步研究当中。土壤的有机污染检测是拉曼积分球的另一个重要应用方向，将被污染的土壤放到密闭加热腔中，使其中的有机污染物升华成气体，即可实现对有机污染物的定性、定量分析。汽车发动机的状态会通过其尾气的成分反映出来，燃料挥发物和一氧化碳含量高说明进气不畅通，氧气剩余多则说明燃料喷嘴的效率不够；氮氧化物的含量高说明排烟脱氮不彻底。其他方面的应用包括环境气体检测，化工厂废气排放监控等等，作为一种自主研制、具有自主知识产权的气体检测技术，相比于传统气体检测技术具有实时快速、无损、检测限好、能区分同分异构体和同位素取代分子等优点，实现了我国气体检测技术的弯道超车，而其应用场景正进一步拓展。三年来，该技术正从发明一步步走向完善，虽然没能争取到纵向项目的支撑，但是相关的科学家的持续投入和支持保证了拉曼积分球技术研发的顺利进行，检测限已经从最初的勉强万分之一到达目前百万分之一，并且还有进一步提高的空间。随着我国对技术研究的重视和大力支持，该技术将会在我国气体检测领域占有一席之地并将推向国际市场。后记我国的分析仪器，尤其是高端分析仪器主要依赖进口，随着我国科研水平的快速提升，仪器自主研发能力也得到了很大的提高。特别是，实验室具有丰富仪器使用经验，在外企中从事技术服务的科学家和工程师也越来越多，他们对高端分析仪器有自己的认识和见解。而且，部分科学家和工程师已经开始了自主仪器研制并取得了很好的成果。相信随着国家在仪器研制方面的大力支持，成果评价体制的进一步均衡，国产化仪器的提倡作用和科学家、工程师的共同努力下，不久的将来，我国会产生一大批自主设计，具有自主知识产权，具有明确应用领域的先进的分析仪器。作者简介黄保坤：博士，高级工程师，江苏海洋大学教师，huang_baokun@163.com。曾就职于中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室和英国雷尼绍公司，作为技术负责人研制的深海紫外拉曼光谱仪实现下潜作业深度7749米，是目前世界上工作深度最深的拉曼光谱仪。为中科院、中石化、中核、上海市公安局、各大高校研制了拉曼积分球、显微拉曼、台式拉曼、便携式拉曼等多种类型的拉曼光谱仪。

假劣药品的存在不仅严重影响着人们的用药安全和健康，且干扰了正常的商业和社会秩序，目前是世界各国特别是发展中国家共同面临的问题之一。假药识别通常有化学法、光谱法，以及基于色谱的各种技术。假劣药品的检测，除了核心的准确性要求以外，还包括快速、简便、高通量、经济等多个指标。基于色谱的各种技术，准确性好，灵敏度高。但由于操作繁琐，成本昂贵，多为破坏性鉴别等原因，普及性存在一定问题。近年来，随着化学计量学的发展，具有快速、高通量、经济等方面优势的光谱法受到国内外广泛的重视。拉曼光谱法作为光谱法的一种，具有谱图特征性强、不需要样品处理、非破坏性、非接触性能特点，已经成为了一种重要的药品检测方法。自2010年版《中国药典》将拉曼光谱法作为指导原则收载起，到2015年版修订为理化分析通则方法，再到2020年版的修订，拉曼光谱法在药品研究和药品质量控制中的应用与日俱增。检测方法拉曼光谱法：激光照射在药品上，激发并收集药品的拉曼信号，通过光谱仪对药品光谱图进行分析，可以得到药品所含物质成分的信息。本案例中，我们对盐酸二甲双胍、酚酞、布洛芬三种药品进行了拉曼光谱检测。从谱图可以看出，药品中由于所含成分物质的不同，表现出不同的拉曼光谱。通过对光谱图的分析，可以对药品的成分进行定性定量分析；那么通过光谱识别，可以实现对真假药进行快速甄别。厦门赛纳斯的便携式拉曼光谱仪和全新EC-RAMAN电化学拉曼系统，能够准确、快速的进行药品成分分析，可用于真假药品的现场快速检测。全新EC-RAMAN电化学拉曼系统EC-RAMAN 产品优势：◆宽光谱范围:光谱范围最高可覆盖至3350 cm-1◆785 nm制冷型拉曼光谱，可拥有更加优异的信噪比◆配合独创壳层隔绝表面增强技术，信号放大至百万倍级别◆便携式科研级别拉曼。尺寸小，方便携带。可随时随地提供科研级拉曼研究。◆稳定性强，搭载高稳定激光器、恒温制冷检测器，为高质量光谱采集提供保证。◆完美实现催化过程实时监控，搭载性能优异的电化学工作站，可捕获到催化过程中痕量产物的拉曼信号。使用我司电化学拉曼光谱系统取得代表性科研成果：●Nature，2021，600，81●Nature Energy，2019，4，60●Nature Mater. 2019，18，697●Angew. Chem. Int. Ed，2021，60，9●J. Am. Chem. Soc. 2019，141，12192●Angew. Chem. Int. Ed. 2021，60，5708●Angew. Chem. Int. Ed. 2022，61， e202112749EC-RAMAN 技术参数：

民以食为天，现代生活随着科技的发展，食物的种类和形态多种多样，丰富着消费者的冰箱，对待食物的精细化和高端化是消费者对美好生活的向往。但现实情况确时不时爆出食品安全问题，如食品生产中操作违规、卫生不达标，随意添加违法添加剂，水果蔬菜运输途中为保鲜喷洒的防腐剂以及各种农药残留，畜牧水产品养殖中滥用兽药抗生素等，不仅严重危害和影响了消费者的身体健康及生活质量，同时也给社会造成不安定因素。 拉曼光谱技术能在食品安全检测中发挥什么作用呢？今天我们来好好聊聊。一、什么是拉曼光谱拉曼光谱是光穿过透明介质时由于分子的非弹性散射使光频率发生变化而产生的一种散射光谱。拉曼效应是光子与光学及分子相互作用的结果，拉曼散射光谱可以获取分子振动能级与转动能级跃迁的特征信息，具有强大的分子识别能力，是分子信息快速获取的理想手段。二、拉曼光谱的应用拉曼光谱技术能够检测兽药残留、投毒物质、违禁添加、滥用添加、保健药品、农药残留等，并结合最 新的表面增强拉曼光谱（SERS）技术，对低溶度的被检测物质能够快速定性筛查。非法添加及农残检测孔雀石绿，经过研究发现，孔雀石绿进入水生动物体内后，会快速代谢成脂溶性的无色孔雀石绿。孔雀石绿具有潜在的致癌、致畸、致突变的作用，我国在农业行业标准《NY5071- 2002无公害食品鱼药使用准则》中将孔雀石绿列为禁用药物。但由于经济成本及违法获利不成正比，也就造成违法添加时有爆出。我们将添加过孔雀石绿的样品，进行简单的萃取前处理，再将处理过的溶液滴加在SERS芯片上，使用便携式拉曼光谱仪SHINS-S800测试拉曼光谱，下图显示了从0.1ppm~100ppm的孔雀石绿的测试结果。与标准拉曼光谱对比，10ppm浓度的孔雀石绿拉曼特征峰能很好地展现。兽药残留检测畜牧水产养殖行业为了保证出栏率及产量，滥用兽药恩诺沙星等，利用拉曼光谱技术可快捷检测出违禁品。将含有恩诺沙星的样品滴加到纳米金颗粒修饰的具有表面活性的拉曼基底上,待溶剂蒸干后,使用便携式拉曼光谱仪SHINS-S800采集恩诺沙星表面增强拉曼光谱，最 低能检测到水产品中100 u g/kg的恩诺沙星残留以及水体中0.1 u g/mL的恩诺沙星残留。

）4月17日，国际顶级期刊Nature（《自然》）在线发表了题为“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”（通过单分子计数进行数字胶体增强拉曼光谱定量检测）的研究论文。该研究针对表面增强拉曼光谱领域内定量的挑战，系统阐述了基于数字胶体增强拉曼光谱（digital colloid-enhanced Raman spectroscopy, dCERS）的定量技术。基于单分子计数，dCERS成功实现了超低浓度目标分子的可靠定量检测，为表面增强拉曼光谱技术的普遍应用奠定了重要基础。本文的第一作者为上海交通大学生物医学工程学院致远荣誉计划博士研究生毕心缘，通讯作者为叶坚教授。作为资深作者，邵志峰教授在基本概念、数据解析以及文章的凝练、修改等方面做出了关键贡献。Daniel M. Czajkowsky教授也对数据的物理原理与文章修改做出了重要贡献。上海交通大学是论文的唯一完成单位和通讯单位。图为论文发表截图。本文图片均由受访团队提供拉曼散射（Raman scattering）是Chandrasekhara Venkata Raman于1928年发现的一种指纹式的、具有分子结构特异性的非弹性散射光谱，并获得了1930年颁发的诺贝尔物理学奖。通过拉曼谱峰可以直接判断对应的分子结构，进而识别具体的分子的类型。该技术具有无需标记的优势，使其在物理、化学、生物、地质、医学、国防和公共安全等各个领域均具有重要的应用价值。拉曼信号通常比较弱，因此增强其信号就变得非常有必要。表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS）源于1974年英国南安普敦大学化学系Martin Fleischmann等人的一个重要实验。1997年SERS迎来了里程碑的事件——单分子SERS检测的实现。自此，SERS技术被认为有希望使得拉曼光谱第二次获得诺贝尔奖。屏幕截图 2024-04-18 112443但是，随着SERS研究的不断深入，人们发现在低浓度检测时，拉曼信号强度存在极大的不可重复性。因此，具有单分子检测的灵敏度并不意味着超灵敏定量的实现。换言之，获得更高的增强因子只是实现SERS高灵敏定量检测的必要条件，而只有实现了具有可重复性的测量，SERS技术才具有实际应用与大规模推广的能力。这一困扰拉曼领域几十年的难题，难以在现有的技术框架中得到圆满解决。上海交通大学生物医学工程学院叶坚教授和邵志峰教授团队发明了数字胶体增强拉曼光谱（dCERS），利用胶体纳米颗粒，可以实现较高效率的单分子检测。通过该单分子计数的方式可以实现对多种分子（如染料分子、代谢小分子、核酸、蛋白）的定量检测。其中，dCERS技术所采用的胶体颗粒的合成步骤简单，易于放大生产，在应用中，可以方便地取出每个批次的少量颗粒来针对具体的目标分子预先建立标准曲线，从而可以可靠地用于后续未知浓度样本的定量。为了确立dCERS在实际测量中的潜力，该团队选取了百草枯和福美双作为展示实例。百草枯是一种高效、剧毒的除草剂，可以诱导帕金森氏病的发生，目前已有32个国家严格禁止其使用。福美双是一种含硫剧毒杀真菌剂，被欧盟归为二类致癌物。因此，超高灵敏度的、准确可靠的定量检测技术对于这些分子的检测非常重要，尤其是致癌物，原则上不存在安全剂量。选取普通的湖水作为背景并混入微量的百草枯，该团队成功实现了低于欧盟最大残留量规定三个数量级的检测灵敏度。对于福美双，该团队选取了实验室培养的豆芽提取液，达到了优于质谱五个数量级的检测灵敏度。他们证明了，通过系列稀释的方法，检测中的背景干扰可以得到完美的抑制，从而实现准确的靶分子浓度的测量。而dCERS的超高灵敏度和可靠的统计分布是实现这些定量测量的关键基础。图为研究团队成员。这项研究展示了dCERS技术基于单分子计数实现了超低浓度目标分子在未知复杂背景中的可重复性定量，无需使用任何目标分子的特定标记。由于不同的目标分子大多具有独特的SERS光谱，dCERS可以实现多种不同分子的同时定量检测，因此具有很好的应用前景。另外，本工作使用的胶体纳米颗粒可以方便地进行大规模生产和制备，而检测方法相对简单，因此，dCERS有望进一步推动高灵敏检测技术的变革和进步。今年刚好是发现SERS技术的50周年，随着dCERS技术的进一步成熟，dCERS在生命科学、临床医学、环境保护、食品检测、国防与公共安全以及基础研究等领域有望得到广泛应用。

2018年3月22日至今，中美贸易战已延续4年多，以美国为首的美西方有关国家对我国高科技技术、产业围堵、封杀，意图让中国只能沦为它们廉价低端产品的生产基地，只能重复陷入高消耗资源，破坏环境的低端产业，低利润值的黄昏行业。检测仪器作为发现数据的眼睛，执行操作的手脚，在工业控制领域在生活当中其重要性不言而喻，为突破封锁，国家层面两大顶层纲领性文件接踵而来！双重利好政策助力国产仪器仪表发展，国产仪器仪表将迎来发展的“春天"！——《中华人民共和国科学技术进步法》与《“十四五"智能制造发展规划》。为打破这一现状，突破检测仪器被进口垄断的局面，国产检测仪器在面对挑战情况下，将加大检测仪器的研发投入，追求技术创新，突破技术壁垒，掌握核心技术，打造出稳定可靠的检测仪器，减少对进口产品的依赖、降低进口技术掣肘。勇踏潮头搏风浪厦门赛纳斯科技有限公司作为一家集研发、生产、销售、服务为一体的科技型企业，坚持自主研发和产业深耕，基于壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术为核心，为政府和行业客户不断提供创新应用开发及解决方案。为公安系统、海事系统、应急系统、海关稽查系统、卫生系统、渔业系统、食药系统、农业系统等提供高科技的现场快速检测执法设备及监管平台、检测服务等整体解决方案。尽管面对着来自进口品牌巨大压力，面对同行竞争的挑战。厦门赛纳斯对标国际领先，秉持“质量就是核心，创新就是灵魂”的理念，在质量和创新的道路上从未停止前进。坚持自主创新研发、独立知识产权赛纳斯科技与嘉庚创新实验室开展产学研合作，成立嘉庚创新实验室公共安全联合研究中心，并与国家毒 品实验室、福建省公安厅等部门建立联合实验室，通过便携式光谱仪和拉曼增强芯片的研发，将其应用在毒 品现场检测。截至到目前为止申请国际PCT发明专利、国家发明专利和实用新型专利达10余项，并承接多项国家重点研发计划。国产拉曼检测仪新征程赛纳斯科技2013年作为产业化单位，切入拉曼检测仪行业，依托核心自主技术，逐渐开创便携检测、在线检测、移动检测、实验室自动化等项目，对标国际巨头助力国产化。目前针对传统毒 品、新精活类物质、麻醉类药品、精神类药品、危化品、爆炸物等检测，公司形成一系列快速检测产品。手持式痕量毒 品拉曼光谱仪SHINS-P700T手持式拉曼光谱仪SHINS-P1000手持式拉曼检测仪SHINS-785-Pro 科研型电化学拉曼光谱仪系统EC-Raman科技自立自强是国家发展的战略支撑，国产仪器肩负着高端科学仪器国产化，推动科技进步的重任。赛纳斯科技作为一家植根于厦门的高科技企业，以国家战略需求为己任，重视履行社会责任，立足厦门大学深厚文化底蕴，继承中华民族优良文化传统，吸收借鉴先进企业优秀文化理念，将持续加大研发技术投入，保持创新动力，抓质量促生产，不断拓展创新应用与解决方案，用卓越的技术和严格的标准为行业、社会、国家创造价值，共同鉴证拉曼检测仪器国产化的新时代这一伟大进程。

2019年底曝出的酒鬼酒“甜蜜素”非法添加事件至今仍疑云重重，这是继2012年“塑化剂”事件之后，白酒业面临的又一个质量安全事件。“塑化剂”事件对整个白酒行业带来了严重不良影响，此次“甜蜜素”事件的影响也将难以估计。由于结论迟迟未定，公众猜测纷纷，该事件的不良影响还在继续发酵。如果在事件初始，有现场快速检测方法，白酒中是否有非法添加这一争议可立即获得结果，那么究竟是质量事件还是蓄意诽谤将得到最直接的证据支持。鉴知技术的拉曼光谱方法正适用于此场景，此方法可在半小时内检测完30个白酒样品，单个样品的平均检测时间仅1分钟。什么是甜蜜素？甜蜜素，是一种人工合成甜味剂，甜度是蔗糖的30-40倍，化学名称环己基氨基磺酸钠。它属于食品添加剂，常用于蜜饯、糕点、调味料等食品中，国标对其适用范围和最大允许使用量有明确限制。甜蜜素在配制酒中是允许使用的，但是在传统发酵生产出的白酒中，则是不允许添加的，属于非法添加剂。我国关于白酒产品的国家标准对于各种香型的白酒产品中也都有明确规定，不允许白酒产品添加任何甜味剂物质。此外，甜蜜素对人体是否存在危害目前仍无定论，《世界卫生组织国际癌症研究机构致癌物清单》中甜蜜素被归类在3类致癌物清单，即属于“对人类致癌性可疑，尚无充分的人体或动物数据”。甜蜜素非法添加仍时有出现但近年的食品安全抽检中，白酒、红酒中检出甜蜜素的情况仍时有出现，是酒类的主要抽检项目之一，在国家市场监管总局最新发布的《关于公开征求2020年食品安全监督抽检计划意见的公告》中，此项亦被列入其中。国家抽检一般采用GB 5009.97-2016中规定的气相色谱法、高效液相色谱法、或者液相色谱/质谱法对白酒中的甜蜜素进行定量检测。这种检测方法成本高操作复杂，需要实验室大型设备，一个样品需要专业人员耗时3-4小时才能完成检测。并且样品处理过程中，需要用到大量有机试剂，废料处理难。这给基层监管机构的检测带来很多阻碍和不便。白酒中甜蜜素的快速检测方法鉴知技术的拉曼光谱方法正是在此情况下专项开发的成果，实现了白酒中甜蜜素的简单快速检测。整个流程操作简单，30个样品在30分钟内即可迅速得出检测结果，大大提高了检测效率，并且节省了检测成本。未知白酒样品检测之后，与数据库中的数据进行自动比对，通过特征峰和特有算法，即可立即得出样品中是否含有甜蜜素的结论。便携拉曼光谱设备近年在食品安全快检领域应用越来越广泛，鉴知技术的RT5000食品安全检测仪利用拉曼光谱的特异性识别，专注于提供多目标物、非特异性痕量筛查的食品安全现场快速解决方案。除白酒中的甜蜜素外，还可检测农药残留、非食用化学物质、易滥用食品添加剂、兽药残留、保健品非法添加、有毒有害物质等六大类100余项物质，为消费者提供安全保障，为监管人员提供有效工具！【鉴知技术简介】北京鉴知技术有限公司，简称“鉴知技术”，是一家以光谱检测技术为核心的专业公司，产品已广泛应用于安检、食品、药品、毒品、医疗等诸多领域，公司致力于为客户提供更先进的产品和更快捷的物质识别方案。鉴知技术公司源自同方威视技术股份有限公司与清华大学共建的“清华大学安全检测技术研究院”，历经10余年的孵育，公司的核心关键技术达到国际领先水平，专利累计申请数达140余件。公司所拥有的技术获得了国家科学技术委员会科技成果鉴定证书及中国专利优秀奖，相关产品获得了国际发明展览会金奖、北京市新技术新产品证书、中国科学仪器年度优秀新品奖、朱良漪分析仪器创新奖之“创新成果奖”等。【延伸阅读】“鉴知”首次亮相——访北京鉴知技术有限公司总经理王红球从威视到鉴知 150余项专利技术铺就拉曼发展之路乳品中三聚氰胺拉曼快检 全流程只需5分钟同方威视拉曼光谱检测出某壮阳保健品中含有非法添加他达拉非类物质

p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 近日，中国科学院深圳先进技术研究院李鹏辉、喻学锋、罗茜等合作，成功开发出一种磁性可移动拉曼增强(SERS)检测芯片，实现了多种环境污染物的高灵敏度快速检测。相关论文Efficient Enrichment and Self-Assembly of Hybrid nanoparticles into Removable and Magnetic SERS Substrates for Sensitive Detection of Environmental Pollutants(《纳米粒子高效汇聚自组装构建磁性可移动拉曼检测芯片及其在环境污染物高灵敏检测中的应用》)发表于国际期刊ACS Applied Materials & amp Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.6b16141, 论文第一作者为深圳先进院唐思莹)。并且，团队与深圳市农产品质量安全检测检验中心合作，以相关技术制定了深圳市标准“养殖水中孔雀石绿的表面增强拉曼光谱快速检测方法”一项。 /p p style=" TEXT-ALIGN: left TEXT-INDENT: 2em" SERS检测技术因其免标记、灵敏度高、检测速度快、无损等优点，在食品安全、生命科学、环境监测等领域得到广泛应用。通常，具有小于10nm的窄间隙的贵金属纳米结构表面的等离子体共振效应可以引起非常有效的SERS信号，而液滴挥发自组装技术是一种可有效构建此种窄间隙结构的三维超晶格贵金属纳米阵列的方法。课题组成员唐思莹、李鹏辉和李泳等利用这一技术，成功制备了一种磁性可移动的SERS芯片，并实现了孔雀石绿、福美双、敌草快、多环芳烃等农药和环境污染物分子的高灵敏度检测。通过在多孔的特富龙薄膜表面构建的超润滑基底，使得液滴内的金纳米棒和磁性四氧化三铁纳米粒子在液滴挥发过程中高效聚集和自组装，得到可以脱离基底、在磁场下可控移动的三维超晶格结构。这种SERS芯片一方面由于高度有序排列的金纳米棒形成等离子体超晶格结构使其具有高灵敏度和高探测极限的优异SERS性能，检测极限可低至纳摩尔级别；另一方面由于其具有磁性，而能从复杂分析物中快速分离，此种SERS芯片适用于环境污染物的实地快速分析检测，拓宽SERS芯片在环境监测中的应用范畴。 /p p style=" TEXT-ALIGN: left TEXT-INDENT: 2em" 课题组近年来在SERS检测芯片构建和SERS检测技术方向开展深入研究，在食品安全和环境污染物检测等领域取得了多项突破性进展(ACS Applied Materials & amp Interfaces, 2015, 7: 5391； Advanced Materials, 2016: 28: 2511，封面文章)，并申请相关发明专利5项。这些研究成果不仅可以实现高灵敏低成本SERS检测芯片的大规模制备，更重要的是为食品安全检测和环境监测等领域提供了可靠的快速光学检测技术。 /p p style=" TEXT-ALIGN: left TEXT-INDENT: 2em" 上述研究受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创委基础布局项目等资助。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 磁性拉曼检测芯片问世 可用于食品安全和环境监测" alt=" 磁性拉曼检测芯片问世 可用于食品安全和环境监测" src=" http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-04/13/nick/1492065655800066794.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: left TEXT-INDENT: 2em" (a)磁性拉曼检测芯片设计与制备示意图；(b)利用磁性拉曼检测芯片测试流程图；(c)不同浓度孔雀石绿拉曼增强谱图。 /p

据媒体报道，日前由中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组，在高分辨率化学识别与成像领域取得重大突破。这项研究结果突破了光学成像手段中衍射极限的瓶颈，将具有化学识别能力的空间成像的分辨率提高到一个纳米以下，这对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造，以及包括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。据悉，该研究工作是在科技部、科学院和国家自然科学基金委的资助下完成的，是该研究团队继2005年实现单分子磁性调控(文章发表在《科学》杂志上)后在单分子科学领域取得的又一项重大进展。 　　据文章通信作者之一董振超教授介绍，印度科学家拉曼于1928年发现了光子被物质分子散射后能量发生变化的光散射现象，并在两年后因此贡献获得了诺贝尔物理学奖，是亚洲第一位获此殊荣的科学家。拉曼散射中光子的能量变化通常起源于分子振动能量与入射光子能量的叠加，因此拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息。而由于不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此可作为分子识别的&ldquo 指纹&rdquo 光谱，就像人的指纹可以用来识别人的身份一样。如今，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。 　　据介绍，激光光镊拉曼光谱技术是将激光光学囚禁技术和拉曼光谱技术相结合应用于悬浮细胞、生物大分子等进行研究的一种光子技术，更是一种无损、快速、灵敏的光谱学的检测方法。 　　专业人士表示，鉴于水的拉曼散射非常微弱，该技术适合于对水溶液中生物大分子、细胞等进行研究。该技术应用光镊把细胞俘获或囚禁在玻片上方10微米左右的位置，可以消除其他拉曼光谱技术将细胞囚禁在溶液中和玻片上所引起的不良影响。并且光镊将细胞长时间囚禁在激光的焦点附近，在优化了散射光的收集光路的同时，还可以得到更高信噪比的光谱。虽然激光光镊拉曼光谱技术已经具有如此多的优势，但这种技术只是对直径较小的细胞有很好的针对性，对像肝癌细胞这样直径较大的细胞并不能全部获取其中的光谱信息。 　　目前肝癌已经成为死亡率仅次于胃癌、食道癌的第三大常见恶性肿瘤，但初期症状并不明显。因此，对肝癌的检测就成为了目前医学研究的重要课题。而拉曼光谱成像可以在降低分子成像成本的同时，提供更高的图像敏感度、还有更强的空间分辨率以及更完善的浏览多重信号的能力。 　　分析人士指出，拉曼光谱成像已经成为当前所有成像技术中较为优越的一种技术。这种重构的激光拉曼光谱成像系统对肝癌细胞进行了成像研究，获得了单个肝癌细胞微区的拉曼光谱图谱，同时计算出786cm-1、1450cm-1和1658cm-1等特征峰的峰面积，这些特征峰分别归属于DNA、脂类和蛋白质，并根据归一化后的数值在相应的细胞扫描位置给出不同颜色值成像，进而重构出这些物质的拉曼特征峰在肝癌细胞中的分布图。结果表明，应用这种方法可以很明确的看到DNA、脂类及蛋白质特征峰在细胞中的分布情况，并且通过荧光染色验证了成像系统的可靠性。因此通过特征峰的成像图确定物质在细胞中的微区分布情况，为拉曼方法检测和诊断肝癌提供了可靠的依据和重要的参考价值。

在生物制剂领域，尤其是注射制剂当中，颗粒污染物可谓是安全与质量方面的关键问题。当含有颗粒物的生物制剂被注射到人体内后，颗粒物可能在注射部位或血管内引起局部刺激和炎症反应，进入微血管的颗粒物可能造成血管堵塞，对于重要器官如心脏、大脑、肾脏等的微血管堵塞，可能会引起严重的功能障碍。 生物制剂中的颗粒物分类 按大小： 可见异物（注射剂中可见异物是指在一定条件下目视可观测到的不溶性颗粒物质，通常粒径或长度为 100μm ） 不溶性微粒（通常指的是亚可见的颗粒异物，粒径或长度为1~100μm ） 按来源： 外来颗粒：不是配方、包装或组装过程的一部分 内源颗粒：来源于配方成分、装配过程或主要包装材料 固有颗粒：是有意存在的或预期存在的，包括溶液、悬浮液、乳剂和其他被设计为颗粒组件(团聚体、聚集体)的药物输送系统 产品配方相关颗粒：如蛋白质聚集体或赋形剂相关降解产物，如脂肪酸颗粒) （Collaborative Study for Analysis of Subvisible Particles Using Flow Imaging and Light Obscuration: Experiences in Japanese Biopharmaceutical Consortium） 对各种颗粒特性进行分析与表征，在制药领域乃是一项极为重要的研究工作。当前，在颗粒物检测方面拥有广泛的技术手段，主要的检测方法主要包括光阻法、光学显微镜、微流成像、显微红外光谱以及显微拉曼光谱。其中显微拉曼光谱技术在颗粒物检测的计数、形貌以及成分鉴定方面展出了明显的优势。 不同颗粒物检测技术的优势与局限 业内通常采用光阻法、光学显微镜以及微流成像技术进行颗粒物计数或者形貌分析，但这些技术在颗粒物检测中存在局限，且却无法对颗粒成分进行鉴定。而显微红外光谱和显微拉曼光谱技术，将 “显微”计数、形貌分析，与结合“分子光谱”鉴定结合，除了能够对颗粒物进行计数、形貌分析之外，还具备成分鉴定的功能。 MicroRaman颗粒物检测仪的专有方案 针对制药领域颗粒物检测开发中显微拉曼光谱技术存在的挑战，长光辰英研发出了专门的解决方案。 扫码下方二维码体验免费样品检测！ END 往期推荐 你见过“人参”颗粒物吗？2024-08-09 这些“奇形怪状”的可见颗粒究竟是什么？2024-09-05 用户文章《AAPS PharmSciTech》丨基于拉曼光谱和机器学习对可见颗粒物的快速鉴定2024-05-31 《Talanta》丨基于拉曼光谱和数字微流控芯片结合机器学习方法对亚可见颗粒物的智能鉴定2023-07-28

前段时间，一项发表在环境科学领域权威期刊《环境国际》上的研究披露，科学家首次在人类血液中发现微塑料，进一步引发了微塑料对人体健康长期影响的担忧。我国高度重视微塑料对环境、人体影响的监测工作，越来越多研究机构已经开始布局微塑料研究。图片来自网络微塑料是指粒径小于5 mm的塑料颗粒，往往难以肉眼分辨，而拉曼光谱作为一种分子指纹光谱技术，结合显微成像，能够在微塑料的成分定性和颗粒统计中发挥重要作用，并且无惧水分干扰、无需复杂前处理。RS2000便携式拉曼与显微镜联用鉴知RS2000便携式拉曼系统可以与高性能光学显微镜联用，实现微米级塑料颗粒的表征和鉴别，根据样品的不同，还可选配不同波长的激光光源。RS2000具有以下优势： 1. 光学性能佳，分辨率优于6 cm-1，光谱范围覆盖200-3200 cm-1，采用深度制冷探测器，信噪比（SNR）超过7000，轻松进行微塑料的成分分析 2. 高分辨光学显微镜，可以进行微米级塑料颗粒的表征分析，并能够获取微塑料的二维图像信息 3. 方便移动，可以快速搭建分析平台，支持现场分析检测任务 4. 功能多样，既可以与显微镜连接使用，也可以通过探头直接检测不可移动的样品 5. 可靠性强，能够在复杂环境条件下使用常见塑料的拉曼光谱鉴知技术作为一家的光谱分析技术供应商，可以为研究人员提供定制化拉曼光谱检测配件和专业的技术指导，满足微塑料样品的现场快速检测需求。此外还提供各类光纤光谱仪，为科学研究提供更灵活的检测工具，详情可后台咨询。 鉴知技术可为用户提供不同配置的光谱仪

前几期为大家详细介绍了鉴知1064手持拉曼-RS1500手持式物质识别仪穿透多种包装的系列测试报告，分别展示了RS1500对编织袋、信封、棕色试剂瓶、彩色塑料瓶等不同包装内样品的无损检测，在此，特别为大家做了汇总整理。往期回顾▶ 鉴知1064nm手持拉曼穿透不透明包装的系列测试报告之：纸包装篇▶ 鉴知1064nm手持拉曼穿透不透明包装的系列测试报告之：塑料包装篇▶ 鉴知1064nm手持拉曼穿透不同包装的系列测试报告之：玻璃包装篇测试结论 系列测试报告中，我们准备了常见的信封、编织袋、深色玻璃及有色塑料等多种半透明及不透明包装，分别使用RS1500（1064nm）和RS1000(785nm)分别对包装内的乙醇、对乙酰氨基酚、小苏打、蔗糖等样品进行检测。结果显示透明玻璃瓶、棕色玻璃瓶、透明塑料袋和编织袋这四种包装，鉴知的RS1500和RS1000都可穿透并正确识别内部样品，此外，RS1500还可穿透牛皮纸信封、白色信封、彩色塑料瓶、绿色厚玻璃瓶并正确识别样品，在包装穿透方面具备卓越能力。 1064nm手持拉曼-鉴知RS1500手持式物质识别仪 鉴知RS1500采用1064nm激光光源，相较常见的785nm光源，1064本身可有效避免样品及包装带来的荧光干扰，而鉴知RS1500结合特殊的光路设计和智能识别算法，具备更强的穿透性和去荧光能力，可以穿透纸包装、有色塑料及深色玻璃等普通拉曼难以透过的包装进行准确识别。同时，RS1500内置上万种数据库，涵盖国家管制名单内的所有芬太尼，可检测各类常见的毒品、易制毒化学品及爆炸物，适用于缉私缉毒、应急管理等现场快检场景。

芬太尼是一种强效的类阿片止痛剂，是医学中使用最广泛的合成阿片类药物。其适用于各种疼痛、外科手术后和手术过程中的阵痛；也可与麻醉剂合用，作为麻醉辅助用药。芬太尼作为近年来兴起的新精神活性物质（NPS），在其基础上衍生出大量的变种，因此被称为“实验室毒品”，是继传统毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品。2019 年 4 月 1 日，公安部、国家卫生健康委、国家药监局联合发布公告，宣布从2019 年 5 月 1 日起将芬太尼类物质列入《非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录》。由于芬太尼及其变体药物的效力比海洛因强 10-1000 倍，致死量相当于数粒砂糖大小。类似的，部分 NPS 的活性剂量为数微克。世界范围内已经出现数起公务人员意外暴露于芬太尼或精神类药物下，引起严重医学后果的案例。这意味着在没有始终或不能穿戴全套个人防护装备的情况下发生接触，存在着发生危险性意外暴露的风险，因此要求样品识别定性的方法是快速、简单以及操作方便的。安捷伦为芬太尼及其衍生物的快速定性识别提供了两种解决方案，分别为 Cary4500 FTIR 红外光谱解决方案，以及 Resolve 拉曼光谱解决方案。方案一：Cary4500 FTIR 芬太尼及其衍生物定性测试解决方案图为：安捷伦Cary4500 FTIR 光谱仪红外光谱作为一种对未知物快速识别定性的手段，被许多检测机构选用。与传统红外需要苛刻的温湿度存储条件不同，安捷伦 Cary4500 FTIR 光谱仪采用硒化锌主机设计，其防水设计可以防止环境湿度对主机造成的影响；且自带电池，可带到任何户外和检测现场使用。仪器标配衰减全反射（ATR）探头，无论是液体、固体还是粉末类样品，无需样品制备，直接取少量置于钻石晶体上测试即可。Cary4500 FTIR 光谱仪的产品特点：仪器采用立体干涉仪设计，抗冲击，抗振动全密闭光学防水设计系统标配钻石晶体衰减全反射附件可连续使用时间4小时以上标配电池系统，也可外接电源操作温度：-10℃-50℃湿度：95% 以下安捷伦傅里叶变换红外光谱系统还配置了内含 142 种标准芬太尼类化合物的红外谱库，在对疑似芬太尼类物质进行检测时，仅需调用带有谱库的方法采集谱图，短短几十秒即可确认未知物是否为芬太尼类物质。该谱库严格按照《非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录》设计，能够满足公安、邮政、海关及相关司法部门的检测需求。且仪器体积小巧，在用户有特殊需求时，可作为移动测量设备置于测量现场；如在实验室内使用时，为保护测量人员的安全，也可将其置于通风橱或手套箱内使用。图为：调用谱库对测试的阿芬太尼样品进行定性分析结果方案二：Resolve 手持式拉曼芬太尼及其衍生物隔包装检测解决方案图为：安捷伦Resolve手持拉曼光谱仪手持式拉曼光谱仪可以作为与傅里叶变化红外光谱仪搭配使用的另一款仪器，用于芬太尼类样品的隔包装定性识别检测。安捷伦 Resolve 手持式拉曼光谱仪采用专利的空间位移拉曼光谱（SORS）技术，能够快速无损检定密封在单个或多个包装内的危险物质、爆炸物和麻醉剂等。与传统拉曼光谱仪仅能穿透透明包装不同，Resolve 手持拉曼可穿透有色和不透明的塑料、玻璃、纸盒、卡套、包装盒以及编织袋等。该系统采用 830 nm 激光光源，可减少荧光干扰，同时配置了不断更新的新型精神药物（NPS）的标准谱库，是一款检测和检定管制类药物的强大工具。可检测的物质包括：芬太尼、卡芬太尼及衍生物新型精神药物安非他命可卡因海洛因管制前体图为：检测密封在典型国际邮递包裹中的芬太尼变体药物Resolve 手持式拉曼光谱仪因其穿透包装无损检测样品的特性，非常适用于帮助执法人员及海关人员进行疑似样品筛查，在尽可能保护测试人员的前提下，获得准确的测试效果。综上所述，安捷伦分子光谱产品线的傅里叶变换红外光谱仪及拉曼光谱仪均可为用户进行芬太尼类化合物的定性分析提供快速检测方案。在未开包装时，可选择 Resolve 手持式拉曼光谱仪进行初步筛查，后通过取样的方式利用 Cary4500 FTIR 进行进一步的判定。关注安捷伦微信公众号，获取更多市场资讯

近日， 国科温州研究院王毅研究员团队在肝肿瘤拉曼光谱病理学诊断和术中检测方面研究取得进展，相关成果以Rapid, label-free histopathological diagnosis of liver cancer based on Raman spectroscopy and deep learning为题，发表于Nature Communications 。组织病理学检查是癌症诊断的金标准。常规的组织病理学检查包括组织切片、染色等流程，步骤相对繁琐、耗时，且诊断结果依赖于病理医生的主观判断。在临床手术中如果需要对特定部位进行病理判断，则通常需要术中冰冻切片进行病理诊断，这不可避免会对手术造成中断或延迟。拉曼光谱是一种分子振动光谱，基于振动分子的光非弹性散射可以提供复杂生物样本的化学指纹谱图。组织癌变进程中的生物成分变化，可以基于拉曼光谱以便捷、无损、无标记的形式得以反馈。但是由于光谱分析的复杂性以及癌组织的异质性，需要合适的数学分析模型辅助以实现来自不同组织类型的光谱数据识别与区分。对此，研究团队基于拉曼光谱和深度学习技术提出了一套用于肝癌组织体外和术中病理学诊断的工作流程（图1）。 图1 基于拉曼光谱和智能算法的肝癌组织病理学诊断工作流程王毅研究团队与温州医科大学附属第一医院肝胆外科团队合作，通过采集得到超过12000张来自120对肝癌组织和对应癌旁组织的拉曼光谱，建立得到肝组织拉曼光谱数据库。随后构建并训练得到基于VGG-16的卷积神经网络模型，将采集得到的光谱数据输入模型，实现了肝癌组织与癌旁组织的自动区分，准确率到达92.6%。此外利用该模型还成功实现了不同亚型、分化程度和肿瘤分期的肝癌组织的鉴别。非靶标代谢组学分析验证了不同肝组织类型间的代谢产物差异，且与拉曼分析结果一致。在上述光谱差异的基础上，以无染色、无标记的方式实现亚微米分辨率的不同病理组织切片的2D/3D 拉曼成像，以及肝癌肿瘤边界成像。最后，研究团队成功将手持式拉曼光谱系统运用于临床手术中，探讨了利用拉曼光谱实时术中肝癌诊断的可行性。王毅研究员和张庆文副研究员为本文共同通讯作者，温州医科大学硕士研究生黄礼平为该论文第一作者。上述工作得到了浙江省自然科学杰出青年基金和浙江省海外引才计划等项目的支持。

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现场快速检测在环境污染物检测、农残检测、安检、疾病早期诊断等领域具有广泛应用。基于增强拉曼光谱的检测技术，具有灵敏度高、检测速度快、指纹识别等优点，倍受关注。近十年来，中国科学院合肥物质科学研究院在这方面取得丰富的技术积累。主要技术指标（或参数）： 　　1、检测下限：多数有机物0.01-1ppm；部分有机物1ppb；离子0.01ppm； 　　2、具有指纹识别能力、现场快速检测； 　　3、可测量液体、固体中的目标物，也可分析固体表面及浅表层物质，例如菜叶上农残和物品表面纳克级别的粉末。 　　应用领域： 　　微量/痕量有机物、离子等的快速灵敏检测： 　　1、 农药残留等有机物检测； 　　2、 环境污染物检测； 　　3、 金属离子、酸根离子的检测。 　　市场前景： 　　具有良好的社会经济价值及应用前景。 　　拟转化的方式（或合作模式）： 　　可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 　　相关图片：便携式增强拉曼检测设备

a) SERS-CIP检测策略示意图；b)含SERS标记物的SERS-CIP玻璃毛细管照片，识别区域用红色圆圈表示；c)在SERS-CIP上实现手性氨基酸识别检测原理 课题组供图近日，中国科学院烟台海岸带研究所研究员陈令新团队在手性印迹表面增强拉曼散射（SERS）检测技术领域取得重要进展，研究成果“基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射检测策略用于绝对对映体区分”发表在最新一期的《自然—通讯》。手性是自然界中普遍存在的现象。手性分子是与其镜像不能重合的分子，对映异构体间很多理化性质相同，但生理活性往往有很大的差别，因而，对单个对映体的选择性识别与检测在生命科学、环境监测和食品安全等领域至关重要。然而，单个对映体的识别存在很多挑战。首先，理想的手性区分策略需要外消旋体中的绝对对映体识别方法和高灵敏度的传感器件，并且保证对多种手性分子广泛适用，如何抑制对映体在手性区分传感器上的非特异性结合是关键。其次，对映体间具有相同的分子大小和官能团，仅结构呈现镜像对称，因此，不能根据一般传感器上的主-客体相互作用结果一概而论。此外，大多数手性识别策略高度依赖手性分子的细微结构特征，无法适用于复杂多样的手性化合物。海岸带是关乎人类社会发展的地球关键带。人类活动通过多种途径影响海岸带生态，使其被开发利用的同时，也造成了生态脆弱、灾害较多等问题，发展海洋生态固碳、保护生态环境是海岸带可持续发展的关键之一。氨基酸是海洋有机碳和有机氮的重要组成部分，氨基酸的手性转化是海洋微生物固碳的重要过程，了解手性氨基酸的结构和功能对于海洋固碳机制研究非常重要。然而，海岸带区域环境中的手性氨基酸含量很低、赋存介质复杂，因此亟需发展能够进行分离富集、降低和消除基质干扰的高灵敏手性分子检测技术。基于上述挑战，陈令新团队创新性发展了基于手性分子印迹的表面增强拉曼散射（SERS-CIP）检测策略，成功实现了对海水中精氨酸、组氨酸、天冬氨酸等8种氨基酸手性对映体的高选择性和高灵敏分析检测。手性分子印迹聚合物（CIP）具有在形状、大小和官能团三方面与目标氨基酸分子互补的空腔，能够高特异性结合目标手性分子，在手性氨基酸识别方面表现出了独特的优势。由于聚合物框架和手性分子的官能团之间的相互作用，不可避免的非特异性结合参与手性识别问题一直是挑战。研究发现，可以通过发展先进的CIP识别机制并通过抑制非特异性结合提高CIP对映体识别特异性。在利用SERS对CIP非特异性结合来源进行详细研究后，团队开发了一种检测识别机制来探索CIP的空间状态，并借此区分特异性结合和非特异性结合的氨基酸对映体分子。通过对映选择性测试、外消旋混合物分析以及在复杂实际样品中的手性识别表明，这种机制能够满足理想的手性识别策略的要求，并具有良好的实用性。该研究成果得到了国家自然科学基金和中科院国际博士后项目等项目的支持。文章的第一作者为助理研究员Maryam Arabi，文章通讯作者为研究员王运庆和陈令新。

粮油检测解决方案粮油发展现状国以民为本，民以食为天，食以安为先。可见在中国这个农业大国里，保障食品安全十分重要。在涵盖中国所有80万农村的农享网——这个我国最大的农产品供需交易信息网上，五谷粮油分类排在了首位，其在食品领域的地位不言而喻。截至目前，农享网里高达12730个粮油的小类供应信息，是所有农产品分类中最多的。在这些分类繁杂的粮油产品里，多数粮油的品质良莠不齐，识别品质好坏，保障人民的食品安全尤其重要。多数粮油在生产过程中存在一种或多种品质不过关而对人体产生危害的风险，它可能来自原料，也可能由于生产中的污染和恶劣的仓储条件。除此之外，从原料到最终成品的粮油，生产的每一个阶段都可能发生化学污染，如化学添加剂、有毒重金属、动物性毒素、硝酸盐等。都会影响人的生长发育、可能会导致慢性中毒、急性中毒、致癌或者致死的后果。粮油检测传统方法弊端目前，粮油检测方法多为化学方法，这些方法必须在实验室由专业人员操作。费时费力，准确度也不高，化学试剂的使用也可能会伤害监测人员的健康，且废弃化学试剂容易污染环境。同时此类方法改变了被检测粮油的本质属性，具有不可恢复性。因此不能广泛应用于检测中。解决方案拉曼光谱技术作为一种现代的无损智能检测技术，应用在粮油检测上具有很多优点：一是在不破坏被检测粮食的前提下对其进行质量评估；二是可对粮食进行在线、实时检测，减少检测时间和增加检测效率。由此可见，拉曼光谱技术在快速分析、检测判别方面具有巨大的潜力，是未来粮油品质检测的重要发展方向。可广泛应用于食品企业、公共卫生部门（食品安全监督管理部门和卫生防疫部等）、还有农业生产基地、农贸市场等。方案特点1、快速鉴别粮油真假和粮油变质2、非常适合非专业人员的现场快速鉴别使用3、操作简单应用图1两种塑料米的鉴别（左为785nm，右为1064nm）, 1064nm很容易鉴别两种塑料米相关产品1064nm便携式拉曼光谱仪 型号：ATR3000-1064 1064nm高灵敏度便携式拉曼光谱仪 型号：ATR3110-1064

日前，国际著名科学杂志《先进科学》（Advanced Science）发表了一篇专题文章，详细介绍了我国科学家团队在单细胞生物学研究领域的一项最新技术成果：中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心（以下简称单细胞中心）和青岛星赛生物科技有限公司（以下简称星赛生物）合作发明了拉曼流式检测技术pDEP-D LD-RFC ，该技术基于介电诱导确定性侧向位移，可高效完成单细胞聚焦、捕获/释放，针对人体细胞（肿瘤）、植物（微藻）、酵母和细菌等多种细胞类型具有广谱适用性。 《先进科学》（Advanced Science）相关文章页面截图 据悉，基于此星赛生物即将推出的升级版FlowRACS仪器，为活体单细胞代谢表型组的高通量检测提供了全新工具，研究小组已经开发了一系列应用，广泛适用于肿瘤细胞分类、微藻合成过程监控、产油酵母多表型监控、细菌药敏性检测等生命科学研究的重点高精尖领域。 活体单细胞代谢表型组流式检测技术发展简史活体单细胞代谢表型组的流式检测，在微生物资源挖掘、细胞工厂筛选、酶元件表征、生物过程监控、临床诊疗等方面，具有共性的支撑作用。此前，荧光流式和质谱流式作为常用手段被广泛接受，但经过长时间的验证，二者均在不同方面有其技术的局限性。 其中，荧光流式受限于对生物标志物需有先验知识，并引入荧光标记探针来识别生物标志物——但许多细胞都没有可靠的生物标志物，如微生物群，无论是在基因上还是在生物分子上，都不能就其多数功能进行普遍标记，且可能存在强荧光干扰问题。另一方面，质谱流式涉及到细胞破碎，难以耦合目标单细胞的下游分选、培养或测序等单细胞组学技术。于是，新的技术应运而生。与荧光流式和质谱流式等现有流式细胞检测手段相比，拉曼流式具有无需标记细胞、活体检测、信息量丰富等优势，因此是一种具有广阔应用前景的细胞分析手段。但是，新技术的诞生必将伴随实际应用带来的阵痛。高通量拉曼流式技术的应用受限于：首先，如何提高样品的普适性，以适用于不同细胞类型与不同表型的检测；其次，如何提高检测的通量，以实现高度异质性细胞群体的深度检测；最后，如何提高运行的稳定性，以支撑高度可靠的仪器使用流程。活体单细胞代谢表型组检测新技术针对上述问题，单细胞中心王喜先、任立辉、刁志钿、何曰辉等带 领的研究小组发明了“介电诱导确定性侧向位移实现单细胞聚焦、捕获/释放的拉曼流式检测技术”（Positive Dielectrophoresis Induced Deterministic Lateral Displacement-based Raman Flow Cytometry，pDEP-DLD-RFC）。 《先进科学》（Advanced Science）文章页面中，关于拉曼流式细胞检测技术原理的插图首先，新技术采取的是宽流场高流量的进样策略。其能够有效防止细胞沉降，进而实现了长时间稳定运行（＞5小时），但是此策略带来的问题就是如何在宽流场中实现快速、精准地对高速流动的单个细胞进行一一捕获，且不会漏检，也就是如何保证拉曼检测的高效率和高准确性。因此，团队又通过介电诱导细胞确定性侧向位移，实现了宽场中细胞高效聚焦地流经检测位点，从而保证了拉曼检测效率。最后，通过施加检测时间依赖的周期性介电场，实现了单细胞的快速捕获/释放，以满足各种不同细胞类型的普适性、高通量检测。 FlowRACS中介电诱导细胞确定性侧向位移实拍周期性介电场中单细胞的快速捕获/释放实拍生物过程监控及肿瘤/微生物细胞分类研究的新工具基于上述关键技术突破，星赛生物即将推出的升级版FlowRACS兼具广谱通用性、高通量、运行稳定性等性能的高通量拉曼流式检测系统，并开发了一系列应用：肿瘤细胞分类、微藻合成过程监控、产油酵母多表型监控、细菌药敏性检测。这套全新的细胞检测分选技术和仪器设备系统，将能极大提升相关领域的科研效率和能力。 在肿瘤细胞类型的快速区分场景中，基于SCRS中信息丰富的指纹区，以膀胱癌、肺癌、肾细胞癌、乳腺癌等细胞株为例，证明流式拉曼技术耦合拉曼组机器学习算法，能以平均95%的准确率，完成肿瘤细胞类型的快速判别。该方法对于肿瘤细胞质量检测等应用具有潜在的应用价值。在植物生物制造过程的代谢监控场景中，基于共振拉曼信号，实现了雨生红球藻中虾青素含量的实时监测，从而示范了单细胞精度的虾青素累积过程细胞工厂代谢状态的监控，并考察了“高光”和“缺氮”等条件对细胞虾青素累积速度及其同步性的影响。其虾青素含量检测速度达～2700 events/min，为目前最高的自发拉曼检测/分选通量。在酵母生物制造过程的代谢监控场景中，基于非共振拉曼信号，示范了油脂酵母中细胞代谢活力、甘油三脂含量、油脂不饱和度等多个关键代谢表型的同步动态监控，进而通过拉曼组机器学习、拉曼组内关联分析（Intra-Ramanome Correlation Analysis，IRCA）等算法，实现了单细胞代谢状态（准确率＞96%）的实时鉴定，以及细胞内代谢物相互转化网络的实时重建。在细菌药敏性的流式快检场景中，基于单细胞中心前期提出的重水饲喂单细胞拉曼药敏原理，以大肠杆菌和多种常见抗生素为例，开发了流式药敏快检技术，并通过与拉曼药物应激条形码（Raman Barcode for Cellular Stress-response，RBCS）、IRCA、拉曼组机器学习等算法，证明该流式药敏快检技术还能实时地判断单菌体精度的药物应激状态、构建细胞内代谢物相互转化网络等，从而揭示细菌-药物互作机制。此外，流式检测大大提高了药敏检测中SCRS取样深度，对于识别群体中通常占比很低的耐药细胞，具有重要的意义。与转录组、蛋白组和代谢物组相比，拉曼组能表征单细胞精度的底物代谢、产物合成、环境应激性、化合物相互转化等关键代谢表型，而具广谱适用、活体、无损、非标记、全景式表型、可分辨复杂功能、快速、低成本、能耦合下游测序、质谱或培养等优势，因此拉曼组是一种更接近于“功能”、更适合于临床、工业等场景的单细胞表型组。为了支撑人体、动植物和微生物拉曼组数据的自动化采集与分析，单细胞中心与星赛生物基于pDEP-DLD-RFC技术，星赛生物即将推出升级版FlowRACS仪器，将大大加速拉曼组平台的推广应用。原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202207497

2024年4月17日国际顶级期刊Nature（《自然》）在线发表了题为“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”的研究论文。该研究针对表面增强拉曼光谱领域内定量的挑战，系统阐述了基于数字胶体增强拉曼光谱（digital colloid-enhanced Raman spectroscopy, dCERS）的定量技术。基于单分子计数，dCERS成功实现了超低浓度目标分子的可靠定量检测，为表面增强拉曼光谱技术的普遍应用奠定了重要基础。 本文的第一作者为上海交通大学生物医学工程学院致远荣誉计划博士研究生毕心缘，通讯作者为叶坚教授。作为资深作者，邵志峰教授在基本概念、数据解析以及文章的凝练、修改等方面做出了关键贡献。Daniel M. Czajkowsky教授也对数据的物理原理与文章修改做出了重要贡献。上海交通大学是论文的唯一完成单位和通讯单位。该工作得到了上海交通大学古宏晨教授、徐宏教授和沈峰教授的帮助，得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、上海市科学技术委员会、上海市妇科肿瘤重点实验室、上海交通大学、王宽诚教育基金会的资助。该成果成员：（从左往右）邵志峰、叶坚、毕心缘、Daniel M. Czajkowsky拉曼散射（Raman scattering）是Chandrasekhara Venkata Raman于1928年发现的一种指纹式的、具有分子结构特异性的非弹性散射光谱，并获得了1930年颁发的诺贝尔物理学奖。通过拉曼谱峰可以直接判断对应的分子结构，进而识别具体的分子的类型。该技术具有无需标记的优势，使其在物理、化学、生物、地质、医学、国防和公共安全等各个领域均具有重要的应用价值。拉曼信号通常比较弱，因此信号增强就变得非常有必要。表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS）源于1974年英国南安普敦大学化学系Martin Fleischmann等人的一个重要实验。他们发现，在粗糙的银电极表面所附着的吡啶分子所产生的拉曼散射信号会被极大地增强，其物理原理在1977年分别由美国西北大学化学系David L. Jeanmaire和Richard P. Van Duyne以及英国肯特大学化学实验室M. Grant Albrecht和J. Alan Creighton从电磁场效应和电荷转移效应做出了解释。1997年SERS迎来了里程碑的事件——单分子SERS检测的实现。自此，SERS技术被认为有希望使得拉曼光谱第二次获得诺贝尔奖。迄今为止，研究人员开发了各种不同的纳米增强基底，如纳米星、纳米海胆、纳米花、纳米森林等，通过采用不同的湿化学合成方案与芯片制造工艺，使得基底表面具有更为丰富的尖端、缝隙结构，形成更强的热点区域为其中的分子提供更高的增强能力，实现超低浓度的分子检测。 但是，随着SERS研究的不断深入，人们发现在低浓度检测时，拉曼信号强度存在极大的不可重复性。因此，具有单分子检测的灵敏度并不意味着超灵敏定量的实现。换言之，获得更高的增强因子只是实现SERS高灵敏定量检测的必要条件，而只有实现了具有可重复性的测量，SERS技术才具有实际应用与大规模推广的能力。很显然，这一困扰拉曼领域几十年的难题，难以在现有的技术框架中得到圆满解决。本工作展示了dCERS技术基于单分子计数实现了超低浓度目标分子在未知复杂背景中的可重复性定量，无需使用任何目标分子的特定标记。由于不同的目标分子大多具有独特的SERS光谱，dCERS可以实现多种不同分子的同时定量检测，因此具有很好的应用前景。dCERS成功实现具有普适意义的1fM水平定量灵敏度。另外，本工作使用的胶体纳米颗粒可以方便地进行大规模生产和制备，而检测方法相对简单，因此，dCERS有望进一步推动高灵敏检测技术的变革和进步，验证了在环境保护、食品安全等领域的实用性。 今年刚好是发现SERS技术的50周年，可以预见，随着dCERS技术的进一步成熟，dCERS在生命科学、临床医学、环境保护、食品检测、国防与公共安全以及基础研究等领域都会得到广泛的应用。

“有时候我们遇到的线索，微若无物，但在显微镜和红外光谱仪等仪器下，即便只是单根纤维，也难逃其‘火眼金睛’。”近日，司法鉴定人孙其然向《法治日报》记者透露了她发现证据、帮助警方侦破案件的秘密武器。在司法鉴定科学研究院（以下简称司鉴院）的文痕和微量物证鉴定研究室，孙其然长期在各种检测仪器旁专心致志地操作，在那些量小体微的检材中寻找破案的线索。“我们的工作性质比较特殊，基本都是在实验室进行。领导以前经常跟我们说，做微量物证鉴定，要坐得住，耐得住寂寞。”孙其然说。经过11年的锻炼，经手的案子成百上千，孙其然成了一名物证高级工程师。“我们的检验结果往往是案件定性的关键。”她回忆起2020年发生在宁夏回族自治区固原市的那起交通肇事逃逸案件。2020年5月27日23时28分，夜深人静，一辆装载有岩棉彩钢板的东风牌重型栏板货车行驶在327连固线1613公里634米路段……第二天早上6时20分许，警方接到群众报案，称该路段发现一具男尸，疑似因交通事故身亡，但现场并没有肇事车辆，更没有犯罪嫌疑人的影子。此后，警方虽然迅速锁定一辆嫌疑车，并一路布控，在邻镇某施工现场找到了这辆车，但由于案发现场没有监控，也没有目击证人，如何确认犯罪事实和犯罪嫌疑人成了棘手的难题。警方经过现场勘查，在嫌疑车辆的车厢内提取到一块3厘米长、2厘米宽的小布条，并希望在这块小布条上寻找到破案的关键证据。事发紧急，命案必破。5月29日，也就是案发第三天，警方带着布条和一件死者的黑色夹克来到司鉴院寻求帮助，孙其然接手了这一案件。“在交通肇事逃逸案件中，做微量物证鉴定是必须的。”多年的工作经验让孙其然明白这起案件的重要性，也知道给自己的时间不多，她很快投入工作。对夹克和小布条进行拍照并编号，是孙其然工作的第一步。就在这个过程中，她注意到，警方提供的小布条明显是一件衣服的衬里，由棕色与蓝色纱线交织而成，上面还用蓝色纱线绣了字母，另一面有白色的絮状物，似乎是衬里内部的填充棉。她又仔细检查了夹克衬里，果然在其右侧部分发现了一个破洞。“然而夹克和小布条上都没有发现血迹或其他与案件相关的证据，两者之间到底有何关联？只有经过微量物证鉴定才能最终确定。”孙其然剪下了夹克衬里和布条差不多大小的一小块布，拿来作为比对样本。“先要把衬里和填充棉两个材质归并同类项，然后分别检验它们各自的形态，最后还要分析它们的纤维组成是否一致。”孙其然短短几句话，就向记者描述了微量物证鉴定的全过程。于是她先将白色絮状物和布料分开，再把布料上蓝色、棕色交织的经线和纬线分开，用生物显微镜分别对它们的形态进行检验，在确定了布料上经纬线都是同一形态的纱线后，她分别比对了检材和样本夹克中无色、蓝色和棕色三组纤维的形态，确认不同颜色纤维的形态分别对应一致，她开始分析单根纤维的成分。红外光谱仪是不可或缺的成分检测仪器。通过检验，她发现检材布条和样本布条中棕色、蓝色纤维都是聚酯纤维，无色的填充纤维是棉纤维。不过和生物显微镜不同的是，红外光谱仪无法比较检材与样本纤维的颜色成分。也就是说，尽管三组不同颜色纤维的形态、成分都对应一致，外观颜色相近，但纤维的色料成分是否真的一致？如果无法确认检材与样本纤维的颜色一致，鉴定结果便不能认定两者是同种类纤维。于是她采用激光显微拉曼光谱仪对蓝色纤维和棕色纤维分别进行色料对比，发现检材与样本纤维色料的拉曼光谱对应一致。至此，嫌疑车辆上提取的布条与死者夹克上布条的纤维形态、组成、成分和颜色完全一致，孙其然就此给出结论：夹克衬里和小布条属于同一材质，也就是说嫌疑车辆上提取的小布条就是从案发现场死者所穿的夹克衬里上钩拉出来的。一周后，警方根据鉴定结果，确定了肇事车辆和肇事驾驶员李某。“有色纤维的鉴定一直是微量物证鉴定中的难点。以前的分光光度法检测纤维颜色，检测结果受很多因素干扰，比如光源的角度、纤维的扭曲程度、是否受污染等，这些都会影响鉴定结果。”孙其然告诉记者，“我们团队经过实践探索和科研总结，应用激光显微拉曼光谱仪，针对有色纤维的鉴定难题找出了解决方案，在技术成熟之后向司法部提交报告，推动建立了相关的部颁技术规范‘单根纤维的比对检验——激光显微拉曼光谱法’。”“你们的探索得到行业的认可，是不是觉得特别自豪？”记者问。“我们除了检案鉴定之外，一直也在探索法庭科学的空白领域，研制科学鉴定的新技术，‘以科学捍卫公正’，这是司鉴院人的使命。”孙其然回答道。

连日来，“保健帝国权健事件”引起民众的持续关注，并相继引起天津市政府、国家市场监管总局的调查。保健品是保健食品的通俗说法，GB16740-97《保健(功能)食品通用标准》将其定义为:"保健(功能)食品是食品的一个种类，具有一般食品的共性，能调节人体的机能，适用于特定人群食用，但不以治疗疾病为目的。"但不少商家为了吸引消费者，扩大销量谋取利益，通过非法添加药物的方式制造保健品“疗效出众”的假象。（图片来源：网络）2010年，减肥胶囊“曲美”因含有非法添加药物西布曲明下架。西布曲明是一种禁止生产和销售的药物，人服用后确实能减轻体重，但同时常出现心悸、便秘、口干、头晕、失眠等症状，并可能导致严重、非致死性心血管疾病。除减肥类保健品外，2015年7月31日原食药总局发通告称，51家企业生产的69种保健酒、配制酒中违法添加了西地那非(俗称“伟哥”)等化学物质。西地那非是一种处方药，该药必须在医生指导下使用，使用后的不良反应包括头痛、潮红、消化不良、鼻塞及视觉异常等。这些保健食品中的非法添加药物会对服用者的健康和生命安全造成严重威胁，所以一直是食品监管严厉打击的重点。目前保健品中非法添加成分的检测并没有国家标准方法，常见的有HPLC-MS、MS、核磁共振等方法，但这些实验室方法均不适用于现场快检。日常抽检、安全监测等现场检测亟需便捷、准确的现场快速检测方法。为此，同方威视推出了保健品中多种常见非法添加的拉曼快速检测方案。我们研发了包括减肥类、抗疲劳类、调节血糖类等多类保健品中30多种常见非法添加的快速检测方法，使用RT5000食品安全检测仪，利用拉曼光谱技术的特异性识别，十分钟之内，即可获得准确的检测结果。RT5000食品安全检测仪，结合表面增强拉曼光谱技术和准确识别算法，专注于提供多目标物、非特异性痕量筛查的食品安全现场快速解决方案。对于保健品中是否含有非法添加成分，RT5000食品安全检测仪可以实时分析、准确报出非法添加物的名称，并及时生成和打印检测报告。同方威视以“让世界更安全”为己任，在食品安全倍受关注的今天，同方威视的食品安全现场快速解决方案通过专业分析与服务，为打击保健品中非法添加保驾护航！延伸阅读：同方威视：将拉曼光谱技术“用”到极致 聚焦拉曼快检技术 共话国产仪器发展——仪器信息网专家委技术交流活动 同方威视与天津海关签署《关于开展“海关科技研发与应用”的合作协议》

肿瘤药敏性检测方法学是抗癌药物评价和筛选的前提，也是临床化疗方案设计的基础。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心开发了基于拉曼组的肿瘤单细胞药敏检测新方法D2O-CANST-R，具有快速、低成本、单细胞器精度、识别耐药细胞、体现抗癌机制、可对接单细胞分选和测序等特色，为癌细胞-药物互作研究、抗癌药物筛选等提供了新手段。　　化疗在恶性肿瘤的治疗手段中占重要地位，如使用得当，单纯或辅助化疗即可根治部分肿瘤；对于一些晚期肿瘤，化疗也可用于姑息性治疗。然而，各种肿瘤类型间或不同患者个体间，其药物应激反应均存在显著差异，且化疗过程中耐药细胞的产生会削弱抗癌药物疗效。因此，快速、低成本、可识别耐药细胞、揭示药物应激机制的肿瘤药敏检测方法，对抗癌药物研发和临床精准用药十分重要。　　目前，主流的肿瘤药敏检测方法，如比色法、生物发光法、荧光分析法等，通常依赖于终点检测，即区分细胞死活，难以定量、特异性地测量药物对癌细胞的“代谢抑制”程度。同时，基于细胞群体反应的检测手段，难以检测癌细胞群体中极个别的耐药细胞；这些“害群之马”在正常环境下没有生长优势，却耐受高浓度药物，因此可能造成肿瘤死灰复燃，导致临床化疗失败。　　针对这一问题，单细胞研究中心科研人员Maryam Hekmatara等以人乳腺癌细胞株（MCF-7）和雷帕霉素的互作为例，开发了重水饲喂单细胞拉曼光谱肿瘤药敏快检技术（D2O-probed CANcer Susceptibility Test Ramanometry；D2O-CANST-R）。结合肿瘤细胞拉曼组采集和多元曲线分辨-交替最小二乘法分析算法（MCR-ALS），研究发现，在1-3天的药物处理后，D2O-CANST-R能特异性地基于“代谢抑制”检测肿瘤药敏性，并能在细胞核、细胞胞质、脂质体等单个细胞器的分辨精度，追踪和区分其中蛋白质与脂质的合成速率和代谢变化，从而揭示药物作用机制。脂质和蛋白质代谢的高度活跃，是肿瘤细胞快速增殖的重要原因，因此，上述能力对于抗癌药物的机制研究和筛选具有重要价值。重水饲喂单细胞拉曼光谱肿瘤药敏快检技术D2O-CANST-R　　基于前期单细胞研究中心提出的“拉曼组”（ramanome）和“药物应激拉曼条形码”（Raman Barcode of Cellular response to stresses；RBCS）等概念，科研人员还揭示了真核生物（人乳腺癌细胞和酵母细胞）之间、细胞器之间、药物浓度之间、药物处理时长之间、生物大分子代谢途径之间等，在单细胞精度代谢应激机制上的异同。因此，D2O-CANST-R还具有高时空分辨率、信息量丰富、揭示代谢层面机制等特点。此外，在高剂量雷帕霉素（500或5000×IC50）处理后，仍存在保持较高代谢活性的癌细胞，即耐药细胞。D2O-CANST-R识别肿瘤耐药细胞和测定耐药异质性的能力，对于药物机制研究、抗癌药物评价和筛选等具有重要意义，并具备辅助精准化疗方案设计的潜在能力。　　单细胞研究中心前期针对临床抗感染用药，提出了“重水饲喂单细胞拉曼药敏快检”原理，引入了“最小代谢活性抑制浓度”（MIC-MA）这一衡量药敏性的新概念，发明了“单细胞光镊微液滴拉曼分选”（RAGE）和“单细胞微液滴流式拉曼分选”（RADS）等核心器件，研制出“临床单细胞拉曼药敏快检仪”（CAST-R）和单细胞拉曼分选-测序耦合系统（RACS-Seq）等；针对临床样品，证明了单个细菌细胞精度同时测定抗生素药敏表型和高覆盖度基因组的可行性（Xu T, et al, Small, 2020）。该研究是上述单细胞技术体系针对人体细胞与药物互作的拓展，不仅将服务于肿瘤药物研发、肿瘤精准用药等，而且为肿瘤单细胞分选和多组学研究提供了新的技术路线。　　相关研究成果发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。研究工作由青岛能源所研究员徐健主持完成，得到国家重大科学仪器研制项目（国家自然科学基金委员会）和中科院前沿局人才项目等的资助。　　论文链接相关介绍：徐健 中国科学院青岛生物能源与过程所研究员、单细胞中心主任 山东省能源生物遗传资源重点实验室主任。2003年华盛顿大学计算机科学硕士和生物化学博士，2003-2004年华盛顿大学基因组科学和系统生物学中心博士后。2004-08年于华盛顿大学基因组研究院任基因组拼装和分析团队负责人。2008年入选中科院“百人计划”并全职加入中科院青岛生物能源与过程所。研究方向为单细胞分析仪器和大数据，及其在微生物组、合成生物学和生物安全等领域的应用。论文发表于Science, Cell Host Microbe, Sci Adv., Nature Commu.等130余篇，被引用10000余次(H-index 43)。获青年拔尖、创新领军人才、国家杰青基金、中国青年科技奖等支持。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心简介：中国科学院青岛生物能源与过程研究所是由中国科学院、山东省人民政府、青岛市人民政府于2006年7月启动筹建，2009年11月30日通过共建三方验收并纳入中国科学院“知识创新工程”管理序列的国立科研机构。单细胞中心的核心使命是以基因组工程、工具酶开发、先进成像、微流控器件、大数据等为主要方法学支撑，围绕细胞工厂构建、微生物组快检及机制等领域的关键科学和技术瓶颈，开发单细胞分析、分选、测序与培养技术，研制与产业化单细胞分析仪器系列，从国产装备的角度支撑单细胞大数据网络和微生物组天网等原创大数据系统，服务于工业生物技术、大健康、海洋资源挖掘、环境保护与修复、生物安全等应用领域。

拉曼光谱能够不受各种溶剂的影响可靠地提供分子的结构信息。自1928年拉曼散射被Raman发现以来，该散射光线的光谱称为拉曼光谱，拉曼光谱技术因简便、快速、无损样品等特点，成为近年来发展最快、最有潜力的光谱分析技术之一。拉曼光谱技术包括共振拉曼光谱、傅里叶变化拉曼光谱、显微拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、激光共聚焦拉曼光谱等。1974年Fleischmann等发现的表面增强拉曼散射使痕量物质检测成为可能，表面增强拉曼光谱技术利用痕量分子吸附于Ag、Au等金属溶胶和电极表面，其拉曼光谱信号可增强104～106，克服了常规拉曼光谱法灵敏度低的缺点。表面增强拉曼光谱技术因其抗荧光干扰、灵敏度更高，获取的信息更多，目前对于表面增强拉曼光谱的研究主要集中在化学、材料分析、艺术品鉴别、医药分析等领域的定性定量分析，同时，拉曼光谱技术在食品、生物、天然产物领域的研究和应用也有广泛的开展，如食品非法添加鉴别、农残兽药的快速检测、有效成分分析等，在食品科学领域得到广泛关注。虫草素是来源于蛹虫草、洋葱、冬虫夏草等植物的核苷类抗生素，具有多种生物活性，如：抗炎、抗肿瘤、促生长、神经保护作用等。近年来表面增强拉曼光谱技术已开始应用于很多功效成分等的检测，但利用表面增强拉曼光谱技术研究食品中功效成分如虫草素等还未见报告。本研究利用拉曼光谱技术建立食用菌中虫草素这一特色功效成分的快速检测技术，期望能够为食品的品质评价、标准建立、产业升级以及深入开发利用提供技术保障。河北省食品检验研究院王一玮、张斌、张岩研究员、张兰天博士等利用表面增强拉曼光谱技术快速检测食品中虫草素。该团队建立并验证了一种表面增强拉曼光谱技术可快速检测食品中虫草素，具有高效快速、节约成本、操作简便等优点。拉曼基底的选择不同的拉曼基底对于其拉曼信号的强度有一定的影响，为了考察未添加拉曼基底、以金纳米胶体为拉曼基底、以银纳米胶体为拉曼基底对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取400 μL的金纳米胶体、银纳米胶体，将虫草素标准溶液的添加量设定为100 μL，然后采集添加不同拉曼基底下的拉曼光谱图。由图1可知金纳米胶体对虫草素的拉曼信号的增强效果要好于银纳米胶体，相比于银纳米胶体，金纳米粒子能够将自由空间中的光子波长集中起来，并聚集在其表面，使金纳米粒子周围具有较强的电磁场效应，进而增强虫草素的拉曼信号。金纳米胶体相比于不添加拉曼基底或添加银纳米胶体具有更好的增强效果，因此选作为最佳基底。图1 不同拉曼基底的虫草素拉曼光谱图A:未添加拉曼基底；B:金纳米胶体；C:银纳米胶体拉曼基底添加量的优化拉曼基底的添加量对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察金纳米胶体的添加量对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取100、200、300、400、500 μL的金纳米胶体，将虫草素标准溶液的添加量设定为100 μL，然后采集不同拉曼基底添加量下的拉曼光谱图。由图2可知，随着金纳米胶体的添加量由100 μL增加到500 μL，质量浓度为1 000 mg/L的虫草素的拉曼光谱信号强度有所增强，但增强效果并不明显。因此在检测时不必添加过多的金纳米胶体，金纳米胶体添加量为200 μL即可。图2 不同拉曼基底添加量对虫草素拉曼光谱图的影响A:拉曼基底添加量为100 μL；B:拉曼基底添加量为200 μL；C:拉曼基底添加量为300 μL；D:拉曼基底添加量为400 μL；E:拉曼基底添加量为500 μL被测样品添加量的优化虫草素标准溶液的添加量对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察浓度为1 000 mg/L的虫草素的添加量对于拉曼光谱信号强度的影响，分别选取0.5、1、5、10、100 μL的虫草素标准溶液，将金纳米胶体基底的添加量设定为200 μL，然后采集不同虫草素溶液添加量下的拉曼光谱图。结果如图3所示，当虫草素标准溶液的添加量从0.5 μL增加到5 μL时，虫草素的拉曼信号强度不断增加，当虫草素标准溶液的添加量超过5 μL时，虫草素的拉曼信号强度降低。产生这一现象的原因可能是由于当虫草素标准溶液的添加量适当增加时，虫草素与金纳米粒子之间的相互作用也会逐渐加强，虫草素晶体在金纳米粒子附近产生了聚集，合适的聚集条件会产生加强的拉曼信号，过多的虫草素标准溶液的添加，可能会将金纳米粒子基底冲散从而影响基底的等离子共振，从而造成拉曼信号的下降。因此虫草素的最佳样品添加量为5 μL。图3 不同样品添加量对虫草素拉曼光谱图的影响A: 样品添加量为 0.5 μL ； B: 样品添加量为 1 μL ； C: 样品添加量为 5 μL ； D: 样品添加量为 10 μL ； E: 样品添加量为 100 μL虫草素检出限的测定根据优化的最佳条件，最终确定了最佳合成和检测条件。取200 μL拉曼基底金纳米溶胶加入检测小瓶，再向检测小瓶中加入5 μL的待测样品，混匀后上机检测。虫草素的质量浓度分别为1、5、10、100 mg/L，测得拉曼光谱图如图4所示。由此看出，虽然虫草素浓度的降低使拉曼信号强度明显的下降、变弱，但是在1 mg/L低浓度下，仍然可以看出虫草素的主要特征峰。由此，虫草素的检出限为1 mg/L。图4 不同浓度的虫草素拉曼光谱图样品预处理方法优化不同样品预处理方法对于其拉曼信号的强度也有一定的影响，为了考察不同样品预处理方法对于拉曼光谱信号强度的影响，分别用水提取法、乙醇提取法、甲醇提取法、三氯甲烷与甲醇混合提取法处理两种蛹虫草样品，然后按最佳条件采集不同样品预处理方法下的拉曼光谱图。结果如图5、6所示，三氯甲烷提取法得到的样品拉曼光谱图强度和峰型均较好。图5 不同预处理得到蛹虫草1号样品的拉曼光谱图A:水提取法；B:乙醇提取法；C:甲醇提取法；D:三氯甲烷与甲醇混合提取法图6 不同预处理得到蛹虫草2号样品的拉曼光谱图SERS定性检测虫草素对质量浓度为100、200、250、500、1 000 mg/L的虫草素标准品待测液采用最佳方法进行检测得到的拉曼光谱图如图7所示，可以看到，不同浓度虫草素标准品均有较好的信号响应且峰形相似，(1 319 ± 3) cm-1、(1 469 ± 3) cm-1处有特征峰。图7 不同浓度虫草素标准品拉曼光谱图SERS检测实际样品中的虫草素以蛹虫草1号、蛹虫草2号为实际样品，按照三氯甲烷提取法进行实际样品的前处理，按最佳条件进行拉曼光谱检测。如图7、8所示，拉曼光谱检测有虫草素的特征峰（1 319、1 469 cm-1），为了验证结果的正确性，进行了高效液相色谱法的验证，如图10、11所示，证实了实际样品中含有虫草素，进一步了验证所建立方法与拉曼基底的实用性，因此此实验方法具有实际应用性。图8 虫草素标准溶液与蛹虫草1号样品的拉曼光谱图A：质量浓度为1 000 mg/L的虫草素标准溶液；B：经三氯甲烷提取法得到的蛹虫草1号样品图9 虫草素标准溶液与蛹虫草2号样品的拉曼光谱图A：质量浓度为1000 mg/L的虫草素标准溶液；B：经三氯甲烷提取法得到的蛹虫草1号样品图10 蛹虫草1号样品的高效液相色谱图图11 蛹虫草2号样品的高效液相色谱图将三氯甲烷提取技术与表面增强拉曼光谱分析法结合，实现从复杂的样品基质中将目标物提取出来，再利用表面增强拉曼光谱对于目标物灵敏和快速检测分析的特性，检测食品中的虫草素并绘制出拉曼光谱图。实验以虫草素作为目标物，金纳米胶体为拉曼基底，对实验条件的优化得到最佳的实验条件为：金纳米胶体最佳添加量为200 μL；虫草素样品添加量为5 μL，最优条件下的虫草素的最低检出限为1 mg/L。将所建立的SERS检测方法对两种蛹虫草实际样品中的虫草素进行了检测，该SERS检测方法都能检出虫草素，且该法操作简便，检测时间短，因此SERS具有很好的实际应用性和应用前景。

仪器信息网讯 2010年4月15-16日，由北京食品学会、北京食品协会主办，北京食品学会食品安全工作委员会、北京安凯信会展有限公司承办的“第三届国际食品安全高峰论坛”在北京新世纪日航饭店举行。论坛的主要内容由主题演讲、专题研讨、新技术推介、产品展览、技术论文交流等系列活动组成。中国政府高级官员、国际组织及国外驻华机构代表、中外著名专家学者、行业协会领导、食品企业和科研单位负责人等700余人参加了本次高峰论坛。 拉曼光谱技术交流会现场　　 　　本次论坛同期举办了“欧普图斯光纳科技2010年春季拉曼光谱技术交流会”，技术交流会分三个部分进行：首先由欧普图斯光学纳米科技有限公司(光纳科技)副总经理陆惠宗博士做了题为“纳米增强拉曼技术在食品安全检测中的应用”的报告 然后，光纳科技应用工程师进行了“常规拉曼检测应用”、“纳米增强拉曼检测应用”的演示 最后是各位参会专家与光纳科技工程师现场交流。 欧普图斯光学纳米科技有限公司（光纳科技）副总经理陆惠宗博士　　 　　陆惠宗博士的报告分为拉曼及纳米(表面)增强拉曼光谱技术、产品性能介绍、在食品安全检测中的应用等几个部分。拉曼光谱是1928年由印度科学家拉曼发现并由此获得了诺贝尔奖。在光与物质发生散射作用时，拉曼散射线的强度一般只有入射光强度的10-6，因而对微痕量物质检测不够灵敏。 　　陆惠宗博士在报告中提到，拉曼光谱作为一种研究分子及分子结构的光谱技术，除了具备指纹特性外，还具有很多其它的优越性：(1)快速、简单、可重复，一般样品的检测在1-3秒内可完成 (2)无需对样品进行前处理，并且可以通过光纤探头通过玻璃、石英、塑料袋等透明包装物进行无损测量 (3)拉曼光谱是研究水溶性或含水物质样品的理想方法，可以弥补红外光谱的不足。 　　纳米增强拉曼光谱简介　　 　　激光技术的发展使拉曼光谱技术获得了长足的进步，而纳米科技的迅猛发展使“纳米增强拉曼光谱(NERS)”在高灵敏度检测方面获得了突破性进展，可达到单分子的检测水平。陆惠宗博士还在报告中详细分析了与液相色谱、气相色谱、质谱、毛细管电泳、ELISA、红外光谱等常规分析技术相比较，纳米增强拉曼光谱在样品处理、检测时间、检测成本、仪器成本、重现性、现场检测等方面所具有的优点。光纳科技还积极与国家质检总局(AQSIQ)、首都医科大学等国内单位合作，共同开展了纳米增强拉曼光谱在检验检疫、唾液检测等方面的研究，并取得了很好的效果。 　　在技术交流会上，光纳科技应用工程师演示了利用光纳科技便携式拉曼光谱仪现场检测牛奶中的三聚氰胺、果汁中含超量合成色素等，从样品处理到最后检出结果，整个过程在3分钟内完成。 　　整个研讨会进行了约3小时，光纳科技的工作人员从拉曼光谱的基本原理到纳米增强拉曼光谱的实际应用进行了详细的讲解，并现场进行了实际样品的快速测试，给与会人员留下了深刻的印象。陆惠宗博士在报告中指出“食品安全检测面临的最大挑战不是能否检出，而是检测手段能否满足在生产、流通、销售等各个环节中进行有效的检测和监控” 纳米增强拉曼光谱作为一种新型的检测技术在这方面有巨大的潜力，同时需要加大在应用方面的基础研究以及该方法的推广工作，需要政府大力的扶持。随着技术的不断完善，相关标准的逐步建立，纳米增强拉曼光谱作为一种快速现场检测技术，具有非常好的发展前景。 　　欧普图斯(苏州)光学纳米科技有限公司　　 　　2003年创立于美国加州的硅谷，研发和制造中心位于美国加州的硅谷 　　2007年在北京成立了以产品推广为主的分公司 　　2009年初在苏州工业园区成立了以制造、应用开发、技术支持、售后服务、及国内销售为重点的苏州分公司 　　2009在上海设立了分公司 　　主要产品：便携式、高灵敏度、现场、快速的化学物检测系统 　　核心技术：纳米增强激光拉曼光谱(NERS)

微塑料通常被定义为尺寸小于5 mm的塑料碎片，在海洋、陆地、淡水系统中均有所发现，对环境安全和生物健康均有一定程度的影响。更令人担忧的是，微塑料通过机械磨损、光降解和生物降解等作用会进一步分解，形成尺寸更小的微塑料甚至是纳米塑料。它们的危害可能更大，因为它们可以穿过生物膜并容易在不同组织间转移，如果吸入空气中的微纳塑料甚至可以穿过肺组织。据已有的研究显示，应用在微塑料检测的传统技术仅能检测到10 μm 左右的大小，远远不能满足当前和未来研究的需要。因此，迫切需要开发适用于小尺寸微纳塑料的检测新方法。表面增强拉曼光谱（SERS）技术是一种强有力的基于拉曼光谱的原位分析技术。一般来说，分子的拉曼效应很弱。然而，当这些分子被吸附在贵金属（例如金和银）的粗糙表面时，分子的拉曼效应会大大提高。甚至可以在单分子水平上获得高灵敏度。在我们之前的研究工作中，首次报道利用SERS技术实现了环境纳米塑料的检测（EST, 2020, 54(24): 15594）。但是，采用的商业化Klarite基底的高昂成本使其不适宜广泛大规模的应用。因此，本研究利用一种低成本的具有大量有序的V型纳米孔阵列的阳极氧化铝（AAO）模板，通过磁控溅射或离子溅射将金纳米粒子沉积在模板上，开发得到用于小尺寸微纳塑料检测的 SERS 基底（AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate）。由于AAO模板中纳米孔阵列特殊的V型结构以及有序规则的排列，使得AuNPs@V-shaped AAO SERS基底可以提供大量“热点”和额外的体积增强拉曼效应，在检测微塑料时表现出高 SERS 灵敏度。图1 摘要图本研究首先使用不同尺寸（1 μm、2 μm和5 μm）的聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）两种标准样品在AuNPs@V-shaped AAO SERS基底和硅基底上进行检测，并计算相应的增强因子（图2、图3）。结果显示，单个PS和PMMA两种颗粒在硅基底上均不能检测到1 μm的尺寸大小，且其他尺寸的拉曼信号强度也相对较弱。而在AuNPs@V-shaped AAO SERS基底上，在相同的检测条件下，各尺寸的单个PS和PMMA颗粒的拉曼信号强度大大增强，且1 μm的PS和2 μm的PMMA都有拉曼信号检出。增强因子的计算结果显示，使用AuNPs@V-shaped AAO SERS基底检测单个微塑料颗粒可获得最大20倍的增强效果。此外，通过比较磁控溅射和离子溅射两种沉积方式所分别形成的基底检测微塑料的拉曼光谱结果和增强因子计算结果，我们可以得出磁控溅射所形成的基底具有更好的检测性能。这个结果可以联系到SERS基底的扫描电镜表征结果（图4）进行解释，磁控溅射所形成的金纳米层更加细腻平整，而离子溅射所形成的金纳米层出现了一定的团聚，导致形貌结构较为粗糙，因此信号强度有所减弱。图2：PS的拉曼检测。（a）不同尺寸的单个PS颗粒在硅基底上的拉曼光谱；（b）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在硅基底上的形态分布；（c）不同尺寸的单个PS颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（d）不同尺寸的单个PS颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（e）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的形态分布；（f）显微镜下不同尺寸的单个PS颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的形态分布；（g）增强因子的箱线图。图3：PMMA的拉曼检测。（a）不同尺寸的单个PMMA颗粒在硅基底上的拉曼光谱；（b）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在硅基底上的形态分布；（c）不同尺寸的单个PMMA颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（d）不同尺寸的单个PMMA颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的拉曼光谱；（e）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在磁控溅射形成的SERS基底上的形态分布；（f）显微镜下不同尺寸的单个PMMA颗粒在离子溅射形成的SERS基底上的形态分布；（g）增强因子的箱线图。图4：AAO模板和SERS基底的扫描电镜表征。（a）空白的AAO模板；（b）经过离子溅射形成的SERS基底；（c）经过磁控溅射形成的SERS基底；（d）（e）微塑料标准样品在基底上的形态分布。之后，本研究采集了雨水作为大气样品，对基底检测实际样品的能力进行了测试。采集到的雨水样品经过过滤、消解等前处理后，被滴加在基底上进行后续的拉曼检测，获得若干疑似微塑料的拉曼光谱。通过将这些采集到的拉曼光谱与标准微塑料样品的拉曼光谱进行比对，找到了雨水样品中所含有的微纳塑料颗粒，证实了大气中微塑料颗粒的存在以及基底检测实际样品的能力。图5：雨水样品的检测。（a）在基底上发现的疑似微塑料颗粒，尺寸约为2 μm × 2 μm；（b）疑似微塑料颗粒的拉曼光谱。该研究了提出了一种新型的适用于环境微纳塑料检测的低成本SERS基底，具备热点均一、增强效果好的优点，有望推广到环境各介质中微纳塑料的检测，为尺寸更小的纳米塑料检测分析提供了新方法。

目前，拉曼光谱技术已经在食品、医药、化工、材料等多个领域获得了广泛的应用。其应用在肉品品质检测中时多会受到多种信号干扰，部分指标检测需要联合SERS技术，本文邀请到了中国肉类食品综合研究中心白京老师向大家介绍拉曼光谱在冷冻肉中的应用。1、 简介冷冻肉品是当前最常见的原料肉贮藏品类，其一般是指畜肉宰杀后，经预冷、排酸、速冻（-28℃至-40℃ ），继而在-18℃以下储存，深层肉温达-6℃以下的肉品。冷冻猪肉在贮藏过程中，蛋白氧化、脂肪氧化和微生物及冰晶的传热传质等会大大降低其感官品质、食用品质及加工性能。目前，在冷冻肉贮藏流通过程中对其品质的评判主要是通过感官评定或相关理化指标检测，但是这些评判方法需要耗费大量人力物力，易受主观影响，准确度较低，不适合大宗贮藏批量交易的检验要求，亟需开发冷冻肉品质的无损快速检测方法。拉曼光谱技术具有快速、原位、无损伤检测等优点，在食品领域的应用研究受到了广泛关注。2、 拉曼光谱无损快速技术研究理论基础当激发光的光子与物质分子相碰撞，可产生弹性碰撞和非弹性碰撞。在弹性碰撞中二者未发生能量交换，光子频率不变，这种散射现象称为瑞利散射。在非弹射碰撞过程中，光子与分子有能量交换，光子转移一部分能量给散射分子，或从散射分子中吸收一部分能量，从而使其频率改变，这种分子对光子的非弹射散射效应即是拉曼散射。由于不同的化学键或基团有不同的能量改变，并产生相应的光子频率变化，故根据光子频率变化即可判断分子中所含的化学键或基团，此为拉曼光谱技术。散射光频率与入射光频率差值即为拉曼位移。图1拉曼散射原理3、 拉曼光谱技术在肉中的应用基础及现状肉品的物质组成、含量及其在贮存加工过程中蛋白质二级结构的变化能通过拉曼位移直接反应，主要体现在酰胺Ⅰ带：1645cm-1~1685cm-1（结构：α-螺旋： 1650cm-1~1658cm-1；β-折叠： 1665cm-1~1680cm-1；β-转角： 1680cm-1；无规则卷曲： 1660cm-1~1665cm-1）和酰胺Ⅲ带：1200cm-1~1235cm-1，其分子结构来自色氨酸等多种氨基酸、C=CN等基团、C=C基团和C-H相关基团等。另外，肉品脂质饱和程度在1260、1264、1290、1438、1445、1656、1658、1745 cm-1等拉曼位移处有直接体现，分子结构来自C=H形变、C=H扭转振动、=CH2剪振、=CH2形变、C=C拉伸和C=O等。目前拉曼光谱技术作为一种指纹识别图谱，在肉品领域应用主要集中在加工品质（pH值、嫩度、肉色、保水性）、营养品质（脂肪含量、脂肪酸含量）、安全品质（食源性致病菌、兽药残留（结合表面增强拉曼光谱））和掺假分析（牛肉中掺假马肉、鸭肉等）中。但因为肉品组成成分复杂，肉品拉曼光谱数据量较大且复杂，因此多需要结合化学计量学方法提取相关特征信息4、 拉曼光谱无损快速检测技术在冷冻肉中的应用-以酸价、过氧化值检测为例冷冻肉蛋白氧化可以直接引发肉质变色，脂肪氧化使其营养、味道、质构和外观发生改变，蛋白氧化程度和脂肪氧化程度是评价冷冻肉贮藏期内品质变化的重要指标。酸价是评价猪肉脂质水解的指标，可以综合反映脂质水解氧化程度，过氧化值是反映油脂和脂质氧化状态的最常见指标之一。本研究实例基于拉曼光谱技术和化学计量学技术研究冷冻猪肉在冷冻贮藏过程中的酸价和过氧化值的变化，从脂肪氧化角度研究冷冻猪肉在贮藏过程中的变化规律，建立拉曼光谱快速预测冷冻猪肉酸价和过氧化值的快速无损检测方法，为快速预测判断冷冻猪肉品质和贮藏时间提供一定技术支撑。具体地，对宰后冷却成熟胴体分割取下猪IV号肉，并将其分成750±100g的样品，用保鲜膜进行密封包装，在-30℃环境下进行快速冻结，并立即在相对湿度90%~95%、温度-18℃以下的冷藏库中储存，冷藏库温度一昼夜升降幅度不超过1℃。选取冷冻猪IV号肉贮藏过程中的不同时间点进行检测，以冻结后入冷藏库前作为0d，分别选取0、30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360 d 13个时间点进行酸价、过氧化值检测和拉曼光谱检测。如下图为样品表面脂质拉曼光谱预处理后的平均值和最大值、最小值光谱曲线。样品表面脂肪的拉曼特征峰集中在1000-1800cm-1和2800cm-1附近，其中1064和1124cm-1为C-C键伸缩振动，1300cm-1为CH2弯曲振动，1443cm-1为CH2剪切振动，1658cm-1为C=C伸缩振动，1745cm-1为C=O伸缩振动，2725、2834和2860cm-1为CH3的对称振动，这些均为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的特征峰，可以表征脂肪的饱和程度，在一定程度上反映脂肪的氧化程度可以看出在特征峰位置上，拉曼强度在特征峰位置上与酸价和过氧化值大小呈现一定相关性。本研究中，酸价和过氧化值最大值和最小值分别对应同一个样品。经比较原始光谱、经过airPLS、SG-5点平滑、SNV、SG-5点平滑+airPLS、SNV+airPLS预处理后光谱经PLSR建模分析发现，经过SNV+airPLS预处理后的酸价、过氧化值PLSR预测模型效果最好。对经过SNV和airPLS预处理的拉曼光谱数据应用CARS算法，选取特征拉曼位移，建立CARS-PLSR的特征拉曼位移处的拉曼强度预测酸价和过氧化值模型。随着样品运行次数的增加，单个酸价值和过氧化值的PLSR模型保留的样品拉曼位移变量数逐渐减少，且减少的速度由高到低，表明变量筛选过程是粗筛到细筛的。当运行次数达到一定值时（酸价值运行38次，过氧化值运行35次），与预测酸价值和过氧化值的大量无关拉曼位移变量被剔除，交叉验证均方根误差（RMSECV）值最小，表明PLSR模型的预测能力最强，最终选取出变量子集和酸价值、过氧化值预测相关的特征拉曼位移变量，分别为53和58个拉曼位移变量，分别为总变量数的2.93%和3.21%。可以看出，预测酸价和过氧化值的特征变量分别集中在495、1064、1124、1300、1443、1658、2834、2860 cm-1和1064、1124、1300、1443、2834、2860 cm-1拉曼位移附近，表明1064、1124、1300、1443、2834、2860cm-1拉曼位移处代表的信息（C-C键伸缩振动、CH2弯曲振动、CH2剪切振动和CH3的对称振动）均对预测酸价和过氧化值变化贡献较大，但495 cm-1和1658cm-1处代表的COC的对称变形和C=C伸缩振动仅对酸价的预测贡献较大。CARS筛选拉曼特征变量CARS-PLSR预测酸价和过氧化值结果5、 小结拉曼光谱作为一种分子散射光谱，在肉品品质检测方面具有无损、快速、指纹性、半定量的优势，但其应用环境较为复杂，需要应用多种分析方法，有效提取特征信息，以便提高拉曼光谱检测肉品品质指标的准确性，扩大应用范围。作者简介中国肉类食品综合研究中心动物源性食品研究部工程师，长期致力于生鲜肉品快速无损检测研究，参与多项“十三五”、“十四五”国家重点研发计划项目，发表相关论文10余篇，申请发明专利10余件，登记软件著作版权3项，参与制订国家标准《GB/T 41366-2022畜禽肉品质检测 水分、蛋白质、脂肪含量的测定 近红外法》等多项标准。