拉曼光谱检测

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。

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。

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。

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

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

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。

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。

“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。

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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。

根据欧盟《饮用水中微塑料检测指令》（EU）2024/1441新规，分子振动光谱技术（红外光谱、拉曼光谱）被用于鉴别微塑料的聚合物种类，要求红外或拉曼光谱设备至少能够有效测定20 μm尺寸的微小样品。岛津推出的AIRsight红外拉曼显微镜，采用先进的红外拉曼光谱耦合技术，以其创新性设计、高度自动化操作和简洁的工作流程，实现了对微塑料的宽尺寸范围、原位及多光谱检测，为微塑料的精准检测提供了多维度的分析视角。本文将详细介绍AIRsight红外拉曼显微镜如何有效支持微塑料的检测工作，确保饮用水安全，促进环境保护和人类健康。1微塑料的高度异质性实际环境基质中的微塑料具有高度异质性，来源多样，成分复杂，理化特性各异，尺寸分布广泛。它们形状多样，可能包含多种聚合物和有机无机添加剂。在自然环境中，塑料会在光、热和生物作用下老化降解，影响其物理化学特性。这种多样性增加了微塑料检测、识别和定量的复杂性。2微塑料的分子振动光谱分析：红外与拉曼光谱的对比评估基于颗粒的分子振动光谱法（红外光谱法和拉曼光谱法）可无损快速地识别微塑料的形态和化学信息，是目前广泛用于微塑料鉴定的非破坏性化学技术。红外吸收光谱和拉曼散射光谱基于不同的原理，适合的样品有所不同，在环境基质中微塑料的识别和定量分析方面各有优势和局限性，这些与粒径、波数范围、选择定则等有关。因此，在分析和解释光谱数据时，需要综合考虑两种方法之间的重要差异，以确保选择适合的分析技术。表1：红外和拉曼分析技术的特点和获得的信息3 AIRsight红外拉曼一体显微镜，助力宽尺寸范围、原位、多光谱的微塑料检测显微红外（μ-FTIR）和显微拉曼（μ-Raman）分析耦合的多光谱方法检测微塑料，可以克服单光谱方法的粒径限制、荧光干扰、波数范围限制、选择定则决定的响应弱等问题，提升定性分析的准确度，更能应对实际环境基质中复杂样品的测试。岛津AIRsight红外拉曼一体显微镜，能够在不移动样品的情况下，使用同一显微镜，同一个软件，对样品的同一位置（微小区域）快速获得互补的红外和拉曼的多维度光谱信息，摆脱繁琐的样品转移、标记、定位工作，助力宽尺寸范围、原位、多光谱的微塑料检测。岛津AIRsight红外拉曼显微镜，除了红外拉曼合二为一之外，还有很多自动化、全功能的技术加持。它延续了岛津之前红外显微镜的全自动物镜转台的功能，可以同时安装多个物镜，如红外物镜、拉曼物镜，岛津特色的大视野相机镜头等。在显微红外模式下，可覆盖中红外全波段，透射、反射、ATR三项全能。在显微拉曼模式下，有多个激光波长可以自动切换。★ 同一位置的多光谱检测通过将红外光谱和拉曼光谱两种技术集成到一台设备中，实现了无缝切换的工作流，让需要通过多种光谱技术进行异物分析的用户摆脱繁琐的样品转移、标记、定位工作，工作效率大幅提升。从而成功推出了一种新概念的高通用性分析装置，能够满足异物分析、微塑料分析以及其它微小样品分析/样品微区分析等需求。表2：AIRsight红外拉曼显微镜的典型功能★ 透射反射ATR三项全能在显微红外模式下，AIRsight提供了三种检测模式来进行微塑料分析：透射、反射和衰减全反射（ATR），每种模式均有其独特的优势和适用场景。在进行材料分析时，应根据样品的物理特性（厚度、脆性等）、化学组成以及分析目的（定性或定量、样品表面或内部特性分析等）来选择合适的显微红外模式。在特定情况下，可能需要综合运用多种模式，以获得更为全面的分析结果。表3：显微红外的测量模式★ FTIR光谱范围宽、适用性强某些波段受限的红外光谱技术（如基于QCL红外激光器的红外成像技术），由于其固有的可用波段范围窄的限制，可能无法捕捉到某些关键的特征吸收峰信息（包括特征峰的位置、形状和强度），导致微塑料光谱图的误判，从而影响成分鉴定的准确性。相比之下，傅里叶变换红外光谱（FTIR）具有光谱范围宽、适用性强的优点，能够覆盖指纹区、静默区、C-H伸缩振动在内的高波数波段，特别适合实际微塑料样品的定性分析。岛津的AIRsight红外拉曼显微镜集成了傅里叶变换显微红外（μ-FTIR）和显微拉曼（μ-Raman）技术，不仅能提供指纹区的关键信息，还能够捕捉到C-H伸缩振动等高波数区域的信号。此外，该显微镜结合了傅里叶变换显微红外和显微拉曼的优势，能够更全面地覆盖低波数区域，从而为有机物、无机物（例如塑料中的无机添加剂）以及有机无机混合物的分析提供了强有力的支持。表4：常见部分聚合物的红外谱带位置上表信息参考《GB/T 40146-2021化妆品中塑料微珠的测定》和《T/LNEMA 002-2023城市河道中微塑料的测定 傅里叶变换微红外光谱法》。4岛津特色AIRsight红外拉曼一体机的特色应用案例★ 宽尺寸范围微塑料的识别红外拉曼*目标区域太小，无法用红外显微镜有效测定*✔ 可以在无需移动样品的情况下，结合显微红外和显微拉曼，实现更宽尺寸范围样品检测。✔ 塑料老化谱库提升了微塑料分析（光热老化塑料定性分析）的定性准确度。★ 宽波段的测试范围红外拉曼✔ AIRsight显微红外部分采用FTIR的设计方式，除了标配的液氮制冷高灵敏检测器之外，还可以同时安装一个无需液氮的DLATGS检测器，来实现完全覆盖4000 ~ 400 cm-1整个中红外区间。✔ AIRsight结合了傅里叶变换显微红外和显微拉曼的优势，能够更全面地覆盖低波数区域，助力有机物、无机物（例如塑料中的无机添加剂）以及有机无机混合物的分析。★ 显微红外的测试模式（透射/反射/ATR）选择红外✔ 如样品较厚，在进行显微透射测试前，需用金刚石压池将粒子压薄，可提高检测的准确性；或选择其它模式进行测试。✔ 显微ATR可以测量和分析黑色或深色塑料。★ 紫外降解塑料评价中拉曼激发波长的选择拉曼*选择合适的激光波长，以避免荧光干扰*✔ AIRsight红外拉曼显微镜标配532 nm和785 nm两个激光器，可以选择最适合样品的激光器。✔ 785 nm 激光能够有效分析受荧光干扰的样品。✔ 可设定光漂白时间以降低荧光干扰。自1875年成立以来，岛津秉承“以科学技术向社会做贡献”的理念，致力于实现“为了人类和地球的健康”的愿景。我们期待与您携手利用先进的分析技术共同守护水质安全，共创绿色未来！本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

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。

美国斯坦福大学（Stanford University）开发了用于分析血液和废水的人工智能（AI）辅助方法。微生物的可靠检测和鉴别对于医学诊断、环境监测、食品生产、生物防御、生物制造和药物开发至关重要。虽然病原体检测通常使用体外液体培养方法，但据估计，使用目前的实验室方法，可以轻松培养的细菌种类不到所有细菌种类的2%。此外，在这2%中，根据细菌种类的不同，培养过程可能需要数小时到数天不等。因而由于诊断进程缓慢，在等待细菌培养结果时通常使用广谱抗生素，导致抗生素耐药细菌数量惊人地增加。拉曼光谱是一种无标记振动光谱技术，最近已成为一种有前途的细菌种类鉴别平台。由于每个细胞种类和菌株都有独特的分子结构，因而它们具有可用于鉴别的独特的光谱指纹。与基于核酸的检测方法（如聚合酶链式反应（PCR））和基于蛋白质的检测方法（如基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）和酶联免疫分析（ELISA））相比，拉曼光谱检测技术只需很少或不需要使用试剂或标记，设备成本相对较低，并具有无扩增检测的潜力。此外，拉曼光谱检测技术是一种无损技术，首先，其激发激光功率很低，使细胞可以保持活性；其次，测量结果基本不受细胞中水分的干扰；最后，检测只需非常小的样本量。与等离子体或米式共振纳米颗粒结合，拉曼光谱信号平均可以增强10⁵-10⁶倍，最高可增强10¹⁰倍，从而实现对细胞的快速检测。由于这些优势，拉曼光谱检测技术已经成功地应用于基因分析、蛋白质检测，甚至单分子检测。最近的工作也显示了拉曼光谱检测技术在细胞鉴别方面的令人兴奋的进展，包括细菌鉴别、免疫分析和活体活检。然而，为了提高拉曼光谱检测技术的临床和工业实用性，它必须与简便的样本制备方法相结合。据悉，近期，美国斯坦福大学的一个研究项目开发了一种细菌鉴别技术，该技术结合了表面增强拉曼光谱（SERS）、机器学习和用于样本制备的生物打印方法。这项研究近期以“Combining Acoustic Bioprinting with AI-Assisted Raman Spectroscopy for High-Throughput Identification of Bacteria in Blood”为题发表在Nano Letters期刊上。拉曼光谱技术用于细菌鉴别原理示意图据参与该项目的研究人员称，传统培养方法可能需要数小时或数天，作为传统培养方法的替代方法，这种新方法可以快速、廉价、更准确地对许多不同液体进行微生物分析。斯坦福大学Fareeha Safir说：“不仅每种细菌都表现出独特的光谱特征，而且给定样本中几乎所有其他分子或细胞都是如此。样本中的红细胞、白细胞和其他成分都在发送自己的信号，因此很难从其他细胞的噪音中区分微生物的光谱信号。”要解决这个问题，研究小组需要考虑的是如何利用极少量的样本达到最好的细胞分离效果，尽可能多地去除不必要的光谱信号。为了解决这一挑战，该研究借鉴了喷墨打印技术的原理，使用了一种被称为声学微滴喷射（ADE）的技术。在使用声学微滴喷射技术时，超声波将聚焦在流体-空气界面，产生辐射压力，从而使液体表面喷射出液滴，其液滴大小与换能器的频率成反比。从细胞原液中喷射出的图案化液滴未来的即时检测技术该平台的拉曼面利用金纳米棒（GNRs）进行表面增强，将金纳米棒引入样本液体中，通过声学打印操作将细菌和金纳米棒都沉积到镀金载玻片上。声学打印平台和共聚焦拉曼装置示意图该研究团队在其发表的论文中评论道：“这项试验首次展示了利用微观生物实体和纳米颗粒进行的多组分样本的稳定而精确的高频声波打印。”此外，在该项试验中，基于拉曼光谱的分析被应用于大肠杆菌、葡萄球菌，以及小鼠红细胞样本，并使用之前从均匀细胞样本中训练的机器学习算法来鉴别不同类别样本的拉曼光谱特征。利用拉曼光谱信号鉴别用金纳米棒（GNRs）打印的细胞样本基于机器学习算法和拉曼光谱技术鉴别大肠杆菌、葡萄球菌，以及小鼠红细胞样本结果显示，该系统对细胞纯样本的分类准确率超过99%，对细胞混合样本的分类准确率为87%。此外，使用金纳米棒和不使用金纳米棒的检测结果证实，拉曼光谱信号在生物打印样本中会发生表面增强，其放大倍数高达1500倍。根据该研究团队的说法，该方法可以帮助推进基于拉曼光谱的研究、临床诊断和疾病管理，为未来的即时检测系统提供基于流体的生物标志物微创检测。该平台也可以应用于其他液体的检测，比如公共卫生监测领域的饮用水检测。研究团队成员Amr Saleh说：“这是一种创新的解决方案，有可能挽救生命。我们对该方法潜在的商业化机会感到兴奋，这可以帮助重新定义细菌检测和单细胞表征的标准。”

近日，美国约翰霍普金斯大学的一项检测新冠病毒（SARS-CoV-2）的科学成果引发了拉曼光谱圈的热议。文章中描述，这是一个基于大面积纳米压印光刻技术、表面增强拉曼光谱学（SERS）和机器学习技术（Machine learning）的传感器，可快速、准确地检测新冠病毒，仅需25分钟即可得到结果，准确率高达92%——与 PCR 测试的准确性相当。这种传感器不需要样品制备或复杂的操作技能，特别适用于大规模群体检测，与现有的测试方法相比具有强大的优势。该研究成果使用到的是HORIBA的拉曼光谱仪器，文章发表在Nano Letters上[1]。小编查到，该团队2021年还在medRxiv杂志上发表了文章，当时该项技术的检测准确率为83%[2]。新冠病毒的检测通常使用RT-PCR，尽管检验的准确性很高，但需要复杂的样本制备，多次的温度变化，出具结果仍需数小时甚至数天。而这项新技术几乎与 PCR 检验一样敏感，同时又与快速抗原检验一样方便。但该技术仍存在无法区分SARS-CoV-2、H1N1以及变种病毒等的问题。据悉，该团队目前正在寻求专利许可和商业化的机会。约翰霍普金斯大学的Ishan Barman 和 David Gracias专家使用HORIBA XploRA INV多功能拉曼及成像光谱仪据相关报道，目前已经有不少基于SERS方法检测新冠病毒的科研成果产出，小编也搜集了部分知名期刊上发表的一些文章，整理了相关内容以及其中涉及到的光谱仪器，如有遗漏需添加请留言。国外的研究团队在近期发表了哪些文章呢？新加坡南洋理工大学的研究团队日前设计出一款基于表面增强拉曼散射（SERS）的呼气分析模组，可在5分钟内完成新冠病毒的筛查，文章中描述，这是比鼻咽拭子和聚合酶链式反应（PCR）检测更优的方案。此项研究成果已发表于ACS Nano杂志[3]。该呼气分析模组包含了搭载三组SERS探针分子的芯片，SERS探针分子附着于银纳米立方体上。当被测者向设备呼气10秒，呼气中的新冠病毒生物标志物会与传感器发生化学反应。然后，将呼吸分析仪装入便携式拉曼光谱仪中，再根据SERS信号的变化对反应后的化合物进行表征。实验结果表明，假阳性率为0.1%，假阴性率为3.8%，这与实验室PCR检测的准确性相当。加拿大蒙特利尔理工学院的研究人员开发了一种基于激光拉曼光谱的新型无试剂检测技术，发表在Journal of Biomedical Optics上[4]。与使用咽拭子的PCR技术不同，该技术采用唾液样本，更加安全且无创。研究人员根据分子的特征拉曼指纹光谱来感知和识别样品。COVID-19能引起唾液成分的化学变化，基于此，研究小组分析了33个COVID-19阳性样本与513个COVID-19阴性唾液样本，将获得的拉曼光谱整理成实例学习模型。这种方法的结果表明准确率约为80%。作者称：“这种无标签方法克服了RT-PCR测试的许多限制。我们正在努力将其商业化，作为一个更快的、强大的、低成本的系统，并可能具有更高的准确性。” 该研究成果中使用到了雷尼绍（Renishaw）的inVia™ 共聚焦拉曼显微镜，如下图所示。雷尼绍 inVia™ InSpect共焦显微拉曼光谱仪早在2020年12月的时候，美国北亚利桑那大学（NAU）的物理学家和材料科学家Miguel José Yacamán带领团队使用单分子表面增强拉曼光谱（SM-SERS）开发针对SARS-CoV-2的新测试技术。这是一种基于物理而非生化试剂的冠状病毒新测试技术，该技术可以克服当时试剂盒和测试功效短缺带来的挑战。该项目获得了美国国家科学基金会快速响应研究（RAPID）资助计划的20万美元资助。（未查到该团队的相关成果，如有了解，可留言联系小编。）以上均为国外的科研团队使用SERS方法针对SARS-CoV-2的测试方法，国内也有很多团队都在进行相关的研究，并产出成果。（本文将尽量按照文章发布顺序进行排列）清华大学环境学院张大奕团队开发了一种采用表面增强拉曼散射(SERS)结合多变量分析的方法，该成果发布在Water Research上[5]。这是一个搭载了ACE2（angiotensin-converting enzyme 2）修饰的SERS传感器的便携式拉曼光谱设备，在不进行任何预处理(如提取RNA)的情况下，能在5分钟内检测出SARS-CoV-2。文章中使用的是探头上放置了ACE2@SN-SERS衬底（苏州一清环保科技有限公司）的卓立汉光Finder Edge手持式拉曼光谱仪。卓立汉光 便携手持式拉曼光谱仪Finder Edge 中国科学院上海硅酸盐研究所黄政仁团队杨勇研究员自新冠疫情爆发以来，一直进行着基于SERS诊断新冠病毒的研究。与安徽省疾病预防控制中心、上海交通大学仁济医院、华南理工大学、日本名古屋工业大学及美国纽约市立学院科研人员合作，联合开发了一种新冠病毒表面增强拉曼散射(SERS)传感器及快速检测新技术，研究成果发表在Nano-Micro Letters[6]。该工作给出了灭活新冠病毒及其表面刺突蛋白(S)、核衣壳蛋白(N)各自独立的标准Raman光谱以及峰位归属理论分析，对于SERS研究领域进一步开展病毒检测研究具有重要指导价值。通过机器学习手段建立了病毒信号诊断标准和方法，其对SARS-CoV-2病毒最佳检测限优于100 copies/mL，检测时间少于5分钟，这对新冠病毒现场临床检测具有重要意义。文中提到在BSL-2实验室中使用的是如海光电（Oceanhood）的SEED 3000便携式拉曼光谱仪进行SERS实验。如海光电 SEED3000 便携式拉曼光谱仪另外，杨勇研究员与安徽省疾病预防控制中心、上海交通大学仁济医院以及中国科学技术大学第一附属医院团队共同合作，在国际权威学术期刊Matter[7]上也发表了文章。该工作开发了一种新型SnS2超敏半导体SERS基底活性材料及新冠病毒传染性诊断新技术。简单来说，这是一种两步检测法：通过第一步SERS检测，区分出具有极高传染风险的活病毒样本（含S蛋白信号、无RNA信号）；再通过去除RNA和对病毒样本进行裂解后开展第二步SERS检测，可区分出具有一定传染风险的“死活共存”的混合病毒样本（含S蛋白、RNA信号）及不具传染性的死病毒样本（含S蛋白信号、无RNA信号），从而避免了PCR检测技术把环境中已裂解病毒样本误判为阳性的情况。这为判断环境中冷链食品、快递物品、气溶胶等病毒污染物的传染性开辟了新途径，对在当前新冠病毒肆虐局势下避免疫情误判具有重要意义。文中使用到了雷尼绍的inVia Reflex显微拉曼光谱仪。 雷尼绍 inVia Reflex显微拉曼光谱仪中国工程物理研究院激光聚变研究中心杜凯团队开发了一种基于深度学习的表面增强拉曼光谱技术（SERS）可用于快速和现场检测新冠病毒，该项成果发表在Analytical Chemistry上[8]，相关成果还申请了发明专利：一种基于增强拉曼光谱和神经网络的新型冠状病毒检测方法及系统。该研究中使用到的是雷尼绍Virsa拉曼分析仪。这是一种基于深度学习的表面增强拉曼光谱技术，可快速在现场检测30名COVID-19确诊患者的咽拭子或痰中SARS-CoV-2抗原。通过实验和理论计算，建立了以SARS-CoV-2刺突蛋白为基础的拉曼数据库。建立的模型对SARS-CoV-2抗原的预测准确率为87.7%。该方法在全球SARS-CoV-2的诊断、监测和控制方面具有很大的潜力。雷尼绍 Virsa拉曼分析仪哈尔滨医科大学药学院李洋团队在Chemical Engineering Journal杂志上发表了文章[9]，研究成果是一种基于表面增强拉曼光谱（SERS）的检测平台，通过将溴离子、乙腈和钙离子引入银纳米颗粒增强基底体系，实现对包括SARS-CoV-2在内的多种呼吸道病毒的快速检测。文中提到，对SARS-CoV-2, Human Adenovirus 3, and H1N1这三种病毒的识别可在2分钟内完成。文章使用到的是WITec alpha 300R。Witec共焦拉曼显微镜 Alpha300R相较国外，由于国内P3实验室等条件限制以及仪器经费等问题，目前研究范围还不是很广泛。有相关人士称：“国内研究团队也想重复操作唾液检测实验，但是P3实验室规定非常严格，仪器经过消杀程序会影响使用，目前也没有条件把仪器永久放在P3实验室中。”综上，从目前发布的科研成果上看，基于SERS方法检测新冠病毒SARS-CoV-2的方法具有不少优势，当然也还存在许多不足，目前大多仍停留在科研层面。小编也期待更加方便、快捷，并且检测准确率高的SERS技术能够尽快落实到新冠病毒应用层面上，愿新冠病毒检测更加方便，“大白”稍加轻松，疫情早日结束！文章链接汇总：[1] Label-Free Spectroscopic SARS-CoV-2 Detection on Versatile Nanoimprinted Substrates | Nano Letters (acs.org)[2] Label-Free SARS-CoV-2 Detection on Flexible Substrates | medRxiv[3] Noninvasive and Point-of-Care Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS)-Based Breathalyzer for Mass Screening of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) under 5 min | ACS Nano[4] Saliva-based detection of COVID-19 infection in a real-world setting using reagent-free Raman spectroscopy and machine learning (spiedigitallibrary.org)[5] Ultra-fast and onsite interrogation of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in waters via surface enhanced Raman scattering (SERS) - ScienceDirect [6] Human ACE2-Functionalized Gold “Virus-Trap” Nanostructures for Accurate Capture of SARS-CoV-2 and Single-Virus SERS Detection | SpringerLink [7] Identifying infectiousness of SARS-CoV-2 by ultra-sensitive SnS2 SERS biosensors with capillary effect: Matter (cell.com)[8] On-Site Detection of SARS-CoV-2 Antigen by Deep Learning-Based Surface-Enhanced Raman Spectroscopy and Its Biochemical Foundations | Analytical Chemistry (acs.org) [9] Rapid detection of viruses: Based on silver nanoparticles modified with bromine ions and acetonitrile - ScienceDirect

现阶段，贩毒手段花样百出，毒贩们把The drug进行多层伪装，意图骗过检查而谋取暴利，The drug的快速检测对于推断The drug来源、抑制The drug传播和打击The drug犯罪都起着重要作用。公安以及海关缉毒等部门通常采用先快速筛查、再确证的方法查毒，也就是先用试剂盒或试纸条等快速判断The drug是否存在,然后用气相色谱-质谱联用技术进行最终的确认。试剂盒或试纸条一般基于胶体金免疫层析技术，具有简便和低成本优势，但是受限检测环境温度和人为操作的影响，干扰因素多，检测准确性低。而且对于混合物检测效果不明显，毒贩会在The drug中添加一些稀释剂（如葡萄糖、淀粉等）和一些掺假剂（如咖啡因、非那西汀等），这些掺入的成分分子量较大，分子极性强，它们与The drug构成的混合物会进明显干扰试剂盒或试纸条的可靠性，以至于对于浓度稍低的The drug混合物，试剂盒或试纸条经常出现假阳性或测不出结果。色谱、质谱等方法则操作复杂，耗材昂贵，检测时间长，不适合现场快速检测环节。厦门赛纳斯科技有限公司的革新技术（表面增强拉曼光谱技术）在The drug现场快速检测方面有着明显的优势。拉曼光谱作为分子振动光谱技术的一种，可以高灵敏度分析化学物质的结构和组成。其突出优点是可以实现非接触性和无损性检测；所需样品量很少，也无需进行复杂预处理，检测速度也很快，操作也简便；结合表面SERS增强技术，拉曼可以对The drug实现高灵敏度的探测。厦门赛纳斯手持式拉曼光谱仪SHINS-P1000，它采用1064nm激光光源，具有抗荧光干扰强，灵敏度高等卓越的光谱性能，轻巧便携的体积，采用革新技术（表面增强拉曼光谱技术）能够百万倍地增强痕量物中的拉曼信号，一键采集，无需接触样品，支持自建谱库，同时配有齐全的谱图库和强大的分析软件，几十秒内快速给出检验结果，现场执法拍照取证，智能辅助，并支持多种数据传输和数据管理，实现功能性与用户需求完美合一，为执法部门进行The drug快筛提供了一个很好的新工具。鉴于低纯度The drug的检测更具有实际意义，我们将海洛因、阿法甲基硫代芬太尼待测The drug稀释到100ppm，将样品滴在增强拉曼芯片上，使用厦门赛纳斯手持式拉曼光谱仪SHINS-P1000拉曼设备使用进行检测。下图展示了The drug检测结果由上图可以看出，这两种The drug均有丰富的拉曼特征位移峰，并且拉曼峰的信噪比较高，各种The drug的特征峰峰位相互间均有较大差异，比较容易区分出来。经过sers增强后，样品检测下限很低，并且检测时间可以控制在三十秒以内。测试过程中样品处理过程简单，这非常有助于现场快速筛查。

【前言】近日,Angew在线发表了厦门大学李剑锋教授团队在设计用于氧还原反应的先进材料及改进催化剂的设计最 新综述文章。该论文综述了双金属纳米催化剂有序度对氧还原反应的影响。论文第 一作者为：Heng-Quan Chen,Huajie Ze,Mu-Fei Yue,论文共同通讯作者为：李剑锋教授，董金超副教授。【背景介绍】氧的电化学还原已成为电催化中最关键的反应之一。由于其缓慢的动力学和大的过电位，氧还原反应性能决定了燃料电池和金属空气电池的效率。因此，必须开发高效的催化剂来加速氧还原的反应动力学。经过多年的努力，研究人员已经开发出多种具有高活性的催化剂，如过渡金属碳化物/氧化物/硫属化物、M-Nx（金属-氮）复合材料、双金属合金和无金属碳基化合物。然而，考虑到活性和耐久性，BNs仍然被认为是最有前景的ORR电催化剂。因此，研究人员一直致力于优化BNs的性能。为了实现这一目标，研究人员已经开发了各种方法，包括但不限于尺寸/组分控制、应变工程、杂原子掺杂、结构/形状控制等。最近的研究表明，通过从无序到有序的热力学相变来精确控制 BN 中的原子排列（有序度）也非常重要。与其相应的无序类似物相比，大多数结构有序的BNs 可以表现出更高的 ORR 活性。然而，这种增加的活性的来源，目前仍简单地归因于有序结构中配体的明确组成，或者可预测的调控以及应变效应。由于缺乏对分子反应机理和结构-活性关系的深入了解，这阻碍了使用该有序度概念进一步开发更高效的 ORR 电催化剂。【图文解析】图1. (a) 具有不同有序度的AuCu BNs的XRD衍射图。已通过(111) 峰强度归一化；插图是不同AuCu BNs (110) 峰强度的比较。(b) 90%-AuCu 纳米颗粒的HAADF-STEM 图像。比例尺为 2nm。插图是所提出的有序AuCu模型，其中黄色原子为Au，红色原子为Cu。(c) 由XPS光谱计算的不同有序度AuCu BNs的表面Cu-Au比。(d) 在 Ar 饱和 0.1 M KOH 溶液中，不同有序度的 AuCu BNs的 CV 曲线。扫描速率为 10 mV/s。(e) 在O2 饱和 0.1 M KOH 溶液中，Cu/C、Au/C、商业 Pt/C 和 90%-AuCu的ORR 极化曲线。扫描速率为 10 mV/s，转速为 1600rpm。(f) 在 0.85 V 时，不同有序度AuCu BNs 的 E1/2和质量活性。图 2. (a) 使用 SHINES-卫星策略对 AuCu BN 上的 ORR 过程进行原位电化学拉曼研究的示意图。(b) SHIN 的 TEM 图像。比例尺，20 nm。(c) SHIN 复合材料上AuCu 的 TEM 图像。比例尺，20 nm。(d) O2 饱和的 0.1 M NaClO4+ 0.1 mM NaOH 溶液 (pH=10) 中，SHINs上 0%-AuCu BNs 的 ORR原位电化学拉曼光谱；测试范围为 1.1 到 0 V vs. RHE，间隔为 100 mV。(e) 不同电位下，SHINs上 0%-AuCu BNs 的 ORR原位 18O2 同位素拉曼光谱。*OH (f) 和 Oad (g) 在 0%-AuCu 上的计算结构示意图。红色、黄色、蓝色和白色球体分别是 Cu、Au、O 和 H 原子。图3. (a) O2 饱和的 0.1 M NaClO4 + 0.1mM NaOH 溶液 (pH=10) 中，SHINs 上30%-AuCu、60%-AuCu 和90%-AuCuBNs 的ORR 过程原位电化学拉曼光谱；测试范围为1.0 到 0 V，间隔为 100 mV。(b) 有序Au-Cu 位点上 *OH 的计算结构示意图。红色、黄色、蓝色和白色球体分别是Cu、Au、O 和 H 原子。(c) 不同有序度的AuCuBNs的 *OH 的拉曼位移和质量活性。红色星代表无序位点上的*OH，粉红色星代表有序位点上的*OH。图4.在U= 1.23 V (a) 和U = 0 V (b) 时，Au (111)、Cu (111) 和AuCu(111) 上ORR各步骤的自由能图。【总结与展望】基于上述结果，作者实现了对 AuCu BNs 有序度的精确控制，同时保持了相似的尺寸和形状。这使得系统研究BNs原子有序度对电催化的影响成为可能。在所有AuCu BNs中，高度有序的BNs表现出最好的ORR催化性能。借助SHINERS-催化剂卫星策略，作者进一步揭示了其内在反应机制。同位素实验和理论计算直接检测证实了，在 Au-Cu 位点上的关键 *OH物种中间体。光谱证据表明，对于*OH的吸附，在有序和无序结构中存在两种不同的Au-Cu位点，并且它们的比例会随着有序度的变化而变化。与无序位点相比，有序位点对氧的亲和力较低，可能对 ORR 过程更有利，因为它可以促进 *OH 的解吸。这一基础研究表明了精确控制 BNs 中的原子构型对于电催化的重要性。这一想法也可以应用于其他 BNs（甚至包括已广泛用于电催化的 Pt 合金），并且能够进一步获得具有突出性能优势的功能性 BNs。本篇论文利用厦门赛纳斯科技有限公司生产的EC-RAMAN仪器。赛纳斯SHINS推出的全新科研型电化学拉曼系统“EC Raman光谱仪系统”。由恒电位仪、便携式拉曼光谱仪、显微成像系统组成。它具备超高的谱图分辨率，与大型台式拉曼系统相当。并且它的尺寸更小，方便携带。可在任何地方提供科研级的性能。强大的功能和独特的设计，为你的研究提供更多的可能性。智能的自研软件助您轻松应对各种测试，是您实验数据的强有力保障。全新EC-RAMAN电化学拉曼系统

文物是文化的产物，是人类社会发展过程中的珍贵历史遗存物。它从不同的领域和侧面反映出历史上人们改造世界的状况，是研究人类社会历史的实物资料。我国古陶瓷源远流长，不仅种类繁多、风格各异，而且工艺精湛，文化、科技内涵丰富。由于不法者在仿制过程中借用高科技手段，使一些高仿赝品几乎达到了乱真的程度。　　拉曼光谱技术是一种分析技术,由于它能够获得物质的分子信息而被应用于文物的鉴定分析中。　　我们主要依据是否在陶瓷釉面发现“羟基”这种化学分子结构去判断陶瓷是不是老的，因为“羟基”是天然生成, 而且生长速度非常缓慢，大概在100年左右的时间，如果在陶瓷釉面发现“羟基”，说明是古董，最起码是清未、民国早期的瓷器。“羟基”和年代成正比，“羟基”峰值越高，年份越老。　　检测陶瓷样品的拉曼特征峰，通过3700cm-1附近的羟基峰判断古陶瓷真伪。图1:拉曼光谱图，没有检测到羟基峰图2:拉曼光谱图，可以检测到3632cm-1的羟基峰图3：拉曼光谱图，可以检测到微弱的3601cm-1的羟基峰　　拉曼光谱——羟基古陶瓷真伪检测鉴定法的依据和原理是现代仿品和古代真品的成岩过程有着本质区别，而时间是造成的这种区别的根本原因，造假者无法跨越时间所产生的鸿沟。时间所造成的古陶瓷的物理、化学变化是造假者无法仿制的。基于此，古陶瓷真伪拉曼光谱——羟基鉴定法的技术研发者把古陶瓷真品在地表环境下其釉面所产生的化学反应中生成的羟基作为古陶瓷鉴定的定性及定量物质，从而做出准确而科学的鉴定结论。

近期，市场监督管理局组织食品安全监督抽检，抽取粮食加工品、食用农产品、食糖、茶叶及相关制品，共涉及22大类食品201批次样品。检出其中食糖、茶叶及相关制品、特殊膳食食品和食用油、油脂及其制品等4大类食品5批次样品不合格，主要问题是检出有机污染物、农药残留超标。　　市监局已要求所在地市场监督管理部门对不合格食品生产经营者进行调查处置，依法查处违法违规行为，督促生产经营者履行法定义务，防控食品安全风险。　　执法人员对配有食品安全拉曼光谱快速检测设备的快检车交口称誉，这是市监局给出的报告(如图1) 　　自食品安全快速检测车配备拉曼光谱设备使用以来，快检车开进了辖区内的街道、超市、农贸市场、集体用餐配送单位和中央厨房及重大活动保障现场等，实现了从源头上把控食品安全风险，切实保障人民群众“舌尖上的安全”。“快速检测、快速响应、保障食安、保障民生”。食品合格率不断上升，因食品原材料问题造成的安全事故率不断下降。“一升一降”成为让市民愈加安心的“大数据”。市场监管局将通过加大日常快检频次，对各类食品进行初筛，让检测跑在风险前面，牢牢构筑食品安全“防火墙”。作为制定国家《拉曼光谱仪》标准唯一一家企业起草单位，公司将继续发扬“研发领先、攻坚克难”的精神，用卓越的技术和严格的标准为行业、社会、国家创造价值。

导读 细胞中的氧化还原平衡，是指氧化性物种和还原性物种之间的动态平衡，在大多数生理过程中发挥着至关重要的作用，尤其是细胞凋亡(名词解释)过程。通过提高肿瘤微环境 (名词解释)中活性氧（ROS）的浓度，打破氧化还原稳态，是介导癌细胞死亡，进而达到肿瘤治疗目的的有效手段。目前，基于纳米酶(名词解释)催化的一些新型化学动力治疗、光动力治疗方法被用于肿瘤治疗领域，旨在达到肿瘤细胞中原位催化产生ROS的效果。但是，大多数对于上述治疗的机理研究仍然只停留于纳米酶级联催化反应的结果，无法做到对整个治疗过程的监测。表面增强拉曼光谱（SERS）(名词解释)作为一种快速、无损的测试技术，其灵敏度甚至可以达到单分子级，在监测细胞内相关生化反应方面具有巨大潜力。将SERS技术应用于上述肿瘤的光动力治疗过程的监测，不仅能帮助进一步理解纳米酶催化过程的具体机制，更能得到肿瘤微环境中氧化还原状态的具体信息。研究亮点 近日，吉林大学宋薇教授、刘卓副教授和赵冰教授团队将一种金/碳量子点(Au@CDs)复合材料级联纳米酶用于对肿瘤细胞的光动力治疗，并且采用SERS技术监测了整个光动力治疗过程中肿瘤微环境内氧化还原平衡的打破与再修复过程。该成果以“SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@carbon dots for tumor catalytic therapy”为题发表在Light: Science & Applications，吉林大学博士研究生李林甲为第一作者，宋薇教授、刘卓副教授和赵冰教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金，吉林省教育厅科技研究计划等项目的支持。研究人员首先以CDs作为模板剂和封端剂设计构筑了一种具有级联模拟酶活性的核壳结构Au@CDs材料，相比于单独的金纳米粒子，CDs外壳避免了Au核的聚集，并提供了致密且均匀的SERS热点。在808 nm近红外光激发下，Au@CDs表现出近红外光致增强的类过氧化物（POD）酶和近红外光诱导的类谷胱甘肽氧化酶（GSHOx）活性：即在近红外光照射下，表面等离子体共振（SPR）激发的大量热载流子可以有效地参与反应，金纳米粒子典型的等离子体光热效应可以增强POD活性；另外Au@CDs介导谷胱甘肽（GSH）参与反应，加速ROS的生成，呈现出光热增强的光动力治疗效果。这种级联纳米酶催化过程将迅速打破肿瘤细胞内的氧化还原稳态，产生大量ROS，最终导致癌细胞凋亡。图1 Au@CDs的级联纳米酶催化机制及其光热增强的光动力治疗肿瘤过程。为了监控这一催化过程，研究人员利用SERS技术，通过对四甲基联苯胺（TMB）底物分子的氧化产物的识别，实现了对光动力治疗肿瘤过程中，肿瘤微环境内活性氧动态变化过程的监控。即在近红外激光的辐照下，肿瘤细胞内活性氧水平会随着Au@CDs催化反应的开始而迅速上升，在很短的时间内（3min）即达到拉曼信号的峰值，实现氧化应激损伤效果；而激光辐照结束后，肿瘤微环境则会在一个相对较长的时间（33 min）进行自修复，即过表达的GSH等还原性物质消耗过量ROS的抗氧化过程，最终肿瘤微环境回到氧化还原平衡态。图2 （a-c）光动力治疗肿瘤过程中拉曼信号的变化及（d-e）对应的肿瘤微环境内氧化还原平衡的打破和再修复过程。总结与展望 Au@CDs级联纳米酶与传统的纳米药物和免疫治疗剂相比，具有通过级联反应中的光热性质促进光动力治疗效果的优点，能快速提高肿瘤内ROS的浓度，打破氧化还原稳态，进而达到肿瘤治疗目的，由于过表达的GSH等还原性物质消耗过量ROS，抑制了ROS向细胞外扩散。通过SERS策略，获得了光动力治疗过程中完整的氧化应激过程，对基于肿瘤微环境氧化应激损伤的光疗机制进行了深入的研究，为肿瘤光动力治疗的实时监测提供了最有价值的机制和数据支持。论文信息 Li, L., Yang, J., Wei, J. et al. SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@carbon dots for tumor catalytic therapy. Light Sci Appl 11, 286 (2022).https://doi.org/10.1038/s41377-022-00968-5

p 　　10月21-24日，由中科院长春光机所、大连理工大学、暨南大学、南方医科大学、广东光阵光电科技有限公司和中国计量学院等单位相关专家组成的陈星旦院士光谱分析及仪器团队，在陈星旦院士倡导下，在中国计量学院召开了 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/zc/34.html" target=" _self" 拉曼光谱 /a 检测及仪器研发研讨会。中国计量学院副校长俞晓平教授出席了会议并讲话。会议由光电学院院长金尚忠教授主持。 /p p style=" text-align: center " img title=" 201510286065.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/d86afa03-663d-4af3-8bbe-8017ec542379.jpg" / p 　　俞晓平副校长代表学校欢迎陈星旦院士莅临指导，衷心感谢陈院士长期以来对中国计量学院的关心，特别是对中国计量学院光学工程学科发展和团队建设给予的指导，希望陈院士一如既往地关心支持学校发展，并祝本次研讨会圆满成功。 /p p 　　陈星旦院士在会上致辞。他说，作为中国计量学院的特聘教授，为中国计量学院的学科发展做些事情是应该的。他强调，此次拉曼研讨会将主要围绕表面增强拉曼光谱分析技术及拉慢慢光谱仪器研发这一方向展开，而该方向是中国计量学院光学工程学科的重要研究方向之一，希望通过研讨促进中国计量学院相关研究的深入发展。 /p p 　　研讨会上，与会人员分别从拉曼仪器关键技术和器件的研制、表面增强拉曼基底的研制、拉曼增强机理的研究、表面增强拉曼基底的FDTD仿真及应用、表面增强拉曼光谱在食品安全检测及癌症早期诊断的应用等方向的研究及进展情况进行了汇报，并开展了广泛的交流和深入的讨论。会议期间，与会人员还参观了光电学院计量测试技术与仪器教育部工程研究中心、浙江省现代计量测试技术及仪器重点实验室。 /p p br/ /p /p

4月15日，国家知识产权局发布了第二十三届中国专利奖评审结果公示，公示期为2022年4月15日至4月21日。其中，中国食品药品检定研究院专利项目“利用拉曼光谱检测液体制剂的方法”成果入选第二十三届中国专利优秀奖。 序号专利号专利名称 专利权人发明人500ZL201210593760.9利用拉曼光谱检测液体制剂的方法中国食品药品检定研究院尹利辉,赵瑜,王军,朱俐,纪南,张学博,高延甲

近日，中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所研究员杨良保团队、王宏志团队，与中科院合肥肿瘤医院药学中心合作，在抗肿瘤药物血药浓度的定量检测方面取得进展。科研团队利用收缩组装的液态3D热点矩阵作为微反应器，建立了高稳定、高灵敏的表面增强拉曼光谱（SERS）定量检测血药浓度新方法。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。　　表面增强拉曼光谱（SERS）是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。杨良保团队致力于SERS方法原理与检测应用方面的研究工作，并取得了一系列成果。定量检测是SERS方法的终极目标之一，但在控制热点的均匀性和使目标分子进入热点区域等方面存在难题。该研究利用液体三相平衡原理控制液滴的收缩，不仅形成高密度、高稳定的液态3D热点矩阵（图1），而且使抗肿瘤药物能够自主进入热点区域。结合该团队自主研发的手持式拉曼光谱仪，能够实现对肿瘤病人血清中抗癌药物在线定量检测（图2）。　　该方法对抗癌药物5-氟尿嘧啶表现出50 ppb灵敏度和50-1000 ppb的定量检测范围（图2）。与传统的固体纳米阵列和胶体聚集SERS方法相比，收缩组装的液态3D热点矩阵可以增强分析物在等离子体热点空间的富集能力，实现高灵敏度和高稳定的SERS定量检测。这种收缩组装的3D热点矩阵在定量检测复杂样品（如血清、生物体液）中的分析物、动态监测抗癌药物代谢过程和生化反应动力学方面颇具潜力。　　研究工作得到中科院科研仪器设备研制项目、国家自然科学基金、安徽省重点研究与开发计划等的支持。图1.3D热点矩阵形成原理图图2.手持式拉曼光谱仪检测血清中的5-氟尿嘧啶

“策划药”，英文为“Designer Drug”，是指不法分子为逃避打击而对管制dupin进行化学结构修饰得到的dupin类似物，具有与管制dupin相似或更强的兴奋、致幻、麻醉等效果。目前，也将“策划药”称为新精神活性物质（New Psychoactive Substances，缩写为NPS）。新精神活性物质的概念在2013年的《世界dupin问题报告》中首次被提出，因大多数也在实验室合成，也称“实验室dupin”。由于它的毒理作用比传统dupin更强、难以管控、善于伪装，使得它已成为继传统dupin、合成dupin之后的第三代dupin。近年来，各种新型dupin层出不穷，国家主管单位先后将芬太尼、大麻素整类列管。各种新型dupin被伪装成奶茶、开心水以饮料形式，以及邮票dupin的形式出现。新型dupin的“娱乐性”的假象在很大程度上掩盖了其“毒”的本质，很多人认为危害性不大往往会在他人的诱惑或者自身好奇心的驱使下尝试新型dupin，这是使得新型dupin迅速蔓延的原因。赛纳斯手持式芬太尼785nm拉曼光谱仪(SHINS-P700T)基于拉曼光谱及表面增强拉曼光谱（SERS）技术的新精活快速检测方案，可现场快速检测多种新精神活性物质，如迷奸水、失忆水、听话水、神仙水、咔哇潮饮、芬太尼、大麻素等不同形态、不同伪装的新型dupin。针对新型dupin层出不穷，赛纳斯基于专属数据库及先进独特算法，可快速自建谱库、直接生成并导出检测报告、支持蓝牙、WI-FI、USB等数据传输和数据管理，协助各级缉毒禁毒部门有效打击犯罪。

p 　　对于仪器方法的推广来说，标准显得格外重要。标准先行，不仅可以促进应用市场的拓展，还可以引导产品技术的发展。对拉曼光谱而言，相关标准的滞后也在一定程度上限制了该类仪器的推广应用，不过现在情况已经有了一定的改观，相关的标准制定工作正在加紧进行中。 /p p 　　2018年4月15日，由福建省计量科学研究院起草的《便携式拉曼光谱快速检测仪校准规范》JJF (闽) 1085-2018正式批准发布，2018年6月15日起实施，本规范为首次制定。 /p p 　　其归口单位为福建省质量技术监督局，主要起草单位为福建省计量科学研究院，厦门市普识纳米科技有限公司、福州康泰生物科技有限公司参加起草。 /p p 　　本规范主要起草人：罗 峰( 福建省计量科学研究院)、黄 伟(福建省计量科学研究院)、卓晓丹(福建省计量科学研究院) /p p 　　参加起草人：曾勇明(厦门市普识纳米科技有限公司、蒋永飞(福州康泰生物科技有限公司)、徐 静(福建省计量科学研究院) /p p 　　详见原文： a title=" " href=" http://www.fujian.gov.cn/zc/zxwj/bmwj/201804/P020180418350452780718.pdf" target=" _blank" 《便携式拉曼光谱快速检测仪校准规范》 /a /p

目前持久性有机污染物(POPs)污染已遍及全球，严重威胁着人类生命健康和生态环境安全，成为倍受关注的全球性环境问题之一，如何高效准确的分析检测POPs并及时作出预警日渐被提上日程。 吉林大学阮伟东 报告题目：直接与间接SERS方法在环境污染物检测方面的作用 　　传统的持久性有机污染物(POPs)检测方法包括高效液相色谱法(HPLC)、高分辨质谱法(MS)以及HPLC/MS，其权威性、准确度不容置疑，但其存在的缺点也不容忽视。阮伟东介绍说，首先，这些方法一般都需要复杂的前处理和富集浓缩过程，检测周期长，不利于快速检测 其次，高效液相色谱法对类似同系物和异构体的检测灵敏度不足 再者，因对操作人员要求比较高，基层实验室比较难满足全组分检测，这些缺点给上述方法的普遍应用带来了困难。因此，迫切需要发展一类兼具高灵敏度、高选择性，且耗时短、操作简便的检测方法。 　　而表面增强拉曼光谱(SERS)不仅能给出检测物详细的结构信息，同时检测限可达到单分子水平，拥有高灵敏度、高选择性、快速、原位、实时检测以及无损分析等优点，因此最受全球研究人员的关注。 　　然而，尽管SERS具有一系列优势，但若想利用SERS方法检测目标分子还面临着一些困难，如待测分子与基底的亲和性，基底的稳定性与重现性，信号伴随着干扰，如噪声、基线、背景等，&ldquo 但这些困难可以通过研究方法客服。&rdquo 阮伟东补充说：&ldquo SERS方法分为直接检测和间接检测两种，直接检测即在已有的SERS吸附效果很好的基底上直接吸附被测分子，无需其他任何处理 间接方法则是借助物理或者化学的吸附作用使目标分子靠近SERS基底表面，包括环糊精吸附法和衍生物法(偶氮化)两种。 　　经过实验对比，结果发现，在树枝状纳米银的基底上对氯代苯酚进行SERS检测，检测限仅为10-4 mol/L，光谱质量差。利用环糊精吸附法对单一组分的多环芳烃进行SERS定量检测，检测限能够提升2-4个数量级，甚至能对四种多环芳烃及混合物定性鉴别 环糊精吸附法对3种氯代苯酚的检测限能达到10-8mol/L，但信噪比不好。衍生化法&mdash &mdash 重氮化反应是典型的离子化反应，能够保证检测收率，且能简化数据处理难度，反应速度较快 其对氯代苯酚的检测限能达到10-9 mol/L，信噪比非常好，因偶氮化法还有巨大的优化空间，偶氮化合物有很强的电子吸收，很适合做共振增强拉曼光谱，还能额外提升2-3个数量级。 　　总的说来，间接SERS方法大大提升了目标检测物对基底的亲和性，使SERS本身的优势能够体现出来，相信在多环芳烃的检测领域会有更好的前景。