光热诱导亚微米红外仪

拉曼光谱技术 近年来，拉曼光谱和成像技术, 得益于其相对于红外光谱技术优异的空间分辨率等优势，在研究样品的分子振动方向得到了广泛的应用，尤其是生物样品，因为水中的拉曼光谱背景信号更弱。相干拉曼散射显微技术（Coherent Raman scattering microscopy）近些年也得到了大力的发展，其基于相干反斯托克斯拉曼散射（coherent anti-Stokes Raman scattering）或受激拉曼散射（stimulated Raman scattering），大大改善拉曼的成像速度。例如，蛋白质和脂肪在皮肤内的分布情况，可以通过两者在C-H伸缩振动区特征的拉曼谱带进行视频的高速成像来获得。然而拉曼光谱和成像技术也存在着自身的一些不足：（1）较低的拉曼散射截面，尤其是在指纹区，相对于红外技术弱5-10倍；（2）会受到荧光的干扰，由于拉曼信号偏弱，一些样品的荧光信号又宽又强，会一定程度上覆盖拉曼信号； 光学光热红外技术基于光学-光热红外技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，使用宽可调谐的脉冲红外激光源激发样品，在样品中产生调制光热效应。通过光热效应提取并计算红外吸收, 通过检测反射探头光束强度的变化作为红外波数调谐的函数，从而提供红外吸收光谱。这种短波长脉冲探测光束(通常是532 nm)决定了红外测试空间分辨率，而不是传统FTIR/QCL显微镜中依赖的红外波长。由于其特的系统架构，短波长探测光束同样也能作为一个拉曼激光源，当集成拉曼光谱仪，mIRage系统可以提供同一地点，同一时间，同一空间分辨率的亚微米红外+拉曼显微镜的检测结果。mIRage光谱的显著优势：1. 和拉曼光谱一致的亚微米空间分辨率，比传统FTIR/QCL显微镜提高30倍，达到500 nm；2. 非接触式测量，非破坏性，反射(远场)模式测量，无须复杂的样品制备；3. 高质量光谱(测试可兼容粒子形状/尺寸和表面粗糙度)，没有色散/散射伪影问题；4. 可直接在商业数据库中匹配搜索5. 可实现红外和拉曼光谱成像同步测量 单细胞光谱与成像——拉曼光谱技术 vs.光学光热红外技术 如上文所述，拉曼散射的横截面在指纹区相对于红外弱五到十倍，即相比于拉曼散射,红外吸收在指纹区域比在高波数C─H和O─H拉伸区有更大的横截面。以PMMA为例，C-H振动模式在3.39 μm的线性吸收系数为1396 cm−1，而在指纹区域，C=O拉伸振动模式在5.78 μm的线性吸收系数可达到7904 cm−1，约高6倍。PMMA的红外光谱和拉曼光谱的直接对比如下所示。指纹区域较大的红外吸收截面可以允许mIRage显微镜对单一病毒进行振动光谱的检测分析，而这对拉曼或相关拉曼光谱来说十分困难。在相同的激光功率和采集时间下，mIRage中红外显微镜比拉曼光谱具有更高的信噪比，进一步可以用于检测细菌对抗生素红霉素等药物的反应。综上所述，两种振动光谱技术并没有相互竞争，而是提供了互补的信息，现在越来越多的趋势倾向于同时获取拉曼光谱和红外光谱来全面研究样品的分子振动信息。参考文献：Bond-selective imaging by optically sensing the mid-infrared photothermal effect，Sci. Adv. 2021 7 : eabg1559.具体案例：1. 同位素标记的大肠杆菌单细菌细胞的mIRage显微红外谱图与成像近期，英国利物浦大学Roy Goodacre教授分享了关于同位素标记的细菌的振动光谱研究成果。该研究借助于单细胞亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，通过红外光谱和成像分析，来揭示细菌代谢的过程和机理，不仅包含细菌群落，还包含微生物之间的相互作用。由于传统显微红外光谱仪的空间分辨率较低，目前多数研究都集中在细胞群落的评估上，而该研究作为一个重大的突破，次使用亚微米光热红外光谱技术在单细胞水平上评估细菌对标记化合物的吞并行为过程。 参考文献：Imaging Isotopically Labeled Bacteria at the Single-Cell Level Using High-Resolution Optical Infrared Photothermal Spectroscopy，Anal. Chem. 2021, 93, 6，3082-3088. 2. mIRage显微红外谱与Raman光谱协同分析固定或活的单细胞英国曼彻斯特大学的Peter Gardner教授近期发表了他们关于活(和固定)细胞振动光谱分析的新研究结果。他们使用亚微米分辨的mIRage红外光谱及拉曼显微镜，并借助于两个激发源（QCL和OPO激光器），对细胞进行了宽光谱范围的覆盖，从而使所有与生物学相关的分子振动都能被检测到，且保持一致的亚微米的空间分辨率。此外，红外光谱采集与拉曼光谱有效的结合起来，在相同的激发位置，形成振动互补，得到一套完整的振动光谱信息。如下图所示，该红外和拉曼的组合方式可以用来分析液体环境中固定或活细胞的亚细胞结构，其中的蛋白质二次结构及富脂体均可以在亚微米尺度上被有效地识别出来。参考文献：Analysis of Fixed and Live Single Cells Using Optical Photothermal Infrared with Concomitant Raman Spectroscopy，Anal. Chem. 2021, 93, 8, 3938–3950. 3. 亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage用于微塑料鉴定等相关领域 美国特拉华大学Isao Noda教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，利用基于光学光热红外技术的新一代非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage对聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHA)的复合薄片进行红外拉曼同步成像分析，探究这两种材料结合的方式和内在机理。为探求界面处PHA/PLA组分的空间分布规律，同步和异步二维相关光谱(2D-COS，two-dimensional correlation spectroscopy)被用来分析羰基拉伸区域采集到的红外谱图。结果显示，在主要为PHA的混合界面区域同时观测到来源于PLA的1760 cm-1红峰外，表明部分PLA渗透到PHA层，且与PHA层的其余部分相比，界面附近的PHA结晶度明显降低。另外，作者还通过mIRage对该区域进行了同步红外和拉曼分析，两者选择性和灵敏度不同却可以很好的互补，进一步验证了这一发现的可靠性。结果证实，即使是表面上不混相的PHA和PLA聚合物对，也存在一定程度的分子混合，这种混合可能发生在界面只有几百纳米的空间水平上，很好的解释了这两种生物塑料之间的高度相容性。参考文献：Two-dimensional correlation analysis of highly spatially resolved simultaneous IR and Raman spectral imaging of bioplastics composite using optical photothermal Infrared and Raman spectroscopy，Journal of Molecular Structure， DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128045. 总结亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage作为一种新型的红外光谱技术，具有传统FTIR显微镜不可比拟的优点，并克服了许多限制。先，mIRage可以提供空间分辨率约为500 nm的红外谱图，远远超过了典型的红外衍射限空间分辨率，且不依赖于入射红外波长。更重要的是，它能够以反射/非接触(远场)工作模式简单快速的生成高质量的类似于FTIR的谱图，从而避免了制备样本薄切片的必要，且光谱与商用FTIR数据库搜索完全兼容和可译。另外，即使样品中包含易产生荧光干扰的组分（压制拉曼信号或造成其饱和），mIRage的可调制信号收集特性也确保它完全不受任何荧光的影响。IR和Raman在mIRage方法的结合下，可以充分利用这两种互补性技术的优势，实现同步的红外吸收和拉曼散射测量，并相互印证。

非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 — —mIRage O-PTIR系统 产品简介：美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司)最新发布的一款应用广泛的亚微米级空间分辨率的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统。基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射极限，其空间分辨率高达500 nm，可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 mIRageTM O-PTIR 光谱O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，克服了传统IR衍射的极限。与传统FTIR不同，不依赖于残留的IR 辐射分析，而通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，来反映微小样品区域的化学信息。 mIRage工作原理：• 可调的脉冲式中红外激光汇聚于样品表面，并同时发射与红外激光共线性的532 nm的可见探测激光；• 当IR吸收引发样品材料表面的光热效应，并被可见的探测激光所检测到；• 反射后的可见探测激光返回探测器，IR信号被提取出来；• 通过额外地检测样品表面返回的拉曼信号，可以实现同时的拉曼测量。 O-PTIR克服了传统红外光谱的诸多不足：• 空间分辨率受限于红外光光波长，只有10-20 μm• 透射模式需要复杂的样品准备过程,且只限于薄片样品• 无传统ATR模式下的散射像差和接触污染 O-PTIR的优势之处在于: • 亚微米空间分辨的IR光谱和成像（~500 nm），且不依赖于IR波长• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果• 非接触测量模式——使用简单快捷，无交叉污染风险• 很少或无需样品制备过程 （无需薄片）, 可测试厚样品• 可透射模式下观察液体样品• 可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，无荧光风险mIRage 技术参数 波谱范围模式探针激光样品台最小步长样品台X-Y移动范围IR (1850-800 cm-1)反射 532 nm 100 nm 110*75 mmIR (3600-2700 cm-1)透射Raman (3900-200 cm-1)反射 重要应用实例分析： 1、多层薄膜 高光谱成像： 1 sec/spectra. 1 scan/spectra样品区域尺寸：20 μm x 85 μm size. 1 μm spacing.图谱中可以明显看出在不同区域上的羰基，氨基以及CH2 拉伸振动的分布。 2、高分子膜缺陷左：尺寸为240 μm的两层薄层上缺陷的光学图像；右：在无缺陷处（红色）和缺陷处（蓝色）的样品的IR谱图，998 cm-1处为of isotactic polypropylene 的特征红外吸收峰。 3、生命科学 左：70*70 μm范围的血红细胞的光学照片；中：红色条框区域在1583cm-1处的Raman照片；右：红血细胞选择区域的同步的IR和Raman图谱 上左：水中上皮细胞的光学照片；上右：目标分子能够在红外光谱上很容易的区分和空间分离，可以明显看到0.5-1.0 μm的脂肪包体；下：原理示意图：红外光谱测量使用透射模式，步长为0.5 μm。 4、医药领域 左：PLGA高分子和Dexamethasone药物分子的混合物表面的光学照片中：在1760 cm-1 出的高光谱图像，显示了 PLGA在混合物中的分布，图像尺寸40 μm * 40 μm右：在1666 cm-1 出的高光谱图像，显示了 Dexamethasone在混合物中的分布，图像尺寸40 μm *40 μm 5、法医鉴定 左：800 nm纤维的光学照片右：纳米纤维不同区域的O-PTIR图谱 6、其他领域• 故障分析和缺陷• 微电子污染• 食品加工• 地质学• 考古和文物鉴定 部分用户及发表文章 [1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv.2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.创新点： mIRage O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 是基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，m其突破了传统红外的光学衍射极限，空间分辨率高达500 nm，可有效助力科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统

红外光谱技术研究古生物化石的现状我国是古生物化石大国，但古生物化石保护形势十分严峻。许多重要化石产地均没有得到有效保护，遭到了不同程度的破坏。因此，对化石产地监测和保护工作刻不容缓，而监测工作则是保护工作的基础和支撑。红外光谱技术是一种常用的地物探测技术，它利用特定波段范围的红外光对地物进行探测，其光谱特征可间接判定物体物理或化学特性的变化。化石的主要矿物成分是磷灰石、方解石及少量的石英，但由于碳酸盐容易受到流体的侵蚀，造成化石的自然风化现象较为严重，其光谱的产生主要是由于组成物质内部离子与基团的晶体场效应和基团振动的结果。而风化产生的表面覆被层的矿物质，其质地与新鲜岩石的矿物或是相似或是不同，虽然这类表面层的厚度仅有几微米到几毫米，但它们对整个表面的红外光谱起到决定作用。因此，通过测量化石的光谱特征，识别地物属性是获取岩矿类型、矿物特征及成矿背景等信息的重要手段。传统的傅里叶红外光谱(FTIR, Fourier Transform Infrared)，尤其是衰减全反射法(ATR, attenuated total reflection)，在使用透射模式测量厚样品时会产生强烈的吸收峰值，包括均匀的固体样品，多层固体的表层或固体的涂层，不规则形坚硬固体甚至一些液体分析也能使用坚硬的ATR晶体材料（比如金刚石）进行分析。但使用ATR对古生物化石样品进行成份分析，仍面对一系列的挑战：1. 传统的FTIR和ATR 方法空间分辨率有限，约为5-20 μm 2. 尽管FTIR可使用制备好的超薄化石切片而ATR可以直接使用固体样品，其表面的崎岖不平会造成严重的散射相差，无法得到有用的分子振动信息；3. ATR晶体需要与样品直接接触，会引起交叉污染或应力造成分子取向的变化 光学光热红外技术基于光学-光热红外技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage，使用宽可调谐的脉冲红外激光源激发样品，在样品中产生调制光热效应。通过光热效应提取并计算红外吸收, 通过检测反射探头光束强度的变化作为红外波数调谐的函数，从而提供红外吸收光谱。这种短波长脉冲探测光束(通常是532 nm)决定了红外测试空间分辨率，而不是传统FTIR/QCL显微镜中依赖的红外波长。由于其特的系统架构，短波长探测光束同样也能作为一个拉曼激光源，当集成拉曼光谱仪，mIRage系统可以提供同一地点，同一时间，同一空间分辨率的亚微米红外+拉曼显微镜的检测结果。 基于O-PTIR技术的mIRage相对于常规红外技术（FTIR和ATR），在生物化石分析上具有显著的优势:1. 和拉曼光谱一致的亚微米空间分辨率，比传统FTIR/QCL显微镜提高30倍，达到500 nm；2. 非接触式测量，非破坏性，反射(远场)模式测量，无须复杂的样品制备；3. 高质量光谱(测试可兼容粒子形状/尺寸和表面粗糙度)，没有色散/散射伪影问题；4. 可直接在商业数据库中匹配搜索5. 可实现红外和拉曼光谱成像同步测量具体案例：国内某知名研究所，使用亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage对获取的phillipsite（钙十字沸石）矿石样品进行了分析。整个矿石被直接放在mIRage显微镜样品台上进行观察，使用的红外激光器为QCL（quantum cascade laser， 800-1850 cm-1）, 观察模式为反射模式，波谱分辨率约为1-2 cm-1. 结果证实，高分辨率mIRage可对5 -20 µm大小的高散射十字花石矿物中的有机-无机包体区域进行分析，提供常规FTIR无法实现的化学细节。红外光谱清晰地显示了其内部存在化学可微的夹杂物，样品中含有嵌入的phillipsite内含物。由于矿石散射面太多，传统傅立叶变换会产生色散伪影，而O-PTIR谱图则不会出现。根据获得的红外光谱与数据库进行比对分析，其主要组成成份为乳酸钙。

导读：近日，东南大学苏宇老师团队和合作者利用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage研究发现清洁海绵在擦除顽固污渍受磨损时，每月可释放1.55万亿微塑料，这些微塑料可能会污染环境进入食物链。该成果以“Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges”为题，发表于环境领域高水平期刊《Environmental science technology》上。 文中使用的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage，因其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量对样品无污染等优势，为本研究提供了关键性技术支持。研究概述：微塑料（MPs）是指小于5 毫米的塑料颗粒，与常见的塑料袋和饮料瓶等塑料制品不同，微塑料常常难以用肉眼观察，而其一旦释放到环境中，就可能会进入食物链，对人体造成未知的健康风险。日常使用的清洁海绵由三聚氰胺和甲醛的聚合物制成，在使用过程中，会磨损产生环境微塑料纤维（MPFs）。苏宇老师和其合作者购买了三个知名品牌的清洁海绵，反复在不同粗糙度的金属表面摩擦，通过非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage等多种技术手段表征了海绵的结构组成和释放的MPF。结果发现，海绵的密度对微塑料释放有显著的影响，密度越大，微塑料纤维的释放量越少。 实验详情：研究团队使用基于O-PTIR基于光学光热红外全新技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage观察了磨损海绵释放的MPF（直径为7.4 ± 1.2 μm）上的原始聚合物分子结构的变化。获得了亚微米尺度下聚合物的组成和微结构参数。O-PTIR光谱点1 - 4与未磨损海绵的O-PTIR光谱不同。海绵的碳氮双谱带（1558和1506 cm&minus 1）在MPFs（范围从1600到1456 cm&minus 1）中表现出增宽，相对强度略有变化。MPF上1340 cm&minus 1（芳基C-N带）与1558 cm&minus 1（C-N带）的吸收强度之比增加或减少。此外，在磨损海绵的洗涤沃茨中检测到较小的微塑料碎片（3 - 10 μm）（图e），其O-PTIR光谱（图d，点5和6）与长I型MPF（图d，点1）相似。摩擦热不会导致MPF上的聚合物分解，因为海绵磨损期间金属表面的温度升高（从21.5 ° C至24.9 °C）低于三聚氰胺热解引发的阈值（379&minus 387°C。然而，在海绵中存在水和甲醛残留物的情况下，机械能可能通过缩醛胺基团（&minus NH-CH2-NH-）和羟甲基基团（&minus NH-CH2-OH）之间的交替水解和缩合反应，诱导破坏或形成三聚氰胺-三聚氰胺交联。从磨损海绵中释放的微塑料图示。其中 (a)为沉积的海绵磨损颗粒的全景和局部投影图像。(b) 和（c）为S1-S3样品的放大图像（I、II和III型MPF），S4-S6的反射光图像。(d) c和e中位置1 - 6的归一化O-PTIR红外光热光谱。(e)从磨损海绵释放的小微塑料碎片（直径5.8和8.3 μm）的投影、反射光、可见激光和OPTIR光热红外光谱图（1340 cm&minus 1，芳基C-N吸收带）。 基于O-PTIR技术的mIRage产品： 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage，采用光热诱导共振技术（O-PTIR），突破了传统红外光谱衍射极限，空间分辨率可达500 nm且无散射伪影。创新性的技术使其具备了以下优异的科研级别分析优势：☛ 500nm左右的空间分辨率，无散射伪影；☛ 基本无需样品前处理，样品即放即测；☛ 光源“探针”对样品无污染、无损伤；☛ 可分析固体、液体等多物态样品；☛ 同时、同位置红外、拉曼光谱共表征，提供相互佐证的分析结果；☛ 光谱表征、光学成像共表征，提供多维度科研分析信息；☛ 微塑料颗粒分析功能，自动搜索微塑料颗粒、自动测量微塑料颗粒尺寸、自动微塑料光谱表征。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage 样机体验为满足国内日益增长的新型红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！ 欢迎您通过电话：010-85120277/78、邮箱：info@qd-china.com或扫描下方二维码联系我们。扫描上方二维码，即刻咨询产品详情！参考文献[1]. Yu Su, Chenqi Yang, Songfeng Wang, Huimin Li, Yiyu Wu, Baoshan Xing,* and Rong Ji. Mechanochemical Formation of Poly(melamine-formaldehyde) Microplastic Fibers During Abrasion of Cleaning Sponges. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 10764&minus 10775

2020年，QD中国迎来了公司的十六个年头。为满足国内日益增长的红外仪器测试需求，更好的为国内的科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国子公司北京总部的样机实验室迎来了一个新的面孔——美国PSC公司（Photothermal Spectroscopy Corp., 前身Anasys）非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage。 mIRage 红外拉曼同步测量系统是一个全新的光谱测试系统，基于的光热诱导共振（PTIR）技术， mIRage产品突破了传统红外光谱系统的两大难题：1. 无需接触式的ATR部件及AFM探针技术，即可实现亚微米空间分辨的红外光谱和成像分析；2. 非接触的反射测量模式，提供媲美透射模式的IR谱图质量和标准的谱图数据库，大大简化了样品制备和图谱分析过程，并支持厚样品和液体样品的测试。 图 1. mIRage系统及O-PTIR技术原理示意图mIRage采用可调脉冲式中红外激光器激发样品表面，产生光热诱导热膨胀效应，然后将可见光聚焦到样品上作为“探针”探测产生的光热效应，从而实现快速、简易的样品探测，且不接触样品。基于O-PTIR技术，mIRage可支持多种红外测量模式，包括反射模式下高速的单点（图2 A）和线性扫描红外谱图（图2 B）以及亚微米分辨的单一波长下的高光谱成像（图2 C和D），分析样品目标位置上的化学组成及分布。 图2. mIRage系统数据示例（A）单一纤维不同位置的O-PTIR谱图. （B）高分子薄膜红外线性扫描谱图.（C）多层薄膜单一波长下的高光谱红外成像及谱图. (D) 数据存储单元单一波长下的O-PTIR成像, 用于污染检测 另外mIRage可与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试（图3A），无荧光风险；且可选配透射模块（图3B），用于观察液体样品，满足科研工作者的不同测试需求。图3. 血红细胞的O-PTIR和Raman同步谱图测试及成像. (B) 透射模式下观察液体样品（上皮细胞） mIRage非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统，可以快速，准确的实现样品亚微米尺度的红外光谱和成像检测，被广泛应用于多层薄膜、高分子聚合物、生命科学（骨头，细胞，头发等）、医药、法医鉴定、缺陷分析、微电子污染、食品加工、地质学及考古和文物鉴定等多种应用领域。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！

在高内相乳液(HIPE)中，初始离散单元在聚合过程中或之后转变成由窗口高度互联聚合体的时间和方式，一直是一个有争议的问题。其中，以苯乙烯/二乙烯苯作为油相的油包水高内相乳液，是该领域研究的一个热点体系。在诱导聚合过程中，以支化的聚乙烯亚胺(PEI)为亲水端和聚苯乙烯(PS)链作为疏水端。这类大孔表面活性剂可以在大剂量范围内稳定HIPE并导致不同的开孔多聚形态。然而由于受到表征技术的限制，原位探测上述过程详细的机理仍然较为困难。Photothermal Spectroscopy Corp研发的光学光热红外(optical photothermal infrared)表面成像新技术可适用于液体环境测试，为探索polyHIPE的窗口形成机理提供了机会。光学光热红外技术通过探测红外光被吸收后所诱导的热响应信号来测试待测样品的红外振动峰，该技术有四大优势：使用可见光为检测光，可以将分辨率提高到 ~ 500 nm；非接触式的光学显微镜；分辨率不依赖于红外光波长；不会产生弥散的伪影。有鉴于此，同济大学万德成教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp合作，利用基于光学光热红外技术（O-PTIR）技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage（图1），对polyHIPE的聚合体进行了红外光谱和成像分析，探究其演变过程及形成机理。图1. A) 3%表面活性剂用量诱导的polyHIPE选取区域的光学照片，B)相应的mIRage图（条件: 红色代表强烈的反应，绿色代表几乎没有反应，而黄色代表对1492 cm-1处的激光束的中等反应），C)插图为典型的选定区域附近的局部表面形貌(通过SEM)，D) 插图为立方状样品的光学照片(?5×5×5 cm3)如图1B所示，PS对在1492 cm-1处激光束有红外响应，对新鲜的多聚体表面进行该波长激光扫描，发现了三个有代表性的区域。区域1几乎没有PS信号，说明表面完全覆盖 PEI 大孔表面活性剂, 对其他组成不太敏感 , 区域3显示 一 个 强烈红外信号,对应 PS 块体人工样品处理后的横截面。区域2呈现出岛状的PS微区，点缀在大孔表面活性剂覆盖的表面。由此推断，PS微区可能起源于相分离诱导的大孔表面活性剂的析出。图2. 在1600 (绿色)和1492 cm-1(红色)激光束照射下的多聚体表面的mIRage 2D O-PTIR图像。B)一系列的FTIR光谱提取采样点(箭头尾)。每个采样点的高度比为1600/1492 cm-1，如(C)所示，相邻的采样点为250 nm进一步对区域2进行1600和1492 cm-1位置逐点热成像扫描得到二维图像(图2A)，可以观察到一个不均匀的表面，表明发生了相分离。1600和1492 cm-1的波长分别用绿色和红色表示，PS对1600和1492 cm-1的激光束均有红外响应, PEI也对1600 cm-1的激光束有红外响。因此，如果表面仅仅是由PS决定的，那么1600和1492 cm-1的强度比应该不发生变化。1600/1492 cm-1红外强度比分布图(图2C)以及线性点提取红外光谱(图2B)都可以显示目标位置的表面化学成分，证实了相分离的发生。综上所示，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage为polyHIPE表面相分离的存在提供了强有力的证据，有助于未来窗口的发展。 参考文献：[1]. C. H. Li, M. Jin, D.C. Wan, Evolution of a Radical-Triggered Polymerizing High Internal Phase Emulsion into an Open-Cellular Monolith, Macromol. Chem. Phys. 2019, 220, 1900216.

微和纳米塑料(MNPs)是一种新兴的污染物分类，由聚合物产品直接释放或分解形成。近期已有报告指出在人体血液中发现了微和纳米塑料，对人类健康和环境构成了很大的风险。目前，对于降解的MNPs特征和量化分析研究又缺乏可靠的方法。 传统的光学和电子显微镜不能提供样品化学成分的详细信息；质谱方法可以表征聚合物类型但这些技术又具有破坏性，无法获得MNP大小或形态的信息；例如傅里叶变换红外(FTIR)等传统红外光谱虽可以提供化学成分、大小和形貌信息，但其空间分辨率受光学衍射极限限制，下限空间分辨率约为5 μm，无法分析各种尺寸复杂的微塑料颗粒。 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage的出现有效解决了上述受限问题。设备基于光学光热诱导共振（O-PTIR）技术，突破了传统红外光谱衍射极限，空间分辨率可达500 nm，有效解决了基本全尺寸MNPs样品的化学成分信息、大小和形态信息测试问题。 近期，来自美国圣母大学的Kyle Doudrick，Masaru Kuno，Kirill Kniazev等人[1]使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage进行了与我们日常生活息息相关的食品-茶包内降解微塑料样品测试实验。 与传统SEM方法对比，mIRage系统可直观的观察到样品内微塑料（颗粒1、2、3）的形貌和大小信息，同时可获得三个微塑料颗粒的红外光谱成分结果。尤其是针对3号微塑料颗粒，在颗粒仅2 μm的粒径下，仍然获得了清晰的红外光谱图（O-PTIR光谱图）。有效解决了SEM无法测试成分信息、传统红外光谱无法分析5μm甚至10μm以下样品的严重弊端。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage科研级别分析优势：☛ 可达500 nm左右的空间分辨率☛ 基本无需样品前处理，样品即放即测☛ 光源“探针”对样品无损伤☛ 同时、同位置进行红外和拉曼光谱测试，提供相互佐证的分析结果☛ 同时获得样品成分、形貌、大小等信息样机体验： 为满足国内日益增长的新型红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，欢迎各位老师垂询！ 参考文献：[1]. Kirill Kniazev, Ilia M. Pavlovetc, Shuang Zhang, Junyeol Kim, Robert L. Stevenson, Kyle Doudrick,and Masaru Kuno.Using Infrared Photothermal Heterodyne Imaging to Characterize Micro- and Nanoplastics in Complex Environmental Matrices: Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 15891&minus 15899

mIRage O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱仪是由美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司) 新发布的一款应用广泛的亚微米空间分辨率的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统。基于的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射限，其空间分辨率高达500 nm，可有效助力科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。目前，大多数的红外光谱空间分辨率受限于红外光的衍射限，只有10-20 μm，且依赖于红外光波长，而mIRage O-PTIR凭借其有的技术克服了上述问题，将空间分辨率提升至500 nm；该仪器还采用可调的脉冲式中红外激光激发样品表面，产生光热诱导膨胀效应，并以可见光为“探针”探测样品聚焦区域的光学效应，可实现无接触式地快速简易测量，避免了传统全反射模式下的散射像差和交叉污染 mIRage在反射模式下所得谱图与透射模式下FTIR完全一致，大的简化了样品制备问题，无需制备薄片，直接测试较厚样品，大大提高测试效率；另外mIRage红外光谱仪可以选配透射模式，十分适用于液体样品和一些特殊混合样品，大的扩展了应用范围；值得注意的是mIRage还可与拉曼光谱联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，且无荧光风险，能够帮助研究者更快速全面的确定所分析样品的化学组成信息。mIRage红外光谱仪可以快速准确地对样品进行亚微米尺度的红外光谱和成像分析，被广泛应用于高分子、生命科学、医药合成、微电子器件有机缺陷分析、物证分析等，更多的应用领域还在不断开发中，期待与您的合作！mIRage技术参数波谱范围模式探针激光 样品台小步长 样品台X-Y移动范围 IR (1850-800 cm-1)反射532 nm 100 nm 110*75 mm IR (3600-2700 cm-1) 透射Raman (3900-200 cm-1) 反射 重要应用实例分析： 1. 高分子领域亚微米线IR扫包埋于树脂中的聚苯乙烯球 2. 生命科学领域红血细胞的IR和Raman图谱分析透射模式下水中活细胞的亚微米mIRage图谱和成像3. 医药领域药物/高分子混合物分析4. 缺陷分析薄膜缺陷探测5. 物证分析单根纳米纤维不同区域的mIRage图谱6. 其他应用工业应用科研应用• 医疗 • QA、QC质控分析 • 聚合物 • 文物鉴定 • 化工 • 有机污染 • 药学 • 陨石 • 微电子 • 缺陷分析 • 考古学• 纤维 • 石油勘探 • 犯罪侦查 • 土壤• 地质学 • 食品加工 • 纺织业 • 海洋科学 产品用户和发表文章目录[1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv. 2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.

[报告简介]众所周知，荧光显微成像是生命科学研究中被广泛采用的一类成像方法，这些成像方法通过激发和检测荧光实现，通常需要对待测样品进行荧光标记，而荧光标记物会在某些条件下影响被标记物的正常功能，此外，生物体中的多种物质无法使用特异性染料或抗体进行标记，因此生物无标记成像技术受到了广泛关注。红外光谱能够在无需任何标记的情况下实现对物质原位的结构分析。但是由于目前红外技术本身的限制，红外光谱设备很难对含有大量水分的组织或液体中的活体细胞进行分析。近期，一种全新的非接触式红外拉曼同步测量技术的出现克服了目前现有红外技术的短板，能够帮助您实现： ▪ 测量液体环境中活细胞内的红外光谱信号测量；▪ 原位研究细胞中蛋白的构象变化；▪ 组织切片的组成分析；▪ 原位研究细胞或组织切片中的药物分布。 本次报告将向大家介绍全新一代非接触式红外拉曼同步测量系统的技术原理及非接触式红外技术在生命科学领域的应用。结合近国际相关研究进展，进一步阐述如何利用该系统来实现液体环境红外测量、无标记组分分析等实验。 报告现场可进行免费预约测样，欢迎您报名参会，亲自体验生物无标记红外光谱成像检测新技术！[直播二维码]扫描上方二维码，无需注册，即刻进入预约界面！[主讲人介绍]胡西 生物学博士都医科大学 药物分析学博士，加州大学洛杉矶分校（UCLA）博士后，研究期间主要从事干细胞诱导和神经细胞分化及ALS相关病变研究。在Quantum Design中国公司生物科学团队，担任席应用科学家，对单细胞显微操作及生物光谱成像等领域具有非常丰富的经验。[报告时间]开始 2021年11月12日 14:00结束 2021年11月12日 14:30[精选案例]神经元中淀粉样蛋白聚集机理研究近日，瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC的Mustafa Kansiz博士合作，使用全新非接触式亚微米分辨红外测量系统，在亚微米尺度上研究了淀粉样蛋白沿着神经突直到树突棘的聚集行为（图1B和C），这是以往的实验技术手段所不可能实现的。该技术是在非接触模式下工作，不会对神经元造成损伤，这在研究脆弱或粘性的物质时显得尤为重要。另外，该技术还能获得亚微米尺度的红外光谱，且不含由于背景失真或米氏散射造成的散射伪影。新的技术进步表明，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统现在可以用来做活细胞成像,并保持相同的亚微米空间分辨率。在这种情况下，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统有望在β片层结构在活神经元的突触附近的化学成像中发挥关键作用，并提供一个新的机会来研究神经毒性淀粉样蛋白如何从一个患病的神经元传播到一个健康的神经元，揭示阿尔茨海默症的形成和发展机制。 图1. (A)非接触式亚微米分辨红外测量系统实物图；（B）亚微米红外成像示意图：神经元树突的AFM形貌图,其中神经元直接在CaF2基底下生长。非接触式亚微米分辨红外测量系统采用两束共线性光束: 532 nm可见(绿色)提取光束和脉冲红外(红色)探测光束，样品的光热响应被检测为样品由于对脉冲红外光束的吸收而引发的绿色光部分强度的损失，使红外检测的空间分辨率提高到≈500 nm. (C) 小鼠大脑皮层初神经元, 在CamKII促进下表达为tdTomato荧光蛋白，使得神经元结构填满红色，图片标尺为20 μm。(D) 图C区域放大图片，箭头指示树突上的神经元刺Super‐Resolution Infrared Imaging of Polymorphic Amyloid Aggregates Directly in Neurons. Advanced Sciences，DOI: 10.1002/advs.201903004 ■ 水中活细胞的红外光谱成像研究 ■ 红细胞的红外光谱成像研究■ 小鼠骨骼中的蛋白质分布研究[技术线上论坛]http://www.qd-china.com/zh/n/2004111065734

老年神经退行性疾病，如阿尔茨海默症(AD)、肌萎缩性侧索硬化症、Ⅱ型糖尿病等，目前困扰着全大约5亿人，且这个数字仍在不断迅速增长。尤其是阿尔兹海默症（占70%以上），目前仍未有行之有效的诊断方法，因此无法得到有效的治疗或预防。尽管当代病理学研究已经证实这种病理变化与具有神经毒性的β淀粉样蛋白质的聚集有关，但其在神经元或脑组织中的聚集机制目前尚不清楚。现有的方法, 如电子显微镜、免疫电子显微镜、共聚焦荧光显微镜、超分辨显微镜，通常都需要对样品进行化学加工（标记染色等）,可能会对淀粉样蛋白结构本身造成影响。而非标记方法，如表面增强拉曼光谱（SERS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）, 前者受限于亚细胞水平上的低信噪比、自发荧光及不可逆的光损伤，后者其空间分辨率受限于红外光波长（?5–10 μm），且光谱可解译性和准确性受到弹性细胞光散射所产生的米氏散射效应(Mie scattering effects)的严重影响，使得直接在亚微米尺度上研究淀粉样蛋白质在神经元内的聚集行为十分困难。美国Photothermal Spectroscopy（PSC）公司开发的全新非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage， 是基于的光学光热诱导共振（O-PTIR）技术，它克服了传统FTIR技术的衍射限和米氏散射效应，红外光谱空间分辨率高达500 nm，且无需对样品进行标记, 不再需要衰减全反射（ATR）技术进行厚样品测试，且能够无接触和无损探测样品，全程对样品无污染，可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息，使得在亚细胞水平揭示生物分子结构成为了可能。美国Photothermal Spectroscopy（PSC）公司开发的全新非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage（如图1A所示），使用可见探测束（532 nm）来测量样品在脉冲红外光束照射下的红外光热响应，具体体现为样品反射率的变化，由于使用了可见光作为检测光，使得其空间分辨率不再依赖于入射红外光的波长，且单一特定探测光束的使用还可以消除米氏散射效应。 图1. (A) 美国PSC公司非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage实物图；（B）亚微米红外成像示意图：神经元树突的AFM形貌图,其中神经元直接在CaF2基底下生长。mIRage采用两束共线性光束: 532 nm可见(绿色)提取光束和脉冲红外(红色)探测光束，样品的光热响应被检测为样品由于对脉冲红外光束的吸收而引发的绿色光部分强度的损失，使红外检测的空间分辨率提高到?500 nm. (C) 小鼠大脑皮层初神经元, 在CamKII促进下表达为tdTomato荧光蛋白，使得神经元结构填满红色，图片标尺为20 μm。(D) 图C区域放大图片，箭头指示树突上的神经元刺。因为上述的巨大技术优势和突破，非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage在生物学领域技术有广泛的应用前景和潜力，可应用于诸如细胞学研究（蛋白质、磷脂结构分析，红细胞、巨噬细胞成像等），临床致病菌/病原微生物鉴定，癌症诊断（细胞/组织），牙科/骨病变/眼科检测，生物大分子损伤，生物组织识别，以及生物药物检测，法医学等。近日，瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC公司的Mustafa Kansiz博士合作，使用全新非接触式亚微米分辨红外测量系统在亚微米尺度上研究了淀粉样蛋白沿着神经突直到树突棘的聚集行为（图1B和C），这是以往的实验技术手段所不可能实现的。在该研究中，他们使用了大脑皮层初神经元，这是因为它们易发生AD病变，且具有特的结构。初神经元的这种形态特征使得可以在单个神经元层面上来测试全新非接触式亚微米分辨红外测量系统的分辨率和准确性。先，他们在反射模式下获得了高质量的红外光谱，且不受米氏散射或基线失真等人为因素的干扰(图2A,B)。值得注意的是，全新非接触式亚微米分辨红外测量系统其约为400 nm的横向分辨率，使得他们能够通过比较1740 cm-1处的峰强度来检测脂质含量的差异，以及通过对比酰胺II (1540 cm?1)与酰胺I特征峰强度(1654 cm?1)的比值来比较氨基酸(蛋白质)的种类和数量上的差异(图2C,D)。这是科学家们次获取单个树突棘的高分辨率的化学图像和红外光谱，以往其它测试方法是无法做到的。图2. 使用非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage观察初神经元结构。 (A) 在1650 cm-1处获得的神经元的红外图像，显示了蛋白质的分布 (B)中对应原始红外光谱的位置用数字和圆点表示，图片标尺为20 μm；（C）在1650 cm-1处获得的树突的红外图像，数字表示D图中获得光谱的位置，图片中标尺为20 μm；（D）在C图中两点处取的归一化红外光谱,体现了该方法的亚微米空间分辨率。红色箭头表示蛋白质结构的化学变化。为了在亚细胞层面上定位神经元中β片层结构，作者对APP-KO神经元进行了为时半小时的合成Aβ(1-42)处理（2×10?6 M），并使用非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage进行了化学结构的成像分析（图3A）。对Aβ处理后的APP-KO神经元的红外光谱进行分析证实，β片层结构可以在亚细胞水平上进行分辨。有趣的是,纯Aβ(1-42)纤维在1625 cm-1位置处有特征的红外峰，当加入到神经元结构中后，β片层结构的特征峰移动到1630 cm-1处，表明淀粉样原纤维结构发生了变化，可能是由于其与细胞蛋白和/或细胞膜发生相互作用导致的（图3B, C）。基于该发现，我们可以得出，在神经元中的淀粉样蛋白的构型变化可能会引发阿尔茨海默症进程中的不同机制。为进一步了解其形成机制，更多的方法学研究变得更加必要，如将非接触式亚微米分辨红外与免疫荧光显微镜结合起来，这种多模态成像模式可以在不同的细胞层面上更详细分析特征蛋白的结构变化，如前突触或后突触，囊泡(溶酶体或内溶酶体)或其他细胞器。图3. 使用非接触式亚微米分辨红外测量系统Mirage观察β片结构在处理后的初神经元中的聚集行为。（A，B）APP-KO初神经元在1650和1630 cm-1处的明场和光热红外成像，彩色标度表示光热振幅的强度，从小值(蓝色)到大值(红色)，阈值为50%(以0为中心)，插图为放大或叠加后的红外成像图，图片标尺为20 μm；（C）神经元中淀粉样蛋白结构在2×10?6 M Aβ(1-42) (红色)处理或不处理(绿色)后分别对应的红外光谱。β片结构对应的特征红外峰用红色箭头表示，光谱数据点间距为2 cm?1，数据进行50次均一化处理。综上所述，借助全新非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage，科学家成功次揭示了初神经元的分子结构，无需标记，且因为该技术是在非接触模式下工作，不会对神经元造成损伤，这在研究脆弱或粘性的物质时显得尤为重要。另外，该技术还能获得亚微米尺度的红外光谱，且不含由于背景失真或米氏散射造成的散射伪影。新的技术进步表明，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage现在可以用来做活细胞成像,并保持相同的亚微米空间分辨率。在这种情况下，全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统有望在β片层结构在活神经元的突触附近的化学成像中发挥关键作用，并提供一个新的机会来研究神经毒性淀粉样蛋白如何从一个患病的神经元传播到一个健康的神经元，揭示阿尔茨海默症的形成和发展机制。该工作发表在2020年的Advanced Sciences上（DOI: 10.1002/advs.201903004）。

前言芯片是科技领域核心技术，是电子产品的“心脏”，是“工业粮食”。在新一轮科技革命与产业变革背景下，大力推动高科技产业的创新发展对于抢占全球高科技领域制高点、增强产业发展优势和提高国际竞争力的战略作用更加凸显。 而如何解决芯片/半导体器件有机异物污染问题，成为众多科研工作者的研究难题。虽然元素和无机分析存在高空间分辨率技术，如SEM-EDX，但在微米和亚微米尺度上识别有机污染物一直是巨大挑战。在过去的几十年里，传统的傅里叶变换红外光谱FTIR/ QCL显微技术虽然得到了广泛的应用，但在关键问题上存在一些局限性，例如相对较差的空间分辨率(5-20 μm)和对仪器介绍图1. 设备及原理图 基于光学-光热技术(O-PTIR)的亚微米分辨率红外拉曼同步测量系统mIRage可实现远场红外+拉曼显微镜的同步测量，该技术具有非接触、免样品制备、亚微米分析等优点，已广泛应用于硬盘和显示器等器件的成分分析。mIRage扩展集成的同步拉曼显微镜，主要用于目标物的应变/应力、掺杂浓度、DLC等测试。获取的高质量反射模式光谱可以通过亚微米红外拉曼同步测量系统mIRage在商业数据库中进行光谱比对检索，终确定亚微米到微米的污染物成分。mIRage光谱的显著优势：1. 亚微米红外空间分辨率，比传统FTIR/QCL显微镜提高30倍，达到500 nm；2. 非接触式测量，非破坏性，反射(远场)模式测量，无须制备样品；3. 高质量光谱(测试可兼容粒子形状/尺寸和表面粗糙度)，没有色散/散射伪影问题；4. 可直接在商业数据库中匹配搜索 的污染识别和控制对于把控制造过程以及高科技产品开发至关重要，随着愈发严格的标准和产品尺寸的缩小，识别较小的污染物变得越来越重要和困难。mIRage的先进光学光热红外(O-PTIR)技术的出现彻底改变了微电子器件微小缺陷的红外化学分析方法。mIRage的工作原理是用宽可调谐的脉冲红外激光源激发样品，在样品中产生调制光热效应。通过光热效应提取并计算红外吸收, 通过检测反射探头光束强度的变化作为红外波数调谐的函数，从而提供红外吸收光谱。这种短波长脉冲探测光束(通常是532 nm)决定了红外测试空间分辨率，而不是传统FTIR/QCL显微镜中依赖的红外波长。由于其特的系统架构，短波长探测光束同样也能作为一个拉曼激光源，集成拉曼光谱仪后，mIRage系统可提供同一地点，同一时间，同一空间分辨率的亚微米红外+拉曼显微镜的检测结果。 精彩案例分享 在本文中，我们将介绍通过亚微米红外+拉曼同步测量技术对只有几微米尺寸的缺陷进行电子器件失效分析的研究，案例中的硬盘组件和显示组件由希捷技术提供。 图2为微电子器件免制样，原位测量数据。该案例展示了互补的、验证性的mIRage红外光谱和拉曼光谱的信息。尽管mIRage红外光谱是在反射模式下采集的，但它完全可以与FTIR/ATR数据库中的光谱相媲美。通过与KnowItAll(Wiley)红外光谱和拉曼光谱数据库进行比对，确定这种特殊的污染物可能是一种聚醚(缩醛)材料。污染可能源于研发过程中的异物，包括聚合物、润滑剂等。在此次测试中，mIRage获取的谱图与标准谱峰位重合度超过95%。图2. 左：可见图像显示6 µm缺损位置，右上：与标准数据库比对未知物质的红外光谱；右下：与数据库比对未知物质的拉曼光谱 在许多情况下，传统红外仪器可能会收到一些物质的影响无法直接接触到污染物。图3显示了金属薄膜下20 μm的黑色污染，从金属薄膜的白色圆形分层中可以看到，这是由于有缺陷的薄膜晶体管显示器突出造成的。传统的ATR显微镜的使用将受到薄膜存在的限制，阻碍直接接触污染粒子。此类样品可以通过mIRage进行光谱焦平面定位实现光谱检查，无需额外的样品制备或对粒子进行物理提取。特别是在1706 cm−1波段有强宽红外吸收带的存在，表明污染粒子可能是硫化的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，已氧化形成羧酸。图3. 左上角：样品和测量的示意图；左下：光学图像缺陷；右：缺陷区域不同位置的mIRage红外光谱。颜色对应于光学图像上的标记。 结论综上所述，我们引进的革命性红外拉曼同步测量系统mIRage在显微红外方面取得了重大进展，如亚微米分辨率测量（~500 nm）、非接触模式测量(非ATR)、非破坏性和免样品制备、点线/面多模式分析、无任何色散/散射伪影以及提供数据库检索等。希捷科技选择mIRage系统是为了研究制造工艺和产品早期开发的污染改善问题。本文介绍的基本原理和实例表明mIRage在识别硬盘和相关精细电子行业的缺陷和污染方面有诸多优势。在红外显微光谱的重要发展领域中，mIRage技术具有颠覆性的潜力。而拉曼光谱仪的联用进一步拓展了它的能力，实现亚微米红外+拉曼显微镜同步测量(同一时间、同一点、同一空间分辨率)，以提供互相印证的补充和确认信息。亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage的应用领域正在不断扩大，涵盖了聚合物、药学、司法鉴定、半导体器件缺陷分析、生命科学、环境地质、古生物等众多传统领域。

导读随着药学与合成化学的发展，以载药颗粒为代表的药物控制释放体系逐渐成为了提高药物利用率、安全性以及有效性的利器。在载药颗粒的制备过程中，如何确保载药颗粒正确承载对应药物并避免外源颗粒混入是研究的重中之重。在众多分析方法中，红外光谱因其专属性强（几乎每种药物都有自己的特征红外光谱）、整体性突出（可提供整个药物的结构信息，而非某一药物的某一功能基团）成为了药物鉴别普及率高且应用广泛的一种方法。而传统红外光谱存在空间分辨率不足、制样要求颇高等问题，很难进行高精度无损的药物鉴别，尤其是对溶剂中的药物分析更为困难。 创新性mIRage红外针对现存问题，美国PSC公司基于创新性的光学光热红外（O-PTIR）技术研发推出了全新非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage。该系统不仅具备传统FTIR的所有特性，还将分辨提高至500 nm，可在亚微米尺度上实现药物载体与药物的观测，有助于研究药物载体的化学性质与药物在载体上的分布，排除外源颗粒的污染。mIRage还能够在不接触样品的情况下进行检测，极大的简化了样品制备过程，全程对样品无污染，并且没有米氏散射问题，可在不平整的表面上取得良好的谱线。其特有的检测机制能够很大限度上避免水的干扰，真正实现多种环境下对载药颗粒的检测。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage 为助力国内在药物等前沿领域的发展，2020年，Quantum Design中国与美国PSC公司达成协议，成为其在中国的独家代理，携手将非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage系统引入国内。设备引入至今，已助力中国科研工作者取得一个又一个重大突破： 一、治疗2型糖尿病的利拉鲁肽缓释微球研究中科院过程工程研究所马光辉院士团队研发了用于治疗 2 型糖尿病有效期长达1个月的利拉鲁肽缓释微球，并利用mIRage对利拉鲁肽微球的药物与载药颗粒的化学成分与空间分布进行了鉴定，该成果以《Development of 1 Month Sustained-Release Microspheres Containing Liraglutide for Type 2 Diabetes Treatment》为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。利拉鲁肽被广泛地应用于2型糖尿病的治疗，但其药物半衰期为11～15小时，需每日服用，患者依从性较差。该团队针对这一问题，采用了W1/O/W2法结合预混膜乳化技术，研制出了可以缓释1个月的利拉鲁肽微球，获得了8%的载药量和85%包封率，验证了利拉鲁肽微球有效降低了空腹血糖 (FBG) 水平和糖化血红蛋白 (HbA1c) 水平，有效提高了2型糖尿病的治疗效果。如下图所示，该团队使用mIRage对利拉鲁肽微球的药物与载药颗粒的化学成分与空间分布进行了鉴定。图A为特征峰为1657cm-1波峰（代表酰胺I峰）的利拉鲁肽在缓释微粒的横截面中的分布，图B为特征峰为1755 cm-1波峰（代表C=O）的PLA材料在缓释微粒的横截面中的分布。由图可知，在利拉鲁肽缓释微粒中可以明显地检测到利拉鲁肽与PLA在1657cm-1与1755 cm-1波段的特征峰，表明该颗粒的确载有利拉鲁肽药物，且该药物在缓释颗粒内均匀分布。该研究成果表明利拉鲁肽缓释微球在 2 型糖尿病临床的应用中有着巨大潜力，并为克服患者依从性问题提供了一种有效的治疗方法。 二、基于益生元的阿托伐他汀纳米无定形载药颗粒研究中国医学科学院医药生物技术研究所的王璐璐团队研发了一种基于益生元的阿托伐他汀（AT）纳米无定形载药颗粒（PANA），该团队借助mIRage成功实现对载药颗粒的原位成分分析。该结果以《Prebiotic-Based Nanoamorphous Atorvastatin Attenuates Nonalcoholic Fatty Liver Disease by Retrieving Gut and Liver Health》为题发表于Small Structures上。该团队构建了一种基于益生元的AT 纳米无定形载药颗粒(PANA)，通过恢复肝脏和肠道健康来提高 AT 对非酒精性脂肪性肝（NAFLD）的疗效。非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 的发病机制是多因素和复合性的，其中脂质代谢紊乱引起的脂毒性是主要危险因素之一。阿托伐他汀 (AT)是使用较为广泛的降脂药物，然而，AT在肠道中的吸收率较低且该药物会对肠道菌群造成破坏。与口服AT相比，构建PANA载药颗粒在肝脏组织中表现出更好的药物积累。此外，PANA干预有效恢复了肠道健康，重建了肠道菌群，并改善了肠道免疫力、屏障完整性和炎症。如下图所示，该研究团队使用mIRage对PANA的化学成分与空间分布进行了鉴定。下图为菊粉（益生元主要成分）、AT、PANA的红外光谱图。PANA中随机选择的样品的红外拉曼光谱如图C（左）所示。AT中1523 cm-1处的羰基吸收在菊粉样品中没有信号为AT的特征峰（菊粉无此吸收峰）。按照 1523&thinsp cm-1（绿色）和 1036&thinsp cm-1（红色）的映射，活性 AT和益生元基质的图像在扫描区域（黄色）显示出相同的分布，这意味着 AT 和菊粉在颗粒中均匀混合。此外，在 PANA 颗粒中可以观察到 AT 在 1580&thinsp cm-1的苯吸收、1457&thinsp cm-1的强 C-C 吸收和菊粉在 1164&thinsp cm-1 的 C-O 拉伸。这些数据清楚地证实了活性药物在益生元基质中的封装和相对均匀的分布。该研究表明，与口服AT相比，PANA 治疗可显著抑制体重增加和脂肪沉积，降低血浆脂质水平，并减轻肝脏脂肪变性和肝脏炎症。这项研究提出了一种前瞻性的治疗 NAFLD 的策略，即利用纳米技术与功能性生物材料协同作用。 三、药物干粉气溶胶的纳米化学研究悉尼大学的陈克俭(Hak-Kim Chan)团队借助mIRage等设备，探究了光学光热红外光谱法用于药物干粉气溶胶的纳米化学分析。该结果以《Optical photothermal infrared spectroscopy for nanochemical analysis of pharmaceutical dry powder aerosols》为题发表于International journal of pharmaceutics 上。在本研究中，该团队旨在分析药物和辅料在不同大小的固态药物干粉吸入（DPI）气雾剂颗粒中的分布。对颗粒化学成分进行常规湿法测定，无法区分复杂DPI制剂中颗粒的空间分辨形态和化学成分，该团队使用了基于光学光热红外技术（O-PTIR）的mIRage表征了从微米到纳米级的药物 DPI 制剂颗粒的化学成分。这些制剂是通过喷雾干燥溶液或悬浮液制备的，该溶液或悬浮液包含吸入皮质类固醇丙酸氟替卡松、长效β2-激动剂沙美特罗辛萘酸酯和辅料乳糖。活性成分丙酸氟替卡松和沙美特罗辛萘酸酯广泛用于治疗哮喘和慢性阻塞性肺病。该团队通过mIRage光谱证实了与丙酸氟替卡松 (1746cm-1、1702cm-1、1661cm-1 和 1612cm-1)、沙美特罗辛萘甲酸酯 (1582 cm-1) 和乳糖 (1080 cm-1) 相关的峰的存在（见下图）。在从溶液喷雾干燥的各种粒径颗粒中，药物与乳糖峰相比没有显著差异，表明气雾剂配方中的药物和乳糖含量均匀。相反，悬浮喷雾干燥配方显示从级联撞击器第1至第7阶段收集的颗粒中的药物含量增加，而乳糖含量降低，表明药物-赋形剂分布比率不均匀。该研究表明，O-PTIR 的定性化学成分与各种尺寸分数的传统湿化学分析相当，表明mIRage采用的O-PTIR技术适合用作筛选固态 DPI 物理化学性质的宝贵分析平台。mIRage的特有优势：&bull 亚微米空间分辨的红外光谱和成像（~500 nm）；&bull 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果；&bull 非接触测量模式—使用简单快捷，无交叉污染风险；&bull 很少或无需样品制备过程(无需薄片), 可测试厚样品；&bull 可透射模式下观察溶液中的样品；&bull 实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试；&bull 荧光显微成像实现荧光标记样品快速定位。 O-PTIR光谱测试原理mIRage-LS应用领域1. 环境微塑料微塑料颗粒（~600 nm）的O-PTIR光谱及成像分析(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)2. 高分子材料1210 cm-1处采集的PP/PTFE的O-PTIR光谱和显微图像(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)3. 半导体薄膜晶体管显示器中污染物的O-PTIR分析器件表面缺陷的红外和拉曼光谱同步（同时间、同位置）分析(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)4. 生命科学脑组织的明场显微图像、O-PTIR光谱及成像分析无荧光标记条件下单个细胞的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 43 (2022) 102563)5. 文物鉴定柯罗19世纪绘画作品中锌皂异质性的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110) mIRage国内部分发表文章一览南京大学借助mIRage建立了一种新型的塑料表面亚微米尺度化学变化表征方法。该工作发表在知名期刊Nature Nanotechnology上。中国农业大学借助mIRage成功实现对玉米粉中痕量微塑料的原位可视化表征。该工作发表在Science of the Total Environment上。中国科学技术大学借助mIRage研究微塑料。该工作发表在Environmental Science & Technology上。样机体验为了更好地服务中国客户，Quantum Design 中国子公司在北京建立了专业的客户服务中心，引入了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统！欢迎各位老师垂询。相关产品1、非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage（生物领域）2、非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage（材料领域）

包装薄膜材料常使用传统红外光谱进行表征，但传统FTIR通常只能测单一红外光谱，不具备样品红外光谱成像功能或成像空间分辨率受红外波长限制，高也仅为5-10 μm。在实际应用中，层状材料越来越薄，这对常规FTIR技术的空间分辨率提出了大的挑战。 全新光学光热红外光谱技术光学光热红外光谱技术（O-PTIR）可在非接触反射模式下对多层薄膜进行亚微米的红外表征，同时探针激光器会产生拉曼散射，从而以相同的亚微米分辨率在样品的同一点同时捕获红外和拉曼图像。基于光学光热红外光谱技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统的工作原理是：光学光热红外光谱技术通过将中红外脉冲可调激光器与可见探测光束结合在一起，克服了红外衍射限。将红外激光调谐到激发样品中分子振动的波长时，就会发生吸收并产生光热效应。如图1所示，可见光探针激光聚焦到0.5 μm的光斑尺寸，通过散射光测量光热响应。红外激光可以在一秒钟或更短的时间内扫过整个指纹区域，以获得红外光谱。图 1． 非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 红外和拉曼光谱的光束路径示意图。 红外&拉曼同步测量传统的透射红外光谱通常不能用于测量厚样品，因为光在完成透射样品之前会被完全吸收或散射，导致几乎没有光子能量到达检测器。由于光学光热红外光谱技术是一种非接触式技术，因此非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统可以对较厚的样品进行红外测量，大地简化了样品制备过程，提升了易用性。在图2中，作者使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统针对嵌入环氧树脂中的薄膜样品横截面进行了分析。图2线阵列中各点之间的数据间隔为500 nm。 由于非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统与传统FTIR光谱具有好的相关性，因此可以使用现有的光谱数据库搜索每个光谱。对红外光谱的分析对照可以清楚地识别出不同的聚合物层，聚乙烯和聚丙烯，以及嵌入的环氧树脂。图 2．上：薄膜横截面的40倍光学照片；中：红外光谱从标记区域收集；下：同时从标记区域收集拉曼光谱。 化学组分分布的可视化成像当生产层状薄膜时，产品内部的化学分布是产品完整性的重要组成部分。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统特地实现了高分辨率单波长成像，以突出显示样品中特定成分的化学分布。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统可以在每层的特吸收带处采集图像，以此实现显示层的边界和界面的观察。图3展示了多层膜截面的光学图像。从线阵列数据可以看出，中间位置存在一个宽度大约为2 μm的区域，该区域与周围区域的光谱差异很大。红色光谱显示1462 cm?1处C-H伸缩振动显著增加。图3. 上：薄膜截面的40倍光学照片；下：标记表示间距为250 nm的11 μm线阵列。红外单波长成像使我们能够清晰地可视化层状材料的厚度和材质分布，如图4所示。从图像中可以看出，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统红外显微镜可以在非接触状态下进行反射模式运行，以佳的空间分辨率提供单波长图像。图4. 红外单波长成像层状材料的成分分布。 总结通过同时收集红外和拉曼光谱，科学家发现非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统可被广泛用于分析各种多层膜。收集的光谱与传统的FTIR光谱显示出 99%相关性，并且可以在现有数据库中进行搜索。此外，使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统进行单波长成像可实现亚微米分辨率样品中组分的可视化。通过该技术，我们可以更好地了解薄膜材料的整体构成。总体而言，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统次提供了可靠且可视化的亚微米红外光谱，目前它已在高分子、生命科学、临床医学、化工药品、微电子器件、农业与食品、环境、物证分析等领域得到广泛应用并取得了良好的效果，显示出了广阔的应用前景。

由于红外光谱技术对于分子结构的敏感性，能够在无任何标记的情况下实现对生物样品成分的鉴定和分布解析，对于不便于荧光标记的生物组分鉴别十分有利，使得其在生命科学领域的应用越来越广泛。 近期Maryam Rahmati等人使用亚微米红外拉曼同步测量技术在Materials Today上报道骨生物材料对骨骼再生的研究中成功揭示了红外显微镜在组织样品分析中的潜力。众所周知，生物骨骼有机材料能够模仿天然组织功能，是作为受损骨骼良好的替代物。Maryam等通过设计两个富含脯氨酸的无序肽(IDP2和IDP6)并将它们添加到SmartBone(SBN)生物杂交替代物中，成功合成了具备改善由于植入物导致的组织矿化问题的新型材料。通过对家猪开颅损伤后8周和16周愈合情况的研究，作者团队发现这种材料能够很好的帮助颅骨愈合，如下图所示。研究富含脯氨酸的无序肽的成骨和生物矿化作用。(a)四组监测骨愈合情况的代表图包括假手术、SmartBone(SBN)、SBN + P2和sbn+P6(n = 8)。(b，c) mCT分析骨容积比的代表图像和统计数据(Obj. V/TV)、骨表面/体积比(Obj.S/Obj.v)和骨表面密度(Obj.S/TV)，比例尺: 4 mm，(N = 8)。(d–g)研究钙化样品的矿化/非矿化的代表图像和统计数据。(h)碱性磷酸酶(ALP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色法研究脱钙骨中成骨细胞和破骨细胞的活性。 本文中作者认为通过亚微米红外拉曼同步测量技术检测，能够很好的评估IDP的结构变化，因为该技术能够很好的对组织进行高精度成像，并且不受组织粗糙度的影响。通过1037 cm-1的红外图分析，能够很好区别不同区域的磷酸酯和磷酸铵的分布。并通过数据对比实验组与对照组的分布来看，能够看到实验组的骨骼具有良好的矿化。对比1660 cm-1 和1546 cm-1的红外吸收峰可以证明肽发生了构象转变，而且这种转变是与磷酸盐的分布呈现明显相关的。说明了该材料具备良好的医疗价值，同时也说明了亚微米红外拉曼同步测量技术在评估植入生物材料和构象的影响中具备高的潜力。用亚微米红外拉曼同步测量技术研究IDP对的成骨和生物矿化效应的影响及其构象变化。红外40X光学图像和其上标记点的红外光谱（下）。两个单波长图像(1037/1660 cm-1)的比例图，突出显示了在光谱中观察到的富含矿物质和胺的区域。 美国Photothermal Spectroscopy Corp公司经多年潜心攻关，研发出的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage凭借其有的亚微米红外拉曼同步测量技术能够直接对样品表面进行红外光谱测试，并且不受到水的干扰，该设备成功将红外光谱的空间分辨率提升至亚微米（~500 nm）；得益于其非接触式测量特性，该系统无需制备薄片，直接测试较厚样品，大地简化了制样过程、提高测试效率；同时可实现无接触式地快速简易测量，有效避免了传统ATR模式下的散射像差和交叉污染。且该设备在反射模式下所得谱图与透射模式下FTIR完全一致，还可以选配透射模式，十分适用于液体样品和一些特殊混合样品，大的扩展了光热红外在生命科学领域的应用范围(如图1所示)。亚微米红外拉曼同步测量系统，工作原理及钙化乳腺组织的红外成像图 这项先进技术让mIRage有别于传统的红外测试设备，能够对生命科学领域的常用样本，诸如细胞爬片，病理组织切片，单细胞细菌等有良好的兼容性，并让活细胞观测成为可能。除此之外，mIRage还可与拉曼光谱进行联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，且无荧光风险，能够帮助研究者更快速全面的确定所分析生物样品的化学组成信息。 亚微米红外拉曼同步测量技术在生命科学领域应用的显著优势：☛ 亚微米的空间分辨率；☛ 可直接获取液体中活细胞的红外成像；☛ 灵敏度高，可直接观测单细胞 (如细菌、哺乳动物细胞等)；☛ 无米氏散射干扰，即使在细胞边缘也不受影响；☛ 高的光谱分辨率；☛ 无需直接接触即可测量软组织的红外光谱；☛ 可实现红外和拉曼同步测量；☛ 可实现超过10 μm厚的样品测试，直接置于载玻片上观察分析；☛ 可配置化的红外光源；

韩国科学家开发出世界上首个超声波诱导激光扫描显微镜，该技术能够利用超声波临时产生的气泡对生物组织进行更深入、更详细的观察，有望促进生物科学研究以及临床实践的发展。相关研究发表于最新一期《自然光子学》杂志。US-OCM（ultrasound-induced optical clearing microscopy）可进行深度组织成像。图片来源：物理学家组织网光学成像和治疗技术广泛应用于生命科学研究和临床实践，但由于生物组织内存在光散射现象，使光传输率较低，导致组织深部的图像采集和处理存在固有的局限性，严重阻碍了其广泛使用。2017年，大邱庆北科学技术院电气工程与计算机科学系张金昊（音译）教授领导的团队提出了解决方案：使用通常在生物组织暴露于高强度超声波时观察到的微米大小的气泡。超声波暂时产生的气泡会导致与入射光传播方向相同的光散射，因此会增加光的穿透深度。基于这一原理，研究人员开发出一项技术，并开始着力扩大利用超声波诱导气泡产生的光学成像技术的应用范围。共焦荧光显微镜能有选择地检测在光焦平面上产生的荧光信号，并提供微型生物组织（如癌细胞）的高分辨率、高对比度图像，成为生命科学研究领域使用最广泛的设备。但由于组织内发生的光散射，当深度超过100微米时，光的焦点会变得模糊，严重限制共焦荧光显微镜的应用和有效性。为此，联合研究团队借助超声波技术，在活组织内有密集气泡（密度为90%或以上）的区域内创建一个气泡层，并在获取图像时保持产生的气泡。在这个气泡层中，光子的传播方向不会发生畸变。实验证明，即使在较深的生物组织中，也可以实现光聚焦。此外，通过将这项“超声诱导组织透明性”技术应用于共焦荧光显微镜，他们开发出首个超声波诱导光学清晰显微镜（US-OCM），其成像深度是传统共焦显微镜的6倍，且不会对生物组织造成任何损伤。张金昊表示：“本研究获得的新技术将应用于各种光学成像技术，包括多光子显微镜和光声显微镜，以及包括光热疗法和光动力疗法在内的几种光学疗法。

报告简介：2024年4月3日，清华大学分析中心与Quantum Design中国将联合举办亚微米分辨红外-拉曼-荧光联用系统（PSC mIRage-LS）的培训讲座。本次培训将详细介绍mIRage-LS产品在化学、材料、环境、生命科学等多个领域的前沿应用，及上机操作、DEMO样品测试等，欢迎有需求的师生报名参加，一起探讨前沿应用与方案。培训议程：时间培训内容上午mIRage-LS亚微米分辨红外-拉曼-荧光联用系统产品及应用介绍下午上机演示，DEMO样品测试培训时间：2024年4月3日（周三）10:00-16:00培训地点：清华大学理科楼报名方式：1. 邮箱报名：andy@qd-china.comperry@qd-china.com2.电话报名：010-85120278-868010-85120278-8773. 扫描二维码或点击此处报名：备注：1. 报名截止时间2024年4月2日16:00，报名截止后将进行邮件确认。2. 本学期计划按照样品分类安排专题上机培训。欢迎有相关需求的师生联系我们，一起探讨培训内容与方案。mIRage-LS介绍mIRage-LS是美国PSC公司推出的一款基于光热红外（O-PTIR）原理的新型显微红外光谱仪。与传统FTIR不同，mIRage-LS不依赖于残留的红外辐射分析，而是采用可见光作为“探针”，检测样品因本征红外吸收引发的表面快速光热膨胀或收缩变化，进而获取样品表面微小区域的结构信息。mIRage-LS采用非接触模式测量，制样简单，空间分辨率可达亚微米级（~500 nm），适用于化学、材料学、环境学、生命科学等多个领域。图1 mIRage-LS光谱仪mIRage-LS的优势：&bull 亚微米空间分辨的红外光谱和成像（~500 nm）；&bull 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果；&bull 非接触测量模式—使用简单快捷，无交叉污染风险；&bull 很少或无需样品制备过程(无需薄片), 可测试厚样品；&bull 可透射模式下观察溶液中的样品；&bull 实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试；&bull 荧光显微成像实现荧光标记样品快速定位。图2 OPTIR光谱测试原理mIRage-LS应用领域1. 环境微塑料图3 微塑料颗粒（~600 nm）的O-PTIR光谱及成像分析(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)2. 高分子材料图4 1210 cm-1处采集的PP/PTFE的O-PTIR光谱和显微图像(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)3. 半导体图5 薄膜晶体管显示器中污染物的O-PTIR分析图6 器件表面缺陷的红外和拉曼光谱同步（同时间、同位置）分析(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)4. 生命科学图7 脑组织的明场显微图像、O-PTIR光谱及成像分析图8 无荧光标记条件下单个细胞的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 43 (2022) 102563)5. 文物鉴定图9 柯罗19世纪绘画作品中锌皂异质性的O-PTIR显微光谱及成像分析(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

[报告简介]本次报告中，Ji-Xin Cheng教授将介绍一种新型的、突破性的亚微米红外光谱学技术，该技术基于光热红外 (O-PTIR)原理，克服常规红外光谱在应用中一些不足之处，开创性的提供了：- 亚微米的空间分辨率- 非接触反射模式下的高质量红外吸收光谱，且没有散射/色散像差。- 可以与水溶液兼容的红外测量- 同时/同地/亚微米分辨的红外+拉曼技术 在报告中，Ji-Xin Cheng教授将阐述亚微米红外光谱和同拉曼光谱技术基本原理，结合前沿研究进展及有影响力文章，深入分析此技术在生命科学、颗粒/微塑料、聚合物和失效/缺陷分析等广泛领域的应用，并展开详细的讨论。[报名注册] 您可通过点击此链接https://www.koushare.com/lives/room/252140或扫描下方二维码报名注册此次会议。[报告时间]2021年6月2日 19:00 -20:00[主讲人介绍]Prof. Ji-Xin Cheng，波士顿大学Theodore Moustakas光子学与光电子学讲座教授Ji-Xin Cheng教授于1989年至1994年就读于中国科学技术大学。1994至1998年在中国科学技术大学攻读选键化学博士学位。研究生期间，他先后担任研究助理在Universite Paris-sud进行振动光谱学研究和香港科技大学(HKUST)进行量子动力学理论研究。在香港科技大学完成了超快光谱学博士后培训后，他加入了哈佛大学Sunney Xie的研究团队开展博士后研究工作，在那里他率先开发了CARS显微镜用于细胞和组织的高速振动成像。Cheng于2003年加入美国普渡大学，担任Weldon生物医学工程学院和化学系助理教授，2009年晋升为副教授，2013年晋升为正教授。Cheng于2017年夏天加入波士顿大学，担任届Theodore Moustakas光子学与光电子学讲座教授。Ji-Xin Cheng教授和他的团队在化学成像的创新、发现和临床转化方面一直走在国际前沿，并由于其在振动光谱成像领域的贡献，获得了2020年匹兹堡光谱学奖、2019年OSA应用光谱学协会Ellis R. Lippincott奖、2015年Coblentz协会Craver奖。Cheng发表了超过260篇同行评审文章，H-index为81(谷歌学术)。他总共获得了超过3000万美元的联邦机构研究资金支持，包括NIH, NSF, DoD, DoE和私人基金会(包括Keck基金会)。2014年，他作为共同创始人创立了Vibronix Inc公司，以医疗设备创新拯救生命为使命。Cheng是美国光学学会(Optical Society of America)会员、美国医学与生物工程研究所(American Institute of Medicine and Biological Engineering)会员、《科学进展》(Science Advances)杂志副主编。

近日近日，吉林大学动物科学学院实验动物中心王东旭教授课题组与吉林大学口腔医院口腔颌面外科刘炜炜教授课题组在细胞外囊泡与舌鳞状细胞癌关系研究领域取得了新的进展。相关研究成果已发表在国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）。▲图1｜国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）近年来，针对舌鳞状细胞癌（TSCC）的治疗和诊断已取得了进展，但 5 年生存率仍然很低。治疗TSCC的方法主要为手术、放疗和化疗。在过去几十年中，中医药在癌症研究方面已被广泛应用。例如，从蜂蜜中提取的白杨素可以通过非编码RNA在多种癌细胞中诱导细胞凋亡并抑制增殖。并且，纳米结构也已被广泛研究用于癌症治疗中的药物递送和诊断，例如金纳米粒子 (AuNPs)。细胞外囊泡（EVs）是由细胞释放到细胞外环境中的小囊泡。EVs 由脂质双层膜组成，该膜包裹着小的无细胞器的细胞质，EVs 的摄取特定于细胞类型。但白杨素与金纳米粒子在单独运用时对癌症缺乏特异性，有证据表明，纳米粒子与 EVs结合可作为靶向癌细胞的药物载体。因此，纳米材料与 EVs 结合可以提高癌症治疗的效率。为了探究该方法，王东旭教授与刘炜炜教授团队首先使用白杨素治疗 TSCC 细胞和分离的 EVs-白杨素。然后将四氯金酸（HAuCl4）与 EVs-白杨素一同孵育形成 Au-EVs。在 EVs-Con 和 EVs-chrysin 之间进行转录组测序筛选后，对 let-7a 家族进行了分析。该研究结果表明，Au-EVs 通过TSCC中的 let-7a 诱导细胞凋亡。▲图2 ｜实验方案示意图文章中，研究 Au-EVs在体内的抗肿瘤作用的实验使用了博鹭腾AniView600多模式动物活体成像系统拍摄观察。在该实验中，首先将SCC9 细胞注射到裸鼠体内。7天后，将Au-EVs注射到肿瘤下方，并在第8天和第15天用近红外光照射裸鼠并进行肿瘤生长分析。结果表明，Au-EVs具备肿瘤靶向性，且荧光强度随时间增加而增加。此外，近红外辐射可以淬灭 Au-EVs 的荧光。在第21天时收集肿瘤，与预期结果相符，Au-EVs 与 NIR 结合显着抑制了肿瘤生长，并且没有改变体内其他器官。这些结果表明，Au-EVs 有效地介导了等离子光热疗法（PPT）并抑制了体内肿瘤的生长。▲图3｜注射Au-EVs 后的荧光强度本研究发现，Au-EVs作为一种新型纳米材料，在SCC9 细胞中具有吸收特异性。在经过近红外辐射后，Au-EVs 能够有效增强细胞凋亡。通过RNA-seq,筛选 EVs-chrysin miRNA,Let-7a-3p，并且过表达let-7a-3p会诱导细胞凋亡，此结果表明经NIR 处理的 Au-EV 显著抑制了体内肿瘤的生长。综上所述，本研究结果提供了一种能够提高 AuNPs 靶向性的纳米材料，并且该材料可能与针对 TSCC 的疗法相关。论文链接：doi: 10.3389/fbioe.2021.766380

超高空间分辨红外成像光谱仪 — —mIRage O-PTIR系统 产品简介：美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司)最新发布的一款应用广泛的亚微米级空间分辨率的红外光谱和成像采集系统mIRage。基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage产品突破了传统红外的光学衍射极限，其空间分辨率高达500 nm，可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 mIRageTM O-PTIR 光谱O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，克服了传统IR衍射的极限。与传统FTIR不同，不依赖于残留的IR 辐射分析，而通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，来反映微小样品区域的化学信息。 mIRage工作原理：• 可调的脉冲式中红外激光汇聚于样品表面，并同时发射与红外激光共线性的532 nm的可见探测激光；• 当IR吸收引发样品材料表面的光热效应，并被可见的探测激光所检测到；• 反射后的可见探测激光返回探测器，IR信号被提取出来；• 通过额外地检测样品表面返回的拉曼信号，可以实现同时的拉曼测量。 O-PTIR克服了传统红外光谱的诸多不足：• 空间分辨率受限于红外光光波长，只有10-20 μm• 透射模式需要复杂的样品准备过程,且只限于薄片样品• 无传统ATR模式下的散射像差和接触污染 O-PTIR的优势之处在于: • 亚微米空间分辨的IR光谱和成像（~500 nm），且不依赖于IR波长• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果• 非接触测量模式——使用简单快捷，无交叉污染风险• 很少或无需样品制备过程 （无需薄片）, 可测试厚样品• 可透射模式下观察液体样品• 可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，无荧光风险mIRage 技术参数 波谱范围模式探针激光样品台最小步长样品台X-Y移动范围IR (1850-800 cm-1)反射 532 nm 100 nm 110*75 mmIR (3600-2700 cm-1)透射Raman (3900-200 cm-1)反射 重要应用实例分析： 1、多层薄膜 高光谱成像： 1 sec/spectra. 1 scan/spectra样品区域尺寸：20 μmx 85 μm size. 1 μm spacing.图谱中可以明显看出在不同区域上的羰基，氨基以及CH2 拉伸振动的分布。 2、高分子膜缺陷左：尺寸为240 μm的两层薄层上缺陷的光学图像；右：在无缺陷处（红色）和缺陷处（蓝色）的样品的IR谱图，998 cm-1处为of isotactic polypropylene 的特征红外吸收峰。 3、生命科学 左：70*70 μm范围的血红细胞的光学照片；中：红色条框区域在1583cm-1处的Raman照片；右：红血细胞选择区域的同步的IR和Raman图谱 上左：水中上皮细胞的光学照片；上右：目标分子能够在红外光谱上很容易的区分和空间分离，可以明显看到0.5-1.0 μm的脂肪包体；下：原理示意图：红外光谱测量使用透射模式，步长为0.5 μm。 4、医药领域 左：PLGA高分子和Dexamethasone药物分子的混合物表面的光学照片中：在1760 cm-1 出的高光谱图像，显示了 PLGA在混合物中的分布，图像尺寸40 μm * 40 μm右：在1666 cm-1 出的高光谱图像，显示了 Dexamethasone在混合物中的分布，图像尺寸40 μm *40 μm 5、法医鉴定 左：800 nm纤维的光学照片右：纳米纤维不同区域的O-PTIR图谱 6、其他领域• 故障分析和缺陷• 微电子污染• 食品加工• 地质学• 考古和文物鉴定 部分用户及发表文章 [1] Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv.2016, 2, e1600521.[2] Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.创新点：基于独家专利的光热诱导共振（PTIR）技术，mIRage突破了传统红外的光学衍射极限，空间分辨率高达500 nm；可以与拉曼联用，实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试，但无任何荧光风险；非接触式测量，避免了交叉污染。 mIRage超高空间分辨红外成像光谱仪

红外光谱是研究催化过程的有力工具，能够识别与催化剂性能和催化环境相关的化学物质，有助于深入理解催化机理。然而，传统红外光学显微镜受制于衍射极限，仅能提供微米级的空间分辨率。对于具有纳米级空间异质性的催化剂，传统红外技术无法有效地解析其构效关系。基于原子力显微镜（AFM）的纳米红外技术（nano-IR）能够克服光学衍射极限，利用金属AFM针尖聚焦红外光，实现纳米尺度的电磁场增强，在针尖水平上测量光-质相互作用，进而研究微观水平的催化过程。这些技术包括测量光学信号的散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）和测量光生力信号的光热诱导共振显微镜（PTIR）、光诱导力显微镜（PiFM）以及峰值力红外显微镜（PFIR）。尽管已经有一些开创性的工作，AFM-IR技术仍未充分应用于催化过程的研究中。催化过程是动态的变化过程，涉及复杂的传质、物质转化、电子转移和能量交换。亚单层水平的活性物质在不同形状、尺寸、晶面和多相组分的催化剂上通常表现出不同的行为。这些行为又进一步受到如温度、气体/液体环境（包括pH、溶剂和溶剂化物浓度、载体等）、电场和磁场、光和机械力等因素的调控。AFM-IR提供的纳米红外成像和纳米红外光谱对分析催化剂异质性和特定位点方面具有独特优势，而催化过程的复杂性对AFM-IR技术的灵敏度、时间和空间分辨率又提出了挑战。近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上的“Atomic Force Microscopy-Based Nanoscale Infrared Techniques for Catalysis” 回顾了近年来应用纳米红外开展的催化过程研究，并总结了将纳米红外技术用于研究催化过程所面临的挑战以及发展方向。该论文第一作者为李剑博士，通讯作者为夏兴华教授。

红外显微光谱法是非破坏性、结构敏感的检测方法，目前已在基于分子结构的单细胞领域的研究中发挥重大作用，诸如蛋白构象改变、氧化还原、脂质体的产生与降解等。但是受制于红外光谱仪本身的限制，对于生物组织样品来说制样非常困难，因此极大的限制了红外光谱在生物医学方面的应用。O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光学光热红外光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，克服了传统IR衍射的极限，空间分辨率可达500 nm。近期，美国PSC公司又推出了非接触亚微米分辨荧光红外拉曼同步测量系统mIRage-LS，将O-PTIR技术与荧光（FL）进一步有机结合，利用落射荧光快速定位 O-PTIR 测量的区域，提供了对样品荧光标记区域以及邻近未标记组织的化学结构的快速光谱分析。图 1. FL-OPTIR 显微镜基本原理和观测方法这项全新的技术对样品要求非常低，而红外光谱的空间分辨率可达亚微米级别，为红外光谱在生物医学方面的应用提供了全新的视角。比如在阿尔茨海默病 (AD) 研究方面，AD的关键病理特征是淀粉样蛋白折叠，这些 β-折叠结构具有特定的振动特征，对于红外光谱来说十分敏感，但是受制于传统红外光谱仪本身的限制，在生物组织样品上直接测量非常困难。而非接触式的FL-PTIR技术却能够很好适用于这些样品，并且已经有多个小组通过实验证明了FL-PTIR能够应用于具有特殊化学敏感性的活细胞成像研究。Craig Prater等人通过这项技术成功实现了荧光定位下的OPTIR红外观测，并且完成了对组织中单个病理结构内的 β-折叠结构进行结构分析、在脑组织的特定细胞和培养的原代神经元分析。首先，作者使用了12个月周龄的 APP/PS1 转基因小鼠的大脑切片，用淀粉样蛋白特异性发光共轭聚电解质探针mytracker R（Ebba Biotech，Solna，Sweden）进行标记，并用OPTIR进行观测β 折叠结构的分布。相比于传统红外很难定位的问题，FL-OPTIR通过宽场荧光能够快速定位淀粉样蛋白斑块。并直接在脑组织中评估其在单个斑块中的结构。通过 k 均值聚类方法对其进行分析，清楚地显示了在 1630 cm–1处具有高振幅和低振幅的两组光谱的存在，并且具有 1630 cm–1高振幅的光谱清楚地与荧光信号共定位。光谱分析表明 Amytracker 没有对酰胺 I 和 II 区域有明显的吸收，因此表明 Amytracker 可用于 OPTIR 测量的荧光引导。图 2. FL-OPTIR 对脑组织中的淀粉样斑块进行成像荧光和红外图谱和热图的展示。 在第二个实验中，作者提供了一个概念性方法验证实验，证明 FL-OPTIR 可用于研究组织中的特定细胞类型，而这对传统红外显微光谱法来说十分具有挑战性。为此作者对脑组织中与淀粉样斑块相关的小胶质细胞进行成像，以评估它们的光谱特征，从而了解小胶质细胞是否可以将 Aβ 原纤维转化为单体的问题。这个实验使用 Aβ 特异性抗体 82E1 标记的 16 μm 组织切片，并用抗体 Iba1 对小胶质细胞进行了免疫标记。通过FL-OPTIR可以定位淀粉样斑块附近的小神经胶质细胞并测量 OPTIR 光谱。通过测量，发现 82E1 阳性小胶质细胞表现出β-折叠含量升高，表明小胶质细胞与 Aβ 原纤维相关。图 3. 脑组织中淀粉样斑块周围小胶质细胞的成像。 在第三个实验中，作者研究了 FL-OPTIR 在培养的原代神经元中 Aβ结构成像的适用性。与组织研究类似，淀粉样蛋白的结构异质性使得研究神经毒性与 Aβ 结构之间的关系仍具有挑战性。因此，为了直接评估神经元中的淀粉样蛋白结构，作者使用FL-OPTIR技术基于荧光信号引导的光谱测量，发现远端比近端神经突部分（分支后）相关的 Aβ 包含更多的 Aβ-聚集体, 作者认为这些神经元隔室可能本质上更容易结合 Aβ或者能够主动运输到远端。图 4. 初级神经元中 Aβ (1–42) 的结构成像。 总结：新型成像方法FL-OPTIR 结合了荧光成像和红外光谱来描述生物组织内的结构变化。能够针对复杂系统中的特定细胞、细胞器和分子进行分析和检测，解决了生物标本中红外光谱定位困难的问题。能够直接在组织中定位和分析淀粉样蛋白和相关的小胶质细胞，这可以解决局部环境在 AD 进展中的作用，帮助识别与淀粉样斑块相关的小胶质细胞，并在亚细胞水平上直接研究小胶质细胞中的纤维结构。为复杂样品中的蛋白质和细胞进行红外光谱分析提供了新的测量方法，为红外在生物领域的应用提供更加便捷实验途径。 作为美国PSC公司在中国的独家代理，Quantum Design中国于2020年将非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage系统引入国内，助力中国科研工作者取得一个又一个重大突破： 国内经典案例分享：南京大学环境学院借助mIRage建立了一种新型的塑料表面亚微米尺度化学变化表征方法。该工作发表在知名期刊Nature Nanotechnology上。 中国农业大学借助mIRage成功实现对玉米粉中痕量微塑料的原位可视化表征。该工作发表在Science of the Total Environment上。为满足国内日益增长的生物红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了荧光引导光学光热红外显微光谱，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！

导读近日，Quantum Design中国作为先进科学仪器代表企业接受了《BTV北京科教卫视》的专访，本次专访主要以新的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量新技术如何解决微塑料监测难题为主题，专访节目已于近期在【BTV北京科教卫视】栏目播出。〖微塑料污染日益严重 监测技术备受关注〗近年来，微塑料污染问题已在全球范围内引起公众和各国政府的关注，逐渐成为影响经济和社会发展的重大全球性挑战。我国政府对此问题也给予了高度重视并设点开展了海洋微塑料污染的试点监测，主要采用的监测方法有目视分析法、光谱法 （如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法）、热分析法以及其他分析方法等 （如质谱法以及扫描电子显微镜-能谱仪联用法）。其中，红外光谱及拉曼光谱分析，由于具有无破坏性、低样品量测试、高通量筛选以及所获取的结构信息互补等特点，成为检测和鉴别微塑料的主要分析技术。但在实际操作中上述技术仅可对几微米颗粒物进行检测，使微塑料的监测和研究面临诸多困难。【BTV北京科教】关注：微塑料监测 前沿技术Quantum Design公司引进的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统新设备mIRage，因为其能够实现亚微米的分辨率、非接触、液相样品的直接观测等全方面的技术突破，获得全球科技创新R&D100大奖，并引起了国内外的广泛关注，近日【BTV北京科教卫视】对公司进行了专访，重点介绍了这种新的红外技术在微塑料监测领域的突破和应用。〖非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统突破哪些技术难点？〗Quantum Design中国表面光谱部门销售总监韩铁柱博士在公司应用实验室向记者详细的做了介绍：“非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统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，非接触测量、液相样品可以直接观测，测量过程更简单、便捷”。随后，韩铁柱博士补充道：“从这套设备引进以来，我们已经为国内很多高校和研究所进行测试，今天我们正在测试一个海洋微塑料样品。我们只需要将盛放样品的载玻片放置到样品台上，关上舱门即可，所有参数调节、控制以及数据分析，都可以通过软件完成。”在测试结果中，我们可以观察到除了有几个微米的大颗粒之外，还有很多尺寸在1到2个微米或者更小的颗粒，相关颗粒的含量和成分可以通过光谱图像和谱峰获取到，如此高的分辨率是传统的红外光谱无法实现的。〖mIRage在微塑料监测中的优势及应用〗正如韩铁柱博士所介绍的，非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统是一台多功能、全方位的微塑料表征“科研利器”，它可以对液体样品中微塑料的物理（微观形貌、尺寸）和化学（聚合物类型及结构）性质进行全面的直接表征。不仅如此，该系统还在各个功能方面均有全新的技术突破，可以助力科研工作者更加地对微塑料进行监测。〖01〗超高空间分辨率成像目前科学家所使用的传统红外成像技术通常只能用于表征10-20 μm的样品，很难表征更小尺寸的微塑料，非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统则突破了这一限制，使得成像的空间分辨率可以达到0.5 μm，从而可以轻松地对小于10 μm的微塑料进行成像表征。图1. 滤纸表面尺寸小于10 μm的微塑料成像结果〖02〗红外拉曼同步测量科学家在进行物质鉴定时通常会采用多种表征技术以更加的确定物质结构。然而在进行多种表征时，很难保证完全相同的监测环境，使得不同表征结果间均会存在一定的误差。非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统可以实现同步同区域的红外和拉曼表征，这两种互补的光谱表征技术可以帮助科研人员更加准确地进行物质结构分析。如图2所示，通过与标准谱图对比，研究人员可以清楚地鉴别微塑料中存在的两个主要的聚合物层，聚乙烯和聚丙烯，以及嵌入的环氧树脂。图2. A：图1区域的红外谱图；B：图1区域的拉曼谱图〖03〗单波长可视化化学分布成像除此以外，非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统还可以对特定波长进行可视化的化学分布成像分析。如图3所示，科研人员对任意区域的微塑料进行点分析即可发现微塑料不同位置处的化学结构不同，进一步，通过对特征信号的单波长峰进行成像分析（图4），可以清晰地分析出微塑料中不同聚合物的分布结构情况。图3. 微塑料成像结果及对应标注位置的红外和拉曼谱图图4. 单波长化学分布成像图（波长：1642 cm-1）〖全新技术提效微塑料监测〗在此次采访中，【BTV北京科教卫视】向大家展示了非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统在微塑料成像及结构分析中的出色表现和特优势。Quantum Design中国期望这种全新的红外光谱技术可以帮助国内研究者在微塑料领域有所突破，为的科研进展贡工作献一份力量，目前公司的应用实验室正在和相关的科研工作者在样机上积开展各种样品的实测合作。

从头脂肪生成(DNL)是脂肪和肝脏组织产生脂质代谢的关键过程。该途径的失调与肥胖、非酒精性脂肪性肝病和II型糖尿病密切相关。但是DNL在细胞内的研究非常困难，常规的脂质染料缺乏特异性，抗体和小分子染料很难特异性标记这些脂质体。虽然目前可以使用葡萄糖基代谢探针等同位素来标记这些物质，但是很难具备亚微米级别的空间分辨率，同时无法对细胞内部进行成像，也不能提供脂质的特性和其他环境生物分子的组成信息。这些都极大的限制了脂质体的相关研究，尤其是活细胞内脂质代谢的研究。美国PSC公司研发的全新非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage的出现为上述问题提供了新的解决方案。mIRage采用新型光学光热诱导共振（O-PTIR）技术，不仅具备传统FTIR的特性，可以对物质的分子结构进行解析，还克服了传统红外空间分辨率不足，无法精细表征细胞内部结构的问题，其分辨高达500 nm，可在亚微米尺度上实现对细胞结构的观测，与光学显微镜基本相同，有助于理解亚细胞器结构。设备光热膨胀技术能够在不接触样品的情况下进行检测，大幅度简化了样品制备过程，全程对样品无污染，并且没有米氏散射问题，可在不平整的表面上取得良好的谱线。而其特有的探测机制使得mIRage能够很大限度上避免水的干扰，真正实现活细胞的探测。 近期，耶鲁大学成功安装了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，并在活细胞脂肪代谢研究中取得了新的进展！在该研究中，Sydney O. Shuster等人使用非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage观测DNL在活细胞和固定脂肪细胞中的分布。作者认为在DNL、葡萄糖或其他碳水化合物代谢形成游离脂肪酸(FFA) 和甘油三酯的途径中，首先形成糖酵解丙酮酸，后被带进线粒体，通过TCA循环转化为柠檬酸盐。柠檬酸盐再转化为酰基辅酶a和丙二酰辅酶a用于脂肪酸合成并产生甘油三酯，然后储存在脂滴中作为能量储备。通过mIRage对固定的3T3-L1细胞的成像分析，作者通过脂肪代表性的酯羰基振动1747cm-1成功定位到细胞中的大部分脂质、甘油三酯的分布，并通过1655和1541cm-1处的酰胺-I和酰胺-II带定位蛋白质。DNL的代谢途径与固定细胞的明场与红外脂质体与蛋白的热图成像 为了跟踪葡萄糖代谢和DNL，作者给细胞喂入13C葡萄糖来代替12C葡萄糖。因为它的分子振动模式与所涉及的原子质量增加导致红外波数的红移，通过检测发现羰基的拉伸震动红移了44 cm-1。有趣的是1239 cm-1的波段本身不能明确地区分给C-O-C或PO2 ，而未标记细胞中的不对称拉伸在13C标记后时消失，这可能是红移到相邻的峰中导致的。这表明该峰值的主要来源是C-O-C 甘油三酯和/或胆固醇酯的不对称拉伸震动，并且磷脂不会显著地干扰3T3-L1脂肪细胞中的信号。而蛋白信号在这一过程中没有变化，表明蛋白质不会随着13C葡萄糖的供给而偏移。与之相对，CH3和CH2相关的1450cm-1波段蛋白质和脂类的变形和伸展震动的出峰不变。这可能是由于形成的甘油三酯来自游离脂肪酸和甘油的酯化。虽然两者都是 FFA和甘油由葡萄糖通过糖酵解产生，但它们以不同的速度产生和回收，影响着这些波段的移动速率。进一步对加入13C葡萄糖24、48和72小时后的细胞进行检测，结果显示平均单细胞13C/12C比率在测试期间(72小时)持续增加，最终比率为0.54±0.14。其中大部分的13C转化成甘油三酯，并且DNL在空间上也是异质的。对不同时间点固定的细胞进行观测和对比其中的DNL含量 在活细胞实验中，也取得了和固定细胞类似的结果，并且活细胞的光谱图像比固定的更清晰，细胞和与蛋白质酰胺-I信号重叠较少证明了这项技术甚至可以检测到活细胞中甘油三酯到12C甘油三酯13C比率的微小差异。活细胞的DNL含量观测综上所述，非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage在细胞成像中具有优异的潜力，可以提供脂质种类的信息，提供对低浓度物质如游离脂肪酸的定位，并允许对每个样品的脂质和蛋白质光谱特征进行全面位置光谱分析，并且能够应用长时间观测。这项技术未来将可以用于绘制细胞系和细胞内DNL的比率、疾病状态，进一步揭示DNL 导致代谢紊乱的原因。在评估针对调节DNL和治疗疾病的药物方面提供诸多帮助。 参考文献：Spatiotemporal Heterogeneity of De Novo Lipogenesis in Fixed and Living SingleCells. J. Phys. Chem. B 2023, 127, 2918&minus 2926为满足国内日益增长的生物红外表征需求，更好的为国内科研工作者提供专业技术支持和服务，Quantum Design中国北京样机实验室引进了非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统——mIRage，为您提供样品测试、样机体验等机会，期待与您的合作！

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

低能量边缘光致发光的研究对提高Ruddlesden-Popper钙钛矿太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。然而对其机制的研究却一直面临着巨大挑战：（1）材料的结构难以确定；（2）理论模型与观测结果始终不一致。因此，寻找可靠、有效的表征手段对于揭示相关机制有着至关重要的意义。红外光谱对于有机物的变化十分敏感，在有效探知电池材料的分布变化方面具有天然的优势。近期，Photothermal Spectroscopy Corp公司研发推出的新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage在此研究中脱颖而出，该技术采用激光探针，能够对样品的表面实行非接触式光热红外探测，具备亚微米的空间分辨率并且无边缘散射问题。近日，电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，使用新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘的分布情况。在此项研究中，所测试的(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之间缺少BA，使其红外光谱有显著差异；同时无论是BA缺陷，还是BA对MA的比例都已有使用FTIR光谱研究的报道，因此具备良好的实验基础。进一步使用O-PTIR技术进行非接触式探测，有效避免了样品高度，探针污染所带来的问题，使得结果更加。通过使用mIRage的测量（图1），能够观测到随着BA含量的降低，~1580 cm-1处的峰相对强度减小，峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有两个涉及NH3振动的红外吸收带:分别为1575 cm-1处(BA+)和1585 cm-1处(MA+)。当BA含量降低时，1575 cm-1处的带强度降低，导致峰值强度在约1580 cm-1处降低，并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大，这是由于1478 cm-1的振动(CH3振动)仅与MA+相关，因此~1480 cm-1的强度没有变化，而1580 cm-1却由于BA含量降低而降低，导致比值的降低。上述结果清晰地显示了MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘的组成分布情况。由此可见，mIRage 的O-PTIR技术在电池低能量边缘光致发光的研究中有十分理想的效果，具应用前景。图1. O-PTIR观测边缘的MAPbBr3的红外光谱信息。(a)(BA)2(MA)n-1 bn br3n+1(n = 1，2，3，∞)钙钛矿的红外光谱。（b-c）(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3的中MA+分子在1480 cm-1 (b)和BA+分子 1580 cm-1 (c)的图谱；(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL图像。(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图参考文献：[1] Zhaojun Qin, Shenyu Dai et al., Spontaneous Formation of 2D/3D Heterostructures on the Edges of 2D Ruddlesden-Popper Hybrid Perovskite Crystals, Chemistry of Materials, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c00419.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/C363244.htm

近日，中科院大连化物所微型分析仪器研究组（105组）耿旭辉研究员、关亚风研究员团队与大连医科大学附属第二医院田晓峰教授、张宁副教授团队，大连海事大学理学院王桂秋教授团队合作，在高灵敏近红外激光诱导荧光检测器（LIF）研制及其在甲状旁腺探测中的应用方面取得新进展。　　甲状旁腺（PG）主要调控人体钙磷平衡，大小约为3至8mm，术中辨认非常困难。因此，PG在颈部手术中有误切或漏切的风险。目前，术中PG辨识主要依靠外科医生经验结合病理诊断。近年来，研究表明近红外自荧光探测技术可无创、准确地辨识PG，具有较高的特异性和灵敏度。然而，目前临床应用的探测仪因体积较大、自荧光发光机制不明等原因并未得到广泛应用。　　本工作中，合作团队研制了高灵敏近红外光纤式LIF并应用于PG探测。该团队设计了20°夹角光纤探头，减少了探测“盲区”和反射光的收集，相比于共线式集束探头，灵敏度提高了53.4%，短期波动和长期漂移分别降低了61.1%和58.3%；在发射光路中增设二向色镜模块，基线和噪音分别降低了96.7%和92.1%，信噪比提高约9倍。该LIF对CF790染料的检测下限为5.1×10-14mol/L，比已报道的光纤式LIF低数百倍；将研制的LIF原理样机应用于离体病变的PG样本探测，准确率高于文献报道平均水平。目前，合作团队已研制出手持式PG探测器，未来将应用于术中原位PG探测辨别。本研究对推动光纤式LIF技术的发展和PG探测辨别具有重要意义。　　耿旭辉、关亚风团队长期从事高灵敏小型LIF及应用研究，采用小型、廉价的激光二极管替代激光器为光源、自主研制的硅基弱光探测器替代进口光电倍增管（PMT）探测荧光，研制出紧凑式共聚焦LIF，对荧光素检测下限为3×10-12M，功耗和开机平衡时间优于进口仪器（Talanta，2018）；用高亮度、长斯托克位移荧光探针标记的抗体进行免疫荧光标记，首次定量分析了单个白血病细胞中的active caspase3蛋白，检测下限为7个分子（91pL检测体积内）（Analytical Chemistry，2019）；设计了球面二向色反光镜，将检测池放置在球心而非常规的反光镜的焦点上，对荧光素钠检测下限为1.5×10-13M或8.9个荧光素钠分子（98 pL检测体积内）（Analytical Chemistry，2020）。　　研究成果以“A Highly Sensitive Optical Fiber Based Near-infrared Laser Induced Fluorescence Detector (LIF) for Parathyroid Gland Detection”为题，发表在《传感器和执行器B-化学》（Sensors and Actuators B: Chemical）上。该工作的第一作者是我所105组联合培养硕士研究生段逸。以上工作得到了辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金等项目的资助。(文/段逸 图/王传亮)　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131879

[报告简介]O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，克服了传统IR衍射的限。与传统FTIR不同，不依赖于残留的IR 辐射分析，而通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，来反映微小样品区域的化学信息。O-PTIR技术将分辨率显著地提升至400~500 nm，能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱，对生命科学领域的常用样本，如细胞爬片，组织切片等有着良好的兼容性，让活细胞红外观测成为可能，大的拓展了红外光谱在生命科学领域的研究范围。本次线上论坛邀请到了曼彻斯特大学Peter Gardner教授、利物浦大学Cassio Lima助理研究员、莱布尼兹光子技术学院负责人Christoph Krafft博士及美国PSC公司产品管理及营销总监Mustafa Kansiz博士，为大家详细介绍O-PTIR技术在生物医学领域的应用，以及如何借助O-PTIR技术开展单细胞水平的研究。[直播入口]您可通过点击此处或扫描下方二维码报名参加此次会议！扫描上方二维码，即刻注册此次会议！[报告时间]开始 2022年06月19日 21:30（北京时间）结束 2022年06月19日 23:30（北京时间）[主讲人介绍]Dr. Mustafa Kansiz 演讲者介绍►PSC产品管理和营销总监21:30-22:00亚微米空间分辨同步IR + Raman光谱成像分析: 全新的振动光谱技术Prof Peter Gardner 演讲者介绍►英国曼彻斯特大学化学工程与分析科学系教授。主要研究方向是使用红外与拉曼光谱检测生物分子、细胞与组织以应用于药理学、分子病理学与疾病诊断。22:00-22:25O-PTIR与同步拉曼光谱在单细胞研究中的应用茶歇22:25-22:35Dr. Cassio Lima 演讲者介绍►利物浦大学生物化学与系统生物学系助理研究员。主要研究方向是将受激拉曼光谱与纳米红外应用于真核细胞的亚细胞别分析。22:35-23:05亚微米空间分辨同步IR + Raman光谱应用于细菌的单细胞水平研究Dr. ChristophKrafft 演讲者介绍►德国莱布尼茨光子技术学院光谱成像部门，拉曼与红外组织病理学工作组负责人。主要工作是使用拉曼与红外光谱分析细胞与组织，并将成果应用于改良临床医疗。23:05-23:30O-PTIR技术在微塑料/细胞/组织领域的应用以及与FTIR和拉曼光谱的对比技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

随着大量塑料的使用和随意处置，微塑料几乎污染了整个地球，科学家也愈发关注对微塑料的研究。环境中微塑料的尺寸往往小于5μm，传统红外因受限于微米级别空间分辨率，以及不同尺寸颗粒变化的实际红外吸收峰相较于理想吸收峰散射严重等问题，很难对样品进行有效的定性和定量分析。美国PSC公司推出的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage，得益于其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量等优势，有效解决了绝大多数环境微塑料样品光谱显微测试的问题。其显著的技术优势为:✔ 亚微米红外空间分辨率，比传统的FTIR/QCL红外显微提高~20倍；✔ 有效排除小尺寸样品散射伪影，极大提高样品测试范围，获得高质量红外拉曼分析图谱；✔ 非接触式，反射(远场)模式测量，对样品无污染，没有任何常见光谱失真。可快速匹配光谱商用数据库，获得样品种类结果；✔ 可升级亚微米同步红外+拉曼同步联用系统，在相同时间、条件、位置下获得相同空间分辨率的红外和拉曼光谱。非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mIRage近日，PSC公司将mIRage系统全新升级，即将发布FeaturefindIR功能。FeaturefindIR创新性的实现了微塑料和其他颗粒快速、自动化的光谱测量和化学鉴定，显著提高了实验效率，并为应用中大量样品的测量提供了基础，包括但不限于微塑料，缺陷污染和细胞分析，以及许多其他样品类型。mIRage升级系列将原有优势进一步拓宽：☛ 测试从亚微米到毫米范围内微塑料样品；☛ 红外拉曼同步，测量大量的微塑料和颗粒；☛ 测试系统自动搜索和检测粒子；☛ 自动测量和定位化学ID。升级功能新品发布会为使研究者更好的了解这一升级功能，美国PSC公司将举办升级功能新品发布会，发布会将由产品管理和营销总监Mustafa Kansiz博士主持介绍。此次发布会将主要介绍“FeaturefindIR”软件自动化工具如何在mIRage上对更具有生物学意义的微塑料颗粒（从小于500 nm到大尺寸(mm)）进行自动化、快速和准确的分析，规避传统FTIR/QCL和拉曼显微系统所见的明显缺陷，从而有效完成微塑料样品测试。同时，Mustafa Kansiz博士也将实时演示亚微米mIRage的featurefindIR功能，无论颗粒形状和大小如何，都将得到一致、无伪影的图谱，并使用交叉偏振可见光增强颗粒检测。敬请期待mIRage系统featurefindIR的详情发布！FeaturefindIR优势解析：【高效粒子数据收集】微塑料、颗粒和有机污染物有时很难在大量的一般污染物中发现。为了获得最大的灵活性，featurefindIR可以使用图像输入，以实现更准确和敏感的检测和定位。【自动测量和识别】一旦确定了颗粒的位置和大小，mIRage系统就会自动移动到所需测量位置，并执行快速、自动化的红外光谱测量。测量完成后，粒子信息汇总表将列出获得关键光谱的每个粒子的位置和特定尺寸。此表可以转移到featurefindIR μChemical ID报告中，也可以导出为CSV文件。【FeaturefindIR μChemical ID报告】FeaturefindIR μChemical ID报告将自动分析PTIR Studio文件中用户选择的所有光谱，并将它们与集成数据库中的参考光谱集相关联。对每个测量的频谱报告命中质量指数(HQI)，如果HQI高于用户设置的阈值，还会报告最佳匹配化学ID。在测量光谱和参考光谱之间显示覆盖层，颜色编码可用于评估光谱数量的视觉支持，特定塑料类型被分配特定颜色作为视觉辅助。此外，可以通过选择每个结果来进行定量检查，以显示与OPTIR参考匹配接近的详细光谱叠加。FeaturefindIR为研究人员提供了一种快速测量大量相关微塑料的自动化方案。不但提供了维度方面的信息，同时可以通过专用的μChemical ID数据库确定它们的化学ID。所有数据都可以通过CSV导出，以便根据需要进行进一步分析。FeaturefindIR通过提供识别微塑料类型的不同方法(如单波长成像和荧光图像)来提高测量效率,提供了从亚微米到毫米大小的微塑料研究完整解决方案。

[报告简介]在本次网络研讨会中，我们将讲述亚微米同步光热红外(O-PTIR)光谱和拉曼显微镜(IR+Raman)是如何在生命科学领域中应用和文章发表的，从组织到细胞，甚至单个细菌细胞。Kathy Gough教授(加拿大马尼托巴大学)将展示她近期发表的关于O-PTIR在胶原蛋白、肌腱和纤维分析上的新研究成果。在该研究中，偏振光被用于深入了解分子层次取向，从完整定向肌腱切片(在CaF2和玻璃上)和直径约500 nm的单个纤维中获得红外光谱和图像，以获得生物聚合物的次经过验证的互补化数据。原纤维红外光谱中酰胺I和酰胺II条带相比于完整肌腱较窄，且相对强度和条带形状均发生了改变。这些红外光谱代表了正常I型胶原原纤维在偏振光下的可信赖红外谱图，可作为未来胶原组织研究的基准来进行使用。[注册链接]PC端用户点击https://www.photothermal.com/webinars/报名 ，手机用户请扫描上方二维码进入报名[主讲人介绍]Prof. Kathy Gough，Department of Chemistry, University of Manitoba, Canada (加拿大曼尼托巴大学, 化学系)Kathleen M. Gough是加拿大曼尼托巴大学化学系教授、地理与环境系兼职教授，也是生物医学工程研究项目的核心成员。她是远场FTIR和O-PTIR振动光谱以及近场红外成像和拉曼显微镜的专家。她的研究领域从生物/生物医学研究(细胞和细胞核、脑组织、正常和损伤的心脏组织、正常和机械损伤的肌腱、真菌、酵母细胞、北海冰硅藻)到新材料(合成蜘蛛丝、用于伤口敷料的聚丙烯酸水凝胶、自消毒材料)。Kathy Gough教授开创了使用远场红外光谱层析成象技术并用于3 D可视化微观目标的先驱工作，立体像素分辨率可达1.1 µm3，并和其前博士生CFindlay (2017)共同拥有该。2017年，她被选为应用光谱学学会会员,同时也是临床光谱学和应用光谱学编辑顾问委员会成员。Dr. Mustafa Kansiz, Director of Product Management and Marketing, Photothermal Spectroscopy Corp. (PSC公司产品运营和市场总监)[报告时间]开始： 2021年1月21日 10:00 AM结束： 2021年1月21日 11:00 AM请点击注册报名链接，预约参加在线讲座[技术线上论坛]http://www.qd-china.com/zh/n/2004111065734

光谱技术是近代光学计量的重要分支，通过对物质光谱的探测、分析来获取物质的组成、结构、含量、运动状态等信息，具有非接触、范围广、多组分、灵敏度高、可连续实时监测等优势。这一技术目前已广泛应用于燃烧诊断、环境监测、工业检测、生物医学、航空遥感、目标探测、能源勘探等诸多领域。为进一步推动光谱技术的应用与融合，探讨我国光谱技术的发展趋势和远景目标，促进光谱技术和仪器的进步与创新，中国光学工程学会将于 2023 年5月7-9日在敦煌举办“第一届光谱技术及应用大会暨第九届中国激光诱导击穿光谱学术研讨会暨第六届燃烧诊断研讨会”。会议将邀请150余位光谱及其应用领域的知名专家参会，通过学术报告、海报展示、仪器设备展览等形式，就光谱技术的重要科学问题、仪器发展的关键技术问题、最新研究成果及发展趋势等问题展开研讨。主办单位：中国光学工程学会承办单位：中国光学工程学会西北师范大学协办单位：敦煌研究院中国科学院近代物理研究所上海理工大学中国科学院合肥物质科学研究院中国矿业大学支持单位：长春新产业光电技术有限公司长沙麓邦光电科技有限公司光谱时代（北京）科技有限公司北京镭宝光电技术有限公司国仪量子（合肥）技术有限公司埃德比光子科技（中国）有限公司成都诺为光科科技有限公司北京欧兰科技发展有限公司东方闪光（北京）光电科技有限公司奥谱天成（厦门）光电有限公司上海五铃光电科技有限公司上海尤谱光电科技有限公司深圳市唯锐科技有限公司大会名誉主席：庄松林 院士（上海理工大学）范滇元 院士（深圳大学）乐嘉陵 院士（中国工程院）陈良惠 院士（中国科学院半导体研究所）许祖彦 院士（中国科学院理化技术研究所）大会主席：田中群 院士（厦门大学）刘文清 院士（中国科学院合肥物质科学研究院）孙世刚 院士（厦门大学）王建宇 院士（中国科学院上海技术物理研究所）执行主席：董晨钟（西北师范大学王 哲（清华大学 ）蔡小舒（上海理工大学）阚瑞峰（中国科学院合肥物质科学研究院 ）周怀春（中国矿业大学 ）程序委员会（音序）：蔡伟伟、 蔡小舒、曹世权、陈军 、褚小立 、崔执凤、狄慧鸽 、丁洪斌、丁晓彬、董晨钟、董大明、董磊、 董美蓉、付洪波、郭金家 、郭连波、杭纬、 侯贤灯、侯宗宇、胡继明、 胡仁志 、贾云海、阚瑞峰 、 雷庆春 、李博 、李传亮 、李聪、李飞 、李华、李润华、李祥友、李晓晖 、林庆宇、刘诚 、刘冬 、刘飞、刘继桥 、刘木华、卢渊、陆继东、陆克定 、马维光 、马新文、马欲飞、 梅亮 、 敏琦、彭江波 、 钱东斌、任斌、 邵杰 、邵学广、 史久林 、舒嵘、苏伯民、苏茂根、孙对兄、孙兰香、田野、万福 、王茜蒨、王强、 王珊珊 、王圣凯 、王哲、王珍珍、吴涛 、 吴学成 、 吴迎春 、夏安东、 徐文江 、 许传龙 、 许振宇 、 闫伟杰 、 杨荟楠 、 杨磊、杨增玲 、 姚顺春、殷耀鹏、尹王保、于宗仁、俞进、袁洪福 、 张大成、张登红、张雷、赵南京、赵卫雄 、 郑培超、周怀春 、 周磊 、 周卫东、周骛 、 周小计、朱家健 、 朱香平专题分会1） 激光诱导击穿光谱及相关技术召集人：王哲 （清华大学 ）、 董晨钟 （西北师范大学 ）邀请报告：➢ 丁洪斌（大连理工大学） LIBS 基本物理过程及聚变能应用进展➢ 段忆翔（四川大学） LIBS 技术与仪器的发展历程 从实验室研发到现场应用➢ 郭连波（华中科技大学） 激光诱导击穿光谱基础、仪器及应用研究➢ 刘木华（江西农业大学） PRLIBS 对农产品品质信息分析能力提升方法研究➢ 马欲飞（哈尔滨工业大学） 小型化固体激光器➢ 舒嵘（中国科学院上海技术物理研究所） ）————“祝融号”火星车物质成分探测仪中的 LIBS探测与分析➢ 苏茂根（西北师范大学） 激光等离子体辐射、诊断与应用➢ 孙兰香（中国科学院沈阳自动化研究所） 矿浆成分 LIBS 定量分析方法与工业在线应用➢ 王茜蒨（北京理工大学） LIBS 技术在生物医药诊断监测中的应用研究➢ 王哲（清华大学） 激光诱导击穿光谱（ LIBS ）定量化理论方法及应用➢ 汪正 中国科学院上海硅酸盐研究所 基于微等离子体增强 LIBS 信号研究➢ 俞进（上海交通大学） 针对火星就位探测的激光诱导击穿光谱方法研究➢ 曾和平 华东师范大学 飞秒光丝非线性相互作用诱导击穿光谱➢ 郑荣儿（中国海洋大学） 深海 LIBS ：何去何从➢ 周卫东（浙江师范大学） 激光诱导空化气泡的演化及其对 LIBS 光谱的影响➢ 周小计（北京大学） LIB S 在定量应用中的探索研究2） 原子光谱与质谱召集人：侯贤灯 （四川大学 ）、 杭纬 （厦门大学 ）邀请报告：➢ 陈明丽（东北大学） LA ICP MS 对动植物组织中元素成像方法研究➢ 冯流星（中国计量科学研究院） 阿尔茨海默症计量溯源技术研究➢ 高英（成都理工大学） 基于钒的光化学蒸气发生及应用➢ 郭伟（中国地质大学（武汉）） 高精度 LA ICPOES/ICPMS 原位分析技术及古气候中的应用➢ 杭纬（厦门大学） 高电离电位元素的激光质谱分析技术➢ 侯贤灯（四川大学） 原子光谱分析研究➢ 胡斌（武汉大学） ICP MS 单细胞分析➢ 蒋小明（四川大学） 微型原子发射光谱仪的放电激发源研制➢ 刘睿（四川大学） 金属元素标记均相免疫分析➢ 吕弋（四川大学） 基于金属稳定同位素标记的生物分析研究➢ 邢志（清华大学） 高纯非导体材料纯度分析方法探索➢ 徐明（中国科学院生态环境研究中心） 利用 LA ICP MS 成像技术解析间充质干细胞负载金纳米颗粒的肿瘤靶向规律➢ 于永亮（东北大学） 适于微等离子体发射光谱分析的样品引入方式与接口➢ 郑成斌（四川大学） 碳原子发射光谱及其应用➢ 朱振利（中国地质大学（武汉）） 基于等离子体技术的锑元素与同位素分析方法开发3） 激光拉曼光谱与激光荧光光谱技术及应用召集人：任斌（厦门大学 ）、 胡继明 （武汉大学 ）邀请报告：陈建（中山大学）➢ 高亮（核工业西南物理研究院） 大气压等离子体活性物种激光诱导荧光定量诊断研究➢ 韩鹤友（华中农业大学）➢ 胡继明（武汉大学） 拉曼光谱在细胞分析中的应用➢ 谭平恒（中国科学院半导体研究所）➢ 杨海峰（上海师范大学）➢ 朱井义（中科院大连化学物理研究所）4） 光声光谱 与 TDLAS技术及应用召集人：马欲飞（哈尔滨工业大学 ）、 董磊 （山西大学 ）、 王强 （中科院长春光机所 ）邀请报告：➢ 陈珂（大连理工大学） 光纤光声传感技术及应用研究进展➢ 姜寿林（香港理工大学深圳研究院） 基于空芯光纤光热光谱法的宽波段多组分痕量气体检测技术➢ 黎华（中国科学院上海微系统与信息技术研究所） 太赫兹光频梳与双光梳光源➢ 李磊（郑州大学）➢ 刘俊岐（中国科学院半导体研究所） 中红外可调谐半导体激光器➢ 刘锟（中国科学院合肥物质科学研究院） 光声光谱多组分检测技术研究➢ 鲁平（华中科技大学） 光声探测技术及应用➢ 王福鹏（中国海洋大学） 基于吸收光谱的海洋原位气体传感技术研究和共性关键问题探讨➢ 王强（中国科学院长春光机所） 高灵敏、大动态范围的腔增强光声光谱气体传 感技术➢ 王如宝（北京杜克泰克科技有限公司） 基于光学麦克风光声光谱技术的环境空气 VOCs检测➢ 吴君军（重庆大学） 基于石英增强光声光谱的相变液滴局部蒸汽浓度表征➢ 许可（朗思科技有限公司） 基于石英增强光声光谱的超高灵敏度气体分析仪器➢ 姚晨雨（山东大学） 空芯光纤 Fabry-Perot干涉仪解调方法和光热光谱气体检测研究➢ 闫明（华东师范大学） 基于光梳的光谱测量技术及应用➢ 郑传涛（吉林大学）➢ 郑华丹（暨南大学） 新型石英增强光声光谱测声器5） 红外及太赫兹光谱召集人：邵学广（南开大学 ）邀请报告：➢ 陈斌（江苏大学） 低场核磁与近红外光谱联用分析仪的开发与应用探索➢ 陈孝敬（温州大学） 结合 Libs和线性回归分类对泥蚶重金属污染检测➢ 姜秀娥（中国科学院长春应用化学研究所） 仿生膜水合及其效应的红外光谱电化学研究➢ 兰树明（无锡迅杰光远科技有限公司） IAS在线近红外光谱分析仪器开发➢ 李晨曦（天津大学） 光谱成像与太赫兹光谱技术在食品检测中应用➢ 邵学广（南开大学） 近红外光谱分析中的化学计量学方法与应用➢ 夏兴华（南京大学） 等离激元增强红外光谱生化分析➢ 谢樟华（天津市能谱科技有限公司） 国产红外光谱仪的新机遇和新挑战➢ 臧恒昌（山东大学） 药品连续制造过程中近红外实时评价与放行技术的研究➢ 张良晓（中国农业科学院油料作物研究所） 油料油脂质量安全近红外快速检测技术研究➢ 周新奇（杭州谱育科技发展有限公司） FTIR光谱技术产品开发及其应用6） 超快及瞬态光谱召集人：夏安东（北京邮电大学 ）邀请报告：➢ 边红涛（陕西师范大学）——受限体系结构及超快动力学研究➢ 陈海龙（中国科学院物理研究所）——利用飞秒红外光谱实现二维材料准粒子带隙的非接触测量➢ 陈缙泉（华东师范大学）——表观遗传核酸分子的激发态动力学研究➢ 陈雪波（北京师范大学）——镧系化合物势能面交叉控制能量转移动力学研究➢ 丁蓓（上海交通大学）——蓝光受体BLUF域质子耦合电子转移机理➢ 勾茜（重庆大学）——微波光谱探测Diels–Alder环加成预反应中间体➢ 金盛烨（中国科学院大连化学物理研究所）——瞬态光谱技术及其在半导体材料研究中的应用➢ 兰鹏飞（华中科技大学）——阿秒激光与阿秒时间分辨测量➢ 李明德（汕头大学）——双键光开关分子纳米晶激发态顺反异构化机制及其超快动力学研究➢ 蔺洪振（中国科学院苏州纳米所）——和频光谱在电化学能源器件界面表征中的应用➢ 刘剑（北京大学）——路径积分刘维尔动力学和超快振动光谱的模拟➢ 马骁楠（天津大学）——新型有机发光材料中的激发态化学研究➢ 任泽峰（中国科学院大连化学物理研究所）——准二维钙钛矿的本征载流子动力学➢ 夏安东（北京邮电大学）——藻胆蛋白光谱红移机理：构象或激子耦合？➢ 吴成印（北京大学）——超快激光与物质相互作用的新型光源产生及应用➢ 吴凯丰（中国科学院大连化学物理研究所）——胶体量子点自旋超快相干操控➢ 杨延强（中物院流体物理研究所）——含能材料冲击响应的时间分辨拉曼光谱技术➢ 叶树集（中国科学技术大学）——光转换材料构效关系的超快光谱研究➢ 张春峰（南京大学）——分子光电材料的激发态动力学妍究➢ 张贞（中国科学院化学研究所）——气液界面超分子手性自组装动力学及手性传递分子机理➢ 郑俊荣（北京大学）➢ 郑盟锟（清华大学）——面向实现超冷的绝对基态锂锶分子的精密光谱测量➢ 周蒙（中国科学技术大学）——金团簇相干振动的超快光谱研究➢ 朱海明（浙江大学）——石墨烯-半导体界面超快光谱研究➢ 朱一心（杭州善上水科技有限公司） ——一种新型的水合氢离子及其生物功能初探7） 燃烧诊断召集人：蔡伟伟 （上海交通大学 ）、 彭江波 （哈尔滨工业大学 ）邀请报告：➢ 蔡伟伟（上海交通大学）——金属颗粒燃烧三维形貌、温度、速度测量方法研究➢ 超星（清华大学）——红外光频梳光谱燃烧流场多参数测量方法➢ 陈爽（中国空气动力研究与发展中心）——复杂流场光学诊断技术研究进展➢ 雷庆春（西北工业大学）——四维燃烧诊断：从技术到应用➢ 梁静秋（中国科学院长春光机所）——基于光谱技术的航空发动机涡轮叶片温度及燃气浓度反演研究➢ 林鑫（中国科学院力学研究所）——激光吸收光谱技术在固液火箭复杂燃烧场测量的应用探讨➢ 彭江波（哈尔滨工业大学）——高频PLIF燃烧流场测量及数据分析方法研究进展➢ 彭志敏（清华大学）——基于多光谱融合的热工过程气体参数测量理论及应用研究➢ 齐宏（哈尔滨工业大学）——基于主被动光学层析探测的碳烟火焰温度场与粒径分布场重建研究➢ 伍岳（北京理工大学）——跨界面三维层析技术的开发与优化➢ 武文栋（上海交通大学）——高温环境中激光诱导等离子体激发过程的能量吸收特性研究➢ 熊渊（北京航空航天大学）——高速背景纹影测量技术及其应用8） 环境监测召集人：陆克定 （北京大学 ）、梅亮 （大连理工大学 ）邀请报告：➢ 陆克定（北京大学）——典型光化学观测站中的光学测量技术与挑战➢ 梅亮（大连理工大学）——基于可调谐二极管激光器的大气环境激光遥感技术➢ 胡仁志（中国科学院合肥物质科学研究院）——大气HOx自由基探测技术研究及应用➢ 刘诚（中国科学技术大学）——卫星结合地面靶向遥感VOCs排放源➢ 楼晟荣（上海市环境科学研究院）——基于激光诱导荧光的城市大气OH自由基总反应性测量与应用➢ 韦玮（重庆大学）——腔增强红外光谱技术➢ 赵卫雄（中国科学院合肥物质科学研究院）——磁旋转吸收光谱法测量OH自由基➢ 郑海明（华北电力大学）——光谱技术在烟气汞连续监测中的应用方法研究9） 工业检测召集人：姚顺春 （华南理工大学 ）、袁洪福 （北京化工大学 ）邀请报告：➢ 陈达（中国民航大学）——气体可再生能源在线监测技术与装备开发➢ 褚小立（中石化石油化工科学研究院）——近红外光谱分析技术在炼油工业的应用➢ 董大明（国家农业智能装备工程技术研究中心）——水体污染的激光光谱探测方法-从智能传感器到仿生机器鱼➢ 李天骄（南京理工大学）——纳米材料光点火诊断与应用➢ 马维光（山西大学）——光学反馈线性腔增强吸收光谱技术及其应用➢ 杨荟楠（上海理工大学）——基于激光光谱技术的气液两相多参数同步测量及疾病前瞻性诊断研究➢ 姚顺春（华南理工大学）——激光诱导击穿光谱的煤质检测方法➢ 张志荣（中国科学院合肥物质科学研究院）——冶金、石化等工业领域的光谱检测技术及其应用➢ 张彪（东南大学）——基于光场成像的燃烧诊断技术研究