溴吡拉敏

据物理学家组织网11月20日报道，美国加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)研究人员研制的一种便携、准确、高灵敏设备，可嗅探出从炸药和其他物质发出的蒸汽。 　　研究人员使用微流体纳米技术设计的该探测器，能模拟隐藏在犬类嗅觉受体后的生物机制。该设备既对追踪特定蒸汽分子高度灵敏，又能明确将某一特定物质与相似分子区别开来。 　　研究人员表示，狗仍然是利用气味检测爆炸物的黄金标准。但就像人一样，狗也有状况好或坏的一天，也有疲累或烦躁的时候。新研制的设备有着与狗鼻相同或更高的灵敏度，反馈回计算机的数据可显示其检测到了何种类型的分子。 　　此项技术的关键在于融合了机械工程学和化学的原理。发表在本月《分析化学》上的该研究成果表明，该设备可检测一种化学名为2,4-二硝基甲苯的空气分子，这是TNT炸药散发出蒸汽的主要成分。人鼻无法探测到微量的这种物质，一直以来主要依靠嗅探犬跟踪此类分子。该技术的灵感就来自于生物学设计乃至犬类嗅觉黏液层的微尺度。 　　该设备能实时检测和识别浓度在1ppb(十亿分之一)或以下的某类分子，其特异性和灵敏度是无与伦比的。包装在一个指纹大小硅微芯片中的该设备，其底层技术结合了自由表面微流体学和表面增强拉曼光谱学，用以增强捕获和识别分子的能力。 　　一个微尺度流体通道最多能吸收和汇聚6个数量级的分子。蒸汽分子一旦被吸收进微通道，在激光激励下就与能放大其光谱特征的纳米粒子相互作用，装有光谱特征数据库的计算机就能识别捕获到的分子类型。研究人员表示，该项技术也能扩展到某些疾病的诊断或毒品检测等。

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蕾妮· 瓦林特(Renee Valint)的女儿谢尔碧(Shelby)在2000年出生时，看起来虚弱无力，就如同一只耷拉着的布娃娃。谢尔碧学着走路和说话，但学得非常慢，错过了儿童发展的重要阶段。到4岁时，她还只能坐在轮椅上。到五年级时，她开始要用电子语音设备与人交流。绝望无助的蕾妮把女儿从菲尼克斯带到明尼苏达州罗切斯特的梅奥诊所(Mayo Clinic)，进行最后一周的检查，并与美国最好的一些医生讨论病情。 　　&ldquo 他们都把手一摊，说：&lsquo 我们不知道她出了什么问题。&rsquo &rdquo 蕾妮说道，&ldquo 那时，她已经动都动不了了。我给她洗澡，给她喂饭。她甚至无法咀嚼吞咽。我不得不给她喂流质食物，这样她才能够吞下去，不会被噎着。这就像是一场噩梦。真是噩梦。我们没有其他地方可去了。&rdquo 　　但后来，菲尼克斯转基因组学研究所(Translational Genomics Research Institute)的医生们利用一项新技术&mdash &mdash DNA测序&mdash &mdash 来检查谢尔碧的基因。根据检查结果和其他发现，他们猜测用于帕金森综合症患者的补充多巴胺类药物可能会对她有效果。三个月后，谢尔碧从轮椅上站了起来。第二天，她步行上学，此后再也没有用过轮椅。现在，她喜欢上了跳舞。 　　像这样的故事正在创造DNA测序仪器市场的爆炸式增长。大型癌症中心把这类设备当作为那些没有其他希望的患者选择治疗药物的标准途径。如今，只需要一小瓶母亲的血液，DNA测序设备就能筛查胎儿的唐氏综合症等疾病和其他健康状况。它们正在取代更加昂贵的老式基因检测方法。 　　变化正以极快的速度到来。有多快?具有传奇色彩的英特尔(Intel)联合创始人兼董事长戈登· 摩尔(Gordon Moore)在1965年担任研究员时提出了一个愿景，结果推动了上世纪80和90年代的PC革命。摩尔认为，集成电路板上的晶体管数量将每两年翻一番。这不是科学定律，而是意愿&mdash &mdash 它是工程师们奋斗的目标。 　　但在过去的13年里，DNA测序费用的下降速度是摩尔定律的1,000倍，从每个人类基因组1亿美元降到了仅需1,000美元。 　　Illumina CEO 杰伊· 弗拉特利 　　只有一件事情比测序革命的发展速度更加令人惊讶，那就是这场革命的受益者是一家公司&mdash &mdash 位于圣迭戈的Illumina。这场大发展的大部分功劳可以归功于一位企业家，他就是该公司首席执行官杰伊· 弗拉特利(Jay Flatley)。Illumina在八年前成为占据主导地位的DNA测序设备制造商，尽管遭遇了几个资金雄厚的竞争对手发起的挑战，但该公司仍然保持了80%的市场份额。 　　自从2008年以来，Illumina的销售额和利润双双增长了147%，分别达到了14.2亿和1.25亿美元，股价上涨了617%，市值为230亿美元。 　　&ldquo 我们有专人对市场规模进行预测。&rdquo 61岁的弗拉特利说，&ldquo 到目前为止，我们做到的所有事情都表明，在我们5或10年的投资期内，如果我们依然是测序市场上的领头羊，那么我们的投资回报将比其他任何公司都要高得多。&rdquo 　　麦格理证券(Macquarie Securities)预测，DNA测序市场的规模将扩大10倍，达到230亿美元。Illumina正在大规模招兵买马并扩大生产，以使其能够每年生产出价值50亿到100亿美元的DNA测序设备。 　　&ldquo 一家公司拥有80%到90%的市场份额，而且正在以无人可及的速度推动技术的发展。这种事情非常罕见。&rdquo ARK投资管理公司(ARK Investment Management)首席投资官凯瑟· 伍德(Cathie Wood)说，&ldquo 这只股票还处于萌芽阶段。我知道这听起来有点疯狂，因为该公司市值已经超过200亿美元，但事实确实是这样。&rdquo 　　Illumina的故事并非源于改良的创意或者独创性的发现，而是坚持不懈、近乎完美的执行。这种执行完全可以追溯到首席执行官弗拉特利设定的调子。他是斯坦福大学培养出来的工业工程师。&ldquo 我不是科学家。&rdquo 弗拉特利说，&ldquo 坦白讲，我加入Illumina不是为了让我们作出科学突破，而是为了让我们打造出优秀的产品并尽快推向市场。&rdquo 　　弗拉特利这个人和蔼亲切，但少点情趣。他坐在隔间里，因为他不喜欢办公室。他穿着蓝色衬衫，领口敞着。他没有把改变世界这种激动人心的话挂在嘴边。就连他进行首次测序时的基因组也显得如此乏味无趣。最有意思的地方在于，他带有一个家族性寒冷型自身炎症综合征(Familial Cold Autoinflammatory Syndrome)的致病基因，在他身上表现出了这样的症状：他小时候会因为天气寒冷而长皮疹。但由于对执行的专注，他或许是生命科学行业甚至所有行业里最高效的首席执行官之一。 　　Illumina成立于1998年，当时的公司没有任何产品，就连原型都没有。公司创始人把弗拉特利招致麾下，因为他成功地以3亿美元的价格将他的上一家公司分子动力(Molecular Dynamics)出售。 　　那时，Illumina不是为人体DNA的每个碱基测序&mdash &mdash 那时每个人的费用高达3.6亿美元&mdash &mdash 而是迅速地对个别基因生成快照。另一家公司昂飞(Affymetrix)利用其DNA微阵列将那个市场占为己有。DNA微阵列又称基因芯片，是带有特定基因配型的微小玻片。这项技术利用了以下事实：DNA的四个碱基&mdash &mdash A(腺嘌呤)，G(胞嘧啶)，T(鸟嘌呤)，C(胸腺嘧啶)&mdash &mdash 以特定方式配对(A和T配对，G和C配对)，形成两条反向链。比方说，如果血液中有一条反向序列，它就会粘贴在像Velcro这样的基因芯片上。但Illumina有一个更好的办法：把DNA置于珠子而不是平面拨片之上。珠子的表面面积更大，拥有更好的信噪比，该公司希望藉此获得更加准确的结果。 　　在基因概念股大热期间，弗拉特利募集了1亿美元。他确保Illumina在其合作伙伴爱普拜斯应用生物系统公司(Applied Biosystems)&ldquo 打瞌睡&rdquo 时拥有后备计划。爱普拜斯是当时处于领先地位的DNA测序设备制造商。弗拉特利还与员工保持私人接触，坚持给每位员工写生日贺卡，直到Illumina在2006年招入第500位员工为止。 　　他还下大力气确保他招募到合适的人与他共事。他甚至炒掉了联合创始人、首席科学官安东尼· 恰尼克(Anthony Czarnik)。恰尼克说，弗拉特利之所以解雇他，是因为他患有临床抑郁症 他在2002年起诉公司，并赢得了720万美元的赔偿判决(占到当时Illumina年度净亏损的20%)。弗拉特利说，这是他职业生涯的最低谷。 　　在围绕着人类基因组计划的泡沫破裂后，投资者对基因概念股失去了信心。2003年，经复权调整，曾经高达22美元的Illumina股价跌至1美元以下。但那时，Illumina改进了其设备的化学和光学性能，使其基因芯片的准确性超过了昂飞公司。2006年，Illumina的销售额为1.84亿美元，而昂飞公司为3.55亿美元。第二年，Illumina成为最大的基因芯片制造商。如今，该公司的基因芯片被所有人加以使用，包括养牛的牧场主(处于繁殖目的)和加州山景城的基因检测公司23andMe。昂飞公司则面临亏损，市值仅为6.5亿美元。 　　但弗拉特利这时候已经对基因芯片的未来产生了质疑。基因芯片始终只是快照，只能用来寻找一个基因的一个特定序列。要是为一个基因甚至一个人的所有碱基进行测序的费用即将降低，这该怎么办呢?康涅狄格州布兰福德的454生命科学公司(454 Life Sciences)已经研发出了一种DNA测序仪，有望以25万美元而不是1亿美元的价格为个人全基因组进行测序。弗拉特利对董事们说，Illumina可以躺在功劳簿上数钱，但衰落终会来临。 　　他的解决办法是大规模的收购。2007年初，弗拉特利拿出价值6亿美元的股票&mdash &mdash 三倍于Illumina的年销售额&mdash &mdash 收购了Solexa公司。后者拥有一种实验性DNA测序仪，可以将DNA打断成微小的碎片并重组，然后用计算机进行破译。这笔交易是一次突破。到2008年，集成了这种新技术的Illumina设备能够以仅仅10万美元的价格为个人全基因组进行测序。 　　与此同时，很多资金雄厚的竞争对手，包括销售额达到40亿美元的生命技术公司(Life Technologies)和从私人投资者及公开市场筹集到5.7亿美元的初创企业太平洋生物科学公司(Pacific Biosciences)，都试图赶上Illumina，但均以失败告终，甚至连其衣角都没有碰到。生命技术公司的原创技术曾在一段时间内很有竞争力，但未能与时俱进。太平洋生物科学公司点燃了利用激光来进行DNA测序的希望，但这项技术的错误率太高，无法与Illumina的效率相比。 　　&ldquo 那时，没有任何人能够威胁到他们的领先地位。&rdquo 马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的遗传学家丹尼尔· 麦克阿瑟(Daniel MacArthur)说，&ldquo 在我所处的领域里，几乎所有变革性的进步都来自于使用Illumina的技术。该公司取得了令人惊人的成就。&rdquo 　　Illumina的进步是如此之快，以至于常常令对手们猝不及防。弗拉特利回忆起了2010年与454生命科学公司创始人乔纳森· 罗森伯格(Jonathan Rothberg)会面的情景。当时，罗森伯格向他展示了一种基于半导体技术的桌面DNA测序设备，不仅体积更小，而且价格仅为5万美元，只相当于Illumina设备单价的十分之一。(罗森伯格是2011年《福布斯》杂志的封面人物。)弗拉特利问他，谁是他的竞争对手。&ldquo 我们没有竞争对手。&rdquo 罗森伯格对他说，&ldquo 这款产品将使世界意识到这种架构是真的。&rdquo 　　这听起来很棒，但就在罗森伯格于2010年推出该产品几周后，Illumina便发布了具有价格竞争力的仪器。弗拉特利的团队从2008年开始就一直在研发这款设备，虽然生命技术公司以7.25亿美元的价格收购了罗森伯格的初创公司，但仍然无法跟上Illumina的前进步伐。&ldquo 执行比什么都重要。&rdquo DNA测序关键技术的发明者、现任Illumina首席技术官的莫斯塔法· 罗纳吉(Mostafa Ronaghi)说。 　　瑞士制药巨头罗氏(Roche)发现Illumina不可战胜，因为罗氏自己的DNA测序业务也沦为可有可无的角色。2011年12月，该公司总裁弗朗茨· 胡默(Franz Humer)与弗拉特利会面，明确无误地告诉后者，他将收购Illumina。他说，他更倾向于友好收购。 　　弗拉特利大吃一惊。最终，他和董事会认为罗氏的57亿美元报价过低。在Illumina首席财务官马克· 斯塔普利(Marc Stapley)上任的第一天，罗氏便展开了敌意收购。&ldquo 我看到那个十年来带领公司不断发展的人坚定不移地说，&lsquo 我们会做那些最有利于股东的事?&rsquo &rdquo 斯塔普利说。 　　Illumina的银行家们告诉弗拉特利，被罗氏收购只是时间问题：近期收购生物科技领头羊基因泰克(Genentech)的交易证明罗氏从不退缩。但弗拉特利得到了股东们的支持。Illumina第三大股东摩根士丹利(Morgan Stanley)的杰森· 扬(Jason Young)说，他不会出售，无论价格多少。机构股东服务公司(Institutional Shareholder Services)也支持Illumina。最终，罗氏不得不放弃。&ldquo 感谢上帝，我们拥有了不起的支持者，&rdquo 弗拉特利说，&ldquo 在某些方面来说，这是件好事。尽管他们很有钱，但手没有那么长，所以他们早早地放弃了。&rdquo Illumina现在的市值是罗氏所报价格的四倍。 　　罗氏退缩了，而弗拉特利则向新市场挺进。科学家们发现，通过计算孕妇血液中的DNA标记数量，可以诊断出胎儿异常情况，包括唐氏综合症。2013年1月，Illumina收购了Verinata Health公司。Illumina认为，Verinata Health拥有该领域最宝贵的知识产权。分析师们说，虽然产前血液测试的销售额已经达到3亿美元左右，但在全球范围内有望达到30亿美元。 　　一年后，Illumina实现了期待已久的里程碑：该公司推出了X10，这款产品能够为个人全基因组进行高精度测序，费用仅为1,000美元，其中包括折旧费。这又是通过在化学成分方面来之不易的渐进式改进实现的。一点点的进步累积起来就是一大步。该产品的价格为100万美元，每次必须购买10台或以上，但这也意味着科学家们可以不再局限于仅仅研究几千名患者的基因组。&ldquo 这些工具使我们可以为一万、两万乃至三万人测序。&rdquo 哈佛-麻省理工博德研究所所长埃里克· 兰德尔(Eric Lander)说。该研究所购买了14台。在一家名叫人类寿命(Human Longevity)的新公司里，克雷格· 文特尔(Craig Venter)购买了20台X10，用来探索衰老的奥秘。亿万富豪陈颂雄(Patrick Soon-Shiong)和在西海岸拥有34家连锁医院的普罗维登斯医疗系统公司(Providence Health System)购买了10台，用于分析他们每年新收治的2.2万名癌症患者的基因。 　　麦利亚德基因公司(Myriad Genetics)和基因组医疗公司(Genomic Health)等老一辈基因检测公司转而使用Illumina的设备。新来者则希望颠覆这些市场。基因组医疗公司创始人兰迪· 斯科特(Randy Scott)创建的Invitae公司将向患者提供3,000种基因检测中的任何一种(或者所有)，统一收费1,500美元。位于旧金山的Counsyl公司正利用X10来提供遗传性癌症基因和潜在疾病的检测。 　　最大的商机在于癌症检测，这可能成为110亿美元的全球市场。以60岁的希瑟· 弗尔维尔(Heather Follweiler)为例。她在越南和柬埔寨度假期间开始头痛，然后在移动左边身体时出现困难，回家后病情复发。凌晨两点的紧急CAT扫描发现她的脑里有一颗肿瘤，是从其他地方转移而来。医生们摘除了这颗肿瘤。 　　但后来，弗尔维尔这位退休的金融服务专业人士发现，在她的肠道里又有一颗肿瘤。医生们给她做了手术，但发现肿瘤太大，无法摘除，只能打发她回家。&ldquo 那时我基本上已经放弃了。&rdquo 她说。但她的一位医生把肿瘤样本送到了基础医学公司(Foundation Medicine)。这家得到了比尔· 盖茨(Bill Gates)和谷歌风投(Google Ventures)支持的初创企业，利用Illumina的测序设备来确定236个基因的突变位置，这可以为直接的药物治疗提供帮助。经过检测后，医生让她服用辉瑞(Pfizer)的抗癌药物Xalkori，此后她的的肠道肿瘤不见了，这种状态已经保持了一年多。&ldquo 我觉得自己的身体与两年半前没有什么不同了。&rdquo 她说道。 　　癌症关系重大，以至于弗拉特利花费数月时间说服美国国家癌症研究所前所长理查德· 克劳斯纳(Richard Klausner)担任Illumina的首席医疗官。在一次聚餐时，克劳斯纳为Illumina的未来勾勒了一幅蓝图。他以为自己只是在提供建议。但最后弗拉特利对他说：&ldquo 这正是我们的目标，可是我无法带领公司实现这个目标，但你可以。&rdquo 　　克劳斯纳说，下一个重大的机遇将是识别肿瘤细胞或者少量血液里的DNA，这样就能通过血液测试而非CAT扫描对癌症患者病情进行监测(Illumina的客户Sequenta就在对某些血癌做这样的事情)。以后有可能利用血液测试来筛查癌症，从而可以及早发现这种疾病。同时，克劳斯纳正在找机会与医疗保险商合作，以证明与大多数的医疗技术不同，改善的DNA测序诊断率实际上能够减少而不是增加医疗费用。病症的诊断方法常常会沦为大宗商品，但克劳斯纳相信DNA测序不会。 　　如今，Illumina的竞争对手变得更多了：曾经的合作伙伴、位于英国牛津的牛津纳米孔公司(Oxford Nanopore)一直在宣传如同优盘般大小的测序仪 罗氏以3.5亿美元的价格收购了山景城的另一家初创公司吉尼亚科技(Genia Technologies)。但弗拉特利相信，Illumina的业务(不仅包括设备，还包括处理基因数据的软件)将使该公司难以被击败。 　　很难不同意他的看法。个人DNA测序的费用如今还不到14年前弗拉特利开始执掌Illumina时的十万分之一。Illumina希望进一步降低费用。首席技术官罗纳吉说，到目前为止，每当测序费用下降五到十倍，市场就会被颠覆一次。他预计，DNA测序设备的价格可能降至1万美元(目前Illumina的中端设备售价为25万美元)，这将带来全新的市场和疗法。弗拉特利说：&ldquo 就DNA测序技术在今后三至五年的走向而言，我们的路线图相当激动人心。&rdquo

[提要] 一年要尝试闻上千遍臭气样品，闻的臭气能装下180个2.5升可乐瓶子，他们就是靠鼻子来“吃饭”的嗅辨师，也被通俗称为“闻臭师”。”温丰功给记者算了一下，他们一年多则做200次恶臭测定实验，少则做100次，按照每年100次实验计算，每人每次要轮流闻9个3升装气袋子，一年折算下来，闻的气体能装下180个2.5升可乐瓶子。 　　一年要尝试闻上千遍臭气样品，闻的臭气能装下180个2.5升可乐瓶子，他们就是靠鼻子来“吃饭”的嗅辨师，也被通俗称为“闻臭师”。近日，记者走近这些用鼻子监控岛城生活环境的群体。 　　■难忘事 　　第一次闻的是汗臭味 　　2003年8月份，烟台小伙子温丰功大学毕业后到青岛市环境监测中心站工作。两个月后，从不喜欢抽烟的他被单位选派到省环境监测中心站培训考试，那时候他才知道“嗅辨师”这个新名词。 　　“我们要分清楚5种标准臭味，分别是花香、汗臭、甜锅巴、成熟水果、粪臭气味。”温丰功还记得当时考试的情景，主考人把5条无臭纸中的3条一端浸入无臭液1厘米，另外两条浸入标准臭液1厘米，然后将5条浸液纸间隔一定距离平行放置，同时让被测者嗅辨。“我还记得，我当时闻出来的第一种气味是汗臭味，后来是花香味，最后这些气味全都闻出来后，考试才算合格。”温丰功说，这些无臭液和标准臭液是用液体石蜡来当溶剂，短时间闻出5种气味不算容易，不过自己从不抽烟，鼻子比较灵敏从而轻松过关，成为青岛第一个“闻臭师”。 　　“现在仪器有很多，怎么还需要靠鼻子来分析臭气呢?”记者提出这个问题，温丰功笑着说，现在的嗅辨仪只能测到硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、氨等8种典型的恶臭污染物，而大家闻到的恶臭经常是多种气味混合在一起的，这个就需要更为灵敏的人鼻来判定。温丰功介绍，恶臭是个综合性的概念，一切刺激嗅觉器官，引起人们不愉快的损害生活环境的气体物质都称为恶臭，甚至香过头了的气体也属于恶臭。 　　■细小事 　　每次测定他先闻原气 　　作为市环境监测中心站资格最老的“闻臭师”，温丰功每次做恶臭测定时都要第一个闻采集来的原气，不管臭到什么程度，然后再经过稀释后让其他同事一起来闻气做分析。“我干了9年了，闻的臭气也有很多，应该稀释到什么倍数，多少清楚一些，所以每次让我先来闻原气。”我国的实验室恶臭测定使用的是三点比较式闻臭法，每次闻气必须有6人来闻气袋里的臭气，每个人要闻3组气袋，每次稀释程度不同，直到闻不出来臭味为止。 　　记者在市环境监测中心站实验室里见到了这种3升装气袋，18个气袋子要分成6组，每个袋子上都带有A、B、C编号，每组中有两袋子充的是用活性炭净化的空气，另外一袋子是稀释后的臭气。温丰功和两名同事给记者演示了闻气的方法，3名“闻臭师”分别取下气袋上通气管的塞子，右手轻拍气袋，每个闻了 10秒钟。对气袋里的气体比较，他们要各自独立挑出有味气袋，全体嗅辨结束后，再进行下一级稀释倍数实验，每一次分析要进行三次闻气。“我们一个样品实验下来，至少需要一个小时时间，然后对这些数据进行统计分析，最终计算出臭味是否超标。” 　　温丰功给记者算了一下，他们一年多则做200次恶臭测定实验，少则做100次，按照每年100次实验计算，每人每次要轮流闻9个3升装气袋子，一年折算下来，闻的气体能装下180个2.5升可乐瓶子。 　　■难受事 　　闻到恶臭头晕目眩 　　温丰功说，现在“闻臭师”的工作范围很广，除了工厂治污验收，还要测定一些固定污染源。“经常闻一些臭气，会不会损害自己的身体呢?”记者问。温丰功说，除了原气外，其他测定的都是稀释之后的臭气，每次只是轻轻闻一下，因此对闻臭师的身体影响不大。“嗅辨只是我们的一种工作，我们平常还要做其他大量的检测工作，并不是每天要闻很多臭气。”此外，闻臭时他们会采取一些保护措施，不能直接凑到气袋上闻，要跟鼻子有点距离，然后轻轻扇动让臭味飞到鼻子里。 　　记者了解到，即便这样，前几年有一次在给一家垃圾场的臭气做恶臭测定时，还是让温丰功难受得吃不下饭。“那个垃圾场渗沥液散发的原气掺有海产品腐败、蔬菜腐烂等多种臭味，特别熏人，我闻了一点后就感觉头晕恶心，后来稀释了100倍才好一些，不过当天的午饭我没有吃下去。” 　　温丰功告诉记者，他们做出来的恶臭测定结果是具有法律效力的，环保部门要根据结果来责令有关企业作出整改措施。温丰功告诉记者，恶臭已经是我国主要污染之一，农贸市场、垃圾场、厕所、下水道等也是产生源。 　　■有趣事 　　臭味也能变成香味 　　“有时候，我们也能闻到香味，那是臭气稀释后散发出来的。”温丰功说，一些恶臭在稀释到一定程度会变成香味。前两年，在给一家工厂的废气做恶臭测定时，刚开始还是臭味，到后来稀释到1000倍时，这种臭味就变成了一种淡淡的香味了，可能是应了哪句 “物极必反”的说法吧。 　　温丰功告诉记者，严格意义上的“臭”包括日常生活中的臭气和香气。通常情况下，不管是什么气体，超过正常值的20倍就是污染。有些香气浓度超高后，气味会比一般的臭气还难闻。 　　■禁忌事 　　不能抽烟不能化妆 　　闻臭师不是件好差事，工作禁忌也不少。温丰功说，由于工作的特殊性，“闻臭师”这种职业并不是所有人都能胜任，从2003年以来参加考试的人群中，只有不到六成人过关。男的不能抽烟，女的不能化妆，还不能有呼吸道疾病，年龄要在18岁到45岁之间。 　　“要是有鼻炎的话，就不能担任这个工作，还有感冒期间也不能参加分析工作。”温丰功还告诉记者，根据规定，在需要监测的前一天以及监测过程中，闻臭师不能感冒，不能使用带有香味的物品，如化妆品、洗发水、沐浴液、香皂等，饮食也需要注意，不吃辛辣的、油炸的食品，葱、姜、蒜、辣椒等调味品更不能沾边。“工作时不能抽烟喝酒，是不是有些痛苦呢?”记者问。温丰功说，平常自己不抽烟，也不怎么喝酒，连吃火锅时都不吃香辣锅。“这是工作，我们做的工作跟岛城千家万户密切相关，这点小付出是值得的。” 　　温丰功说，站里的环境监测有很多项任务，恶臭测定只是其中一项监测，他的工资在3000元以上。9年来，市环境监测中心站的“闻臭师”已经发展到了近20人，其中六成是女性。记者了解到，由于人的嗅觉会随着年龄的增长减退，闻臭师拿到证书后，并不是终身制，还需要每隔三年重新检测一次，合格后方能在下一个三年周期内担任“闻臭师”。记者 陈勇 摄影报道 　　■相关链接 　　靠鼻子“吃饭”的人 　　除中国之外，美国、英国、荷兰、比利时、日本等国家也设有“闻臭师”职业。美国“闻臭师”每天穿行在熙熙攘攘的人群中，闻他人身体散发出的异味，为人体体味研究实验提供详细的资料。荷兰“闻臭师”分布在工业区及居民区边缘的小屋，不时将头伸出窗外，嗅闻空气中是否有令人讨厌的气味，以便及时控制大气污染。日本“闻臭师”大多专门闻公共厕所，一旦臭味超标，就责成厕所管理员限时除臭。据了解，东京环保当局招募的“闻臭师”在地铁、车站、公厕等发现异味，可立即向环保当局报告，以责成专人限时除臭。从事这项工作的人员月薪可高达50多万日元，约合人民币3.8万元。

前不久，美国奋进号航天飞机为国际空间站送去一个电子鼻。它可以“嗅”出空间站内空气中的危险物质，保护宇航员的健康和安全。2008年12月9日，国际空间站宇航员把这个鞋盒大小的电子鼻安装到乘员舱内，开始为期6个月的试运行。如果证明确实有效，电子鼻今后还将应用于宇航员重返月球等其他载人空间探索项目。 　　不仅在航空领域，电子鼻从20多年前诞生至今，以其快速、简单、客观和廉价的特点，在食品加工、环境监测、公共安全和医学诊断等诸多领域得到应用。记者就此采访了《基于嗅觉模型的电子鼻仿生信息处理技术研究进展》(《科学通报》2008年第22期)一文的第一作者、浙江大学工业控制技术国家重点实验室教授李光。 　　源于生物嗅觉 　　电子鼻研制的灵感来源于生物嗅觉，是对其结构和功能的模仿。“生物体经过千万年演化后，形成了极其精巧的结构和完美的功能，比如其快速、高效、经济和可靠等性能是目前多数人工机器无法达到的。”李光说：“工程界应该自觉地学习生物体，从大自然中寻求新思路、新原理和新理论。” 　　电子鼻最早可以追溯到1962年Seiyama发现了二氧化锡的气敏特性，但直到1982年Persaud等人在Nature杂志上第一次提出以阵列思想来识别几种简单气体，标志电子鼻的诞生。 　　20多年来，电子鼻从理论到技术都有了很大发展。李光介绍，在气敏传感器方面，科研人员研制出了不同传感原理和制作工艺的气敏传感器，如现在常用的有金属氧化物半导、石英晶体微天平、导电聚合物、声表面波等，极大地丰富了气味信息的获取途径。作为电子鼻智能化单元的模式识别算法，也引入了各种各样的方法，包括常见的主成分分析和各种人工神经网络与专家系统。 　　李光说：“最近几年，在传感器领域的国际最著名期刊之一Sensors and Actuators上，关于电子鼻及相关技术的报道也急剧增多，由此也可以看到学术界对该领域的研究越来越重视。” 　　人工嗅觉系统 　　电子鼻不仅仅是一种传感器。李光解释说，“电子鼻”这个术语存在两面性，一方面有自明性，顾名思义，而另一方面也往往容易产生误解，缩小了它的结构范围。“确切地说，电子鼻是人工嗅觉感受器(传感器阵列)加人工脑(信息处理算法)，前者负责‘嗅’，后者负责‘识别’，所以称之为人工嗅觉系统更贴切。” 　　一个人工嗅觉系统通常由3个部分组成：气敏传感器阵列、信息采集电路和模式识别算法。挥发性气味与多个气敏传感器反应，将样品的化学信号转换成电信号,然后经过一系列信号调理、基线校准等预处理过程，获取该样品所对应的综合“指纹”信息，再从中提取合适的特征输入到特定的模式识别算法，最终完成对样品的定性或定量辨识。 　　与人类的嗅觉系统相比，电子鼻气室内的气敏传感器阵列相当于鼻腔上的嗅上皮，具有交叉敏感的化学传感器则相当于对多种气味分子敏感的嗅神经元，其作用都是将气味的化学信息转换为电信息 预处理的功能类似于嗅球内信号的整合与增强 模式识别原理，特别是人工神经网络方法，则在一定程度上模拟了大脑皮层信息编码、处理和存储等过程。 　　“电子鼻的灵敏度一方面取决于所用气敏传感器的灵敏度，比如说用日本Figaro公司的TGS气敏传感器一般达到几十甚至上千ppm(百万分之一)级别，而用一些SAW型传感器则可以达到ppb(十亿分之一)级别。”李光说：“此外，电子鼻本身一些算法可以提高检测的灵敏度，例如Pearce等人提出的嗅神经元——丝球体汇聚模型，采用嗅觉系统的实际功能削弱信号中的无关噪声，提高检测灵敏度。” 　　目前，电子鼻研制的两个关键技术仍须进一步深入研究。李光指出，一方面要开发性能优良的气敏传感器构建阵列，另一方面还需要强大的信息处理算法来处理这些信息。李光说：“传感器在灵敏度、寿命、功耗、使用方便性等方面各有优劣，在这些方面有大量的科研工作者在努力。而在信息处理算法上，尽管提出的方法很多，但各自局限性很大，且一般只能针对特定的识别任务，根本无法和人类大脑比拟。” 　　应用前景诱人 　　电子鼻具有快速、简单、客观和廉价的特点，在食品加工、环境监测、公共安全和医学诊断等诸多领域都有很大的潜在应用前景。 　　某些疾病比如糖尿病、肺癌、消化道疾病等，因引起病人体内生物化学变化而产生独特气味，此外一些引起疾病的细菌本身就有独特气味，使得健康人和患者的气味存在微妙的不同，但是这些气味对普通人来说是很难觉察的。 　　“用电子鼻可以做到。”最近，Mohamed等人应用电子鼻分析尿液气味，经过数据评估来预测2型糖尿病，其正确率高达96%。美国食品及药物管理局(FDA)已经审批通过一种检测尿路感染的电子鼻，而其他一些医用电子鼻也在等待获批。 　　目前国外已经有数十家公司对电子鼻进行了商业化开发，例如Alpha MOS公司的FOX系列、Technobiochip公司的LibraNose、Electronic Sensor Technology公司的zNose和AIRSENSE Analytics公司的PEN系列等。 　　国内有一些公司在代理电子鼻产品，销售对象一般是大学、研究机构，供其用于应用型研究或对电子鼻产品所带的模式识别算法进行二次开发。但据李光所知，在工农业生产或者医疗诊断的实际场合，还没有真正应用起来。 　　李光说，一方面由于这些国外电子鼻产品的价格非常高，并没有达到电子鼻廉价的优点 另一方面，电子鼻产品的性能还没有达到实际应用的水平，电子鼻产品的市场还没有培育起来。比如说医疗诊断，一种诊断手段要得到一线临床医生的认可需要很长时间，不仅包括产品自身的可靠性，还包括一些必要的准入程序。 　　尽管如此，李光相信，随着学术界和科技界的共同努力，电子鼻作为一种辅助诊断工具，在不久的将来就可以在医院见到 同时，在广受重视的食品安全方面，电子鼻应该能发挥它的功用。“电子鼻的前景还是很诱人的。”李光说。 　　李光的实验室在电子鼻方面正在进行两项研究。一是气敏传感器的研究，由于金属氧化物气敏传感器功耗大，无法做到便携式、手持式产品的低功耗要求，他们的工作现在主要把重点放在石英晶体微天平QCM型传感器上，用功能材料学的方法制备纳米敏感膜，进行气敏研究。二是在模式识别算法上作一些改进，与美国加州大学伯克利分校的Freeman教授合作多年，开展嗅觉神经网络的仿生应用研究。 　　另外，李光介绍，他们实验室刚申请到一个国家自然科学基金项目，准备用昆虫触角的传感功能来弥补现有气敏传感器的不足。“这个想法在国际上非常新颖，但也面临很多挑战。但是我，包括我的研究生对这方面都兴趣盎然，很乐意作一些被别人看来比较‘另类’的研究。”

“我们开创了受激拉曼光热成像[1]这个全新的方向，这是化学成像领域的一个新突破，这项技术未来一定会发展成为能够被广泛应用的产品。”美国波士顿大学程继新教授如是说。图丨程继新（来源：程继新）在这次研究中，程继新团队利用一种新的物理机制，即受激拉曼本质上是一个化学键振动吸收过程，吸收的能量变成热形成焦点局部升温，升温改变焦点周围样品的折射率。由此，他们开发出受激拉曼光热（Stimulated Raman Photothermal，SRP）显微镜。该技术突破了此前受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）成像的检测极限，将调制深度提高了 500 倍，极高的调制深度为更高灵敏度的检测奠定了基础。那么，与 SRS 相比，SRP 有哪些不同呢？具体来说，SRS 显微镜直接测量光被吸收后强度的变化，并提供光谱和空间信息；而 SRP 显微镜则是测量由样品热膨胀引起的光散射或由热透镜引起的折射，观察样品本身的温度、折射率等变化，进而提供光谱和空间信息。化学成像技术能够“追踪”细胞中的分子信息，但该领域最大的瓶颈之一是灵敏度。SRS 显微镜在揭示复杂系统中的分子结构、动力学和耦合方面显示出巨大的潜力。然而，由于其较小的调制深度和脉冲激光的散粒噪声，SRS 的灵敏度难以突破毫摩尔级，这导致其无法对低浓度分子的观察及对相关信息的追踪。此外，不可忽视的是，在使用 SRS 成像时，研究人员必须使用高倍物镜来收集信号。如果想得到高分辨成像，就必须将两个高倍物镜挤在一起，这在操作上带来极大的不便。而 SRP 的优势在于操作简单、方便，只需要低倍物镜就能够测量相关信号，且检测物镜和样品之间可以保持一定的距离。由于 SRP 显微镜非常灵敏，可以通过它观测不同的分子、不同的化学键，填补了该领域的数据空白。该技术有望应用于环境科学、材料科学、生命科学等领域，例如环境中微塑料检测、绘画作品成份分析、病毒单颗粒谱学、单细胞和生物组织成像等。一次“因祸得福”的聚会开启了一个新方向该技术背后的科研故事要从一次“因祸得福”的聚会说起。2021 年，在程继新 50 岁生日时，举办了一次课题组聚会，其中的主题之一是篮球比赛。组内成员博士研究生朱一凡在运动时不小心受伤了，因此需要在家休养 2 个月。于是，程教授交给他一个计算方面的任务：在受激拉曼散射成像时，聚焦焦点的温度变化具体是多少？根据朱一凡的模拟结果，在大概 10 微秒的时间里，相关温度上升了 2 至 3 摄氏度，这个结果很快引起了程教授的高度关注。“这个范围的瞬态温度变化不会损害细胞。于是，我们开始探索拉曼效应用于光热显微镜这个全新的方向。”程继新说。图丨SRP 显微镜设计（来源：Science Advances）从计算方面确定了温度升高的数据，那么，如何在实验上证实温度升高呢？研究人员想到，可以用对温度很敏感的荧光染料来做温度计。具体来说，把荧光染料加入样品，在受激拉曼激发的同时进行荧光测量。实验结果证明荧光强度呈下降趋势，以此在实验上确认了受激拉曼导致的温度升高（如下图）。图丨受激拉曼光热效应的理论模拟和实验观察（来源：Science Advances）但是，荧光测试是有标记的测量，而他们更想通过无标记（label-free）的方式测量光热信号。于是，研究人员用“第三束光”测折射率的变化，可以在纯液体中得到同样的信息，而且这种做法不受脉冲激光噪音的影响。最终，他们突破了此前 SRS 成像的检测极限，将调制深度提高 500 倍。组内成员博士研究生殷嘉泽以中红外光热显微镜（Mid-infrared photothermal microscopy）为主要研究方向，于 2021 年发展了一种新方法，用快速模数转换直接提取光热信号[2]。该方法同样适用于 SRP 显微镜，从而有效地提高了其检测灵敏度。图丨生物样品在水溶液环境中的 SRP 成像（来源：Science Advances）此外，组内成员博士研究生戈孝伟为本次开发 SRP 显微镜提供了 SRS 的实验基础。由此可见，研究是一个逐渐积累的过程，并需要团队成员发挥各自的优势，这充分体现了“众人能移万座山”的精神。图 丨相关论文（来源：Science Advances）近日，相关论文以《受激拉曼光热显微镜实现超灵敏化学成像》（Stimulated Raman photothermal microscopy toward ultrasensitive chemical imaging）为题发表在 Science Advances [1]。波士顿大学博士研究生朱一凡为该论文第一作者，程继新教授为论文通讯作者。16 年磨一剑1999 年，程继新在香港科技大学从事第一个博士后研究，他选择了一个技术较为成熟的研究方向——超快光谱学（ultrafast spectroscopy）。同年，诺贝尔化学奖颁予飞秒时间分辨的超快光谱学技术。2000 年，他加入国际单分子生物物理化学的奠基人之一、哈佛大学谢晓亮教授（现北京大学李兆基讲席教授）课题组，从事第二个博士后研究。在那里，程继新和其他同事开发了可实现高速振动光谱成像的相干反斯托克斯拉曼散射（coherent anti-Stokes Raman scattering，CARS）显微镜。2014 年，诺贝尔化学奖颁予超分辨率荧光显微技术。但是，荧光显微镜不能解决生物成像领域中所有的问题，例如，荧光染料标记会改变胆固醇、氨基酸等小分子的生物功能。因此，生命科学需要无荧光染料标记的分子成像技术。程继新表示，“选键成像很好地解决了分子选择性的问题，其不仅能看到各种分子，又不需要对分子进行荧光染料标记。”梦想很美好，现实却充满挑战。能不能通过发明新技术，去做荧光显微镜做不到事情？“继新”人如其名，从学生时代就喜欢啃“硬骨头”的他，继续探索。博士后研究工作结束后，程继新于 2003 年来到美国普渡大学任教，在那里，他将分子光谱学与生物医学工程融合，致力于化学成像这一新兴领域。2007 年，该课题组报道了一个有趣的发现：由于受激拉曼增益和损耗，一部分能量从光子转移到分子[3]。因为脉冲式的能量吸收可以产生声波，该发现促使其团队开发出受激拉曼光声显微镜（stimulated Raman photoacoustic microscope）。然而，由于当时的光声测量不是很灵敏，他们没测到受激拉曼光声信号。幸运的是，在一个意外的实验中，他们发现了基于泛频激发的光声信号[4]，并开发了检测血管内壁胆固醇的振动光声内窥镜。图丨中红外光热选键成像的原理（左）及产品展示图（右）（来源：程继新）为寻找增强化学键成像信号的方法，他们再次调整研究方向。通过“thinking out of the Raman box”，开启了中红外高分辨光热成像这一全新的方向。由于分子振动吸收的能量在皮秒的时间尺度上全部转化为热能，程继新意识到，光热效应可以用来“看”细胞里的化学键。2016 年，他们报道了高灵敏度中红外光热显微镜 (Mid-infrared photothermal microscope)，突破性地实现中红外超分辨三维动态成像。通过用可见光来测量光热效应，该技术能够以亚微米分辨率“看见”活细胞中的化学组分，首次使单细胞红外显微成像成为可能[5]。2017 年，程继新加入波士顿大学担任光学中心的 Moustakas 光学及光电子学讲席教授。他的团队致力于精准医学光子学技术的研发，研究覆盖了化学成像、神经调控、光学杀菌等三个方向。其课题组在全球首次通过光声信号来刺激、调节神经细胞（如下图）。最近，他们设计了一种用于无创神经刺激的高精度（0.1 毫米）光致超声器件，并在小鼠模型成功验证，第一次利用非遗传途径进行超高精度的无创神经调节[6]。此外，他们还发明了一种通过光解色素来杀死抗药性超级细菌的方法[7]。图丨光致超声神经刺激工作原理图和横向声场压强分布（来源：程继新）程继新认为，真正原创的工作不是被设计出来的，而是实现了从来没想过会发生的事情。“原创的科学是由直觉推动的，并得益于长期不懈的努力和积累，所谓的‘突破’其实是一个量变到质变的过程。”他总结道。不止于科学技术的创新，在推进技术产业化落地的过程中，更是让他感叹“应用范围超乎了最初的想象”。据悉，程继新拥有 30 多项国际专利，并作为联合创始人或科学顾问参与了多项技术的产业化。2015 年，基于分子振动光声技术，程教授和学生们共同创立了 Vibronix Inc.，该公司致力于振动成像技术研发和医疗设备创新，现位于苏州工业园区。2018 年，作为科学顾问参与建立了光热光谱公司（Photothermal Spectroscopy Corp.）。该公司位于美国加州，基于程教授的中红外光热成像专利开发了一款名为“海市蜃楼（mIRage）”的显微镜，寓意为“信号来自于折射率的变化”。据了解，该产品目前已销往世界各地百余实验室。2019 年，程继新联合创立了 Pulsethera 公司，旨在通过内源发色团的光解作用杀死超级细菌。2022 年，程继新成为法国巴黎 AXORUS 公司的科学顾问，该公司致力于光声神经刺激技术的医学转化。谈及技术的推进产业化落地的经验，程继新表示，在发展某项技术时，可能最开始只聚焦在生命科学领域的某个细分方向，但将技术真正发展为产品，其应用范围之广可能是当初没有想到的。他举例说道：“mIRage 现在被应用在半导体领域，用来检测芯片中的污染。芯片中的污染多数是有机物，因此能够通过化学键成像来检测芯片的质量，这完全超乎了我的想象。”图丨2023 年 8 月，程继新课题组的部分成员合影于首届化学成像 Gordon Research Conference（来源：程继新）回顾三十年的科研之路，程继新认为，最有回味的事情是每个阶段都有新惊喜。化学成像领域每经过大约 8 年就要进行一次技术革新，从 1999 年的 CARS 显微镜到 2008 年的 SRS 显微镜，到 2016 年的中红外高分辨光热成像，再到 2023 年的 SRP 技术。“几年前还觉得是天方夜谭的事情，都通过发明新的技术实现了，由此一步步将领域发展向前推进。”程继新说。下一步，该团队将继续发展无荧光标记的化学成像，进一步提升灵敏度，同时发展深组织的高分辨化学成像技术。他们希望，能够利用高能量的激光器将 SRP 的灵敏度提升到接近于荧光显微镜的微摩尔级别。同时，他们计划尽快将该技术发展为产品。据悉，美国加州的Photothermal Spectroscopy Corp.及中国苏州的威邦震电公司（Vibronix Inc.）正在推进相关的产业化进程。从 2007 年观测到受激拉曼过程的能量转移，到 2023 年报道 SRP 显微镜，对程继新来说，这是一次历经 16 年的科研旅程。在本次的 SRP 论文发表后，他在朋友圈这样写道：“科学很酷，生命短暂。我的下一个 16 年会是什么样呢？”

臭味往往来自挥发性成分，粪臭素便是典型的一种。当稀释到极低的浓度时，它会变成淡淡的茉莉花香，不但能配制香水，还可用作食物香精。华质君不禁发出灵魂拷问：难道香的极致为… … 臭？！在食品化学中“风味”一词，涵盖了所有。感官评价（茶叶分级、香水还原、酒酿勾兑）常仰赖世传专家完成，主观因素高企，客观指标短缺。常规气味表征法大多依赖标准品建模，常仅限于少数已知小分子，对整体风味的表征描述功用有限。10种威士忌经不同前处理流程的pca主成分分析图；人为前处理越多，威士忌差异越小。前处理因其不（广）为人知的某些选择性，部分化学信息丢失。在线软电离质谱鼻，sicrit-ms，无需前处理，以样品原形嗅闻，最大限度保留原始化学信息。此方案可兼容呼吸袋、抽烟机、高通量液体自动进样器、热脱附装置、气相色谱、裂解色谱、和呼吸管，具极强的广谱电离能力，从非极性到极性（从如pahs多环芳烃或烷烃，到酸类）。在线软电离质谱鼻，sicrit-ms直接嗅闻演示01香气1秒鉴定待测样品（咖啡豆、红酒、香水等）直接置放在质谱鼻前端，秒间获得上千种香味物质信息（表1.咖啡豆香气物质鉴定）咖啡香气组成复杂，业已证明超千种化学成分与咖啡风味相关，这些成分包括羰基、硫脂环族、芳环和杂环化合物。软电离质谱鼻sicrit-ms可直接在线监测各种挥发性有机物，超敏分析香型、烘焙实时监测、产品兑制、产地溯源、储运包材选择等。下一波热门应用领域将为烟酒糖茶、葱姜蒜酱、撸串涮肉、酸甜苦辣、名优特产和舌尖上的烹饪，以及肠道菌群、口香（臭）与健康疾病诊疗大数据流调。02闻气辩真伪/名优地产鉴定在线软电离质谱鼻sicrit-ms分析气体性能优异，无歧视、快速广谱、软电离。无需任何前处理，直接嗅闻快速辨别两种奶酪，构建香气模型。农科院近期发表了基于sicrit-hrms高分辨质谱鼻果汁分析报告，快速累积大数据，实时助力和聚焦生产工艺和农产品质。绿线为非加热橙汁模型，红点为巴氏灭菌橙汁。03发酵、烘焙及炮制程的连续无间歇监控在线软电离质谱鼻sicrit-ms无需流动相或载气，全天候连续自动化嗅闻或采样，数据采集时间短速度快（秒级），不再担心样品发酵或分解、或常规色质联用因断续采样（十几或几十分钟以上）频次不够而错失关键数据的问题。通过连续监测特征气味分子与温度、时间、搅拌等因素的关系，能掌握定向发酵的秘密。比如坚果香分子在100℃条件下烘焙2小时后的浓度最高，依此调控烘焙条件，将咖啡豆烘焙出绵厚的坚果香味。香味物质与生产条件（温度、时间、搅拌等）关联性，定向制取香型风味。类似研究：中药炮制、白酒发酵、生物合成、反应监测等04呼气医学诊断/口腔气味分型在线软电离质谱鼻sicrit-ms呼气监测呼气分析关注挥发性有机（voc）标志物的识别和量化，用于无创性医学诊断、疾病标志物和药物代谢研究，应用于哮喘、慢肺阻（copd）、肺癌等疾病诊疗。病患口气味道特殊，如糖尿病患者的呼气似有烂苹果的味道；非呼吸道或消化道疾病患者与健康人的呼气有明显差异。chemicalreview杂志最近的述评认为，在线软电离质谱鼻sicrit-ms作为呼气分析的新型高科技装备，聚焦呼气疾病筛查，将成主流。（zenobi,etal.chem.rev.2020）一些药物尤其是麻醉剂代谢物也可在呼吸气中监测到，且与血药浓度存有一定相关性。呼气中voc的检测不仅限于医学诊断，还可以辅助食品关键信息获取。食物加工的最后一步发生在我们的口腔中。口腔湿润的微生物环境很难在体外模拟，因此，“余味”、“回甘”仍是秘密。通过呼气的连续监测，我们就可边咀嚼火腿、面包口香糖，边在线软电离“口气”次生分子，原位分析实时监控口腔发酵和生物合成反应。原位高分辨质谱鼻sicrit-hrms对呼气进行实时监测：宽极性覆盖软电离分子离子无加合物在线高敏达ppt级高分辨率高质量准度即插即用，分秒启停在线软电离质谱鼻sicrit-ms谱图中丙酮、尿素、吡啶、氨基酸等潜在标志物上图显示一次呼气的指纹谱，重现性优异。丙酮是呼气中被引用最多的生物标志物之一，它是引起口臭的常见分子，也是糖尿病酮症酸中毒的主要指标。另一些极具代表性的醛类及氨基酸，与多种疾病代谢诊断正相关。质谱鼻为非侵入性技术，对疾病生物标志物发现和验证潜力巨大。相关研究：口腔气味、疾病筛查、药物代谢、临床监测05战场“军犬鼻”化学战剂（cwa）的非法使用威胁巨大，如在叙利亚冲突中化学武器的使用造成了巨大的生命伤亡。各级实验室有必要通过质谱鼻（织谱鼻® ）组建累积大数据模型以应对未来日趋严峻的化学和生化威胁。在线软电离质谱鼻sicrit-ms在1s内直接检测化武气体分子，高敏全天候应对威胁。更灵敏（检出限低至ng/m3）二级谱或高分辨高质量准度软电离、无加合、易识别绿色无耗、无须溶剂载气广谱全极性范围无歧视监控爆炸物探测在国土安全和反恐防护至关重要。常见的炸药分子或低温和环氧炸药等难检炸药分子都能被sicrit-ms质谱鼻离子化。该技术将广泛用于机场、车站、场馆、集会等安检。06大气污染实时（走航）监测大气污染颗粒物来源广泛，成分复杂，所形成的气溶胶中含许多有害物质，能黏附病原微生物传播疾病。过往，适于在线表征气溶胶的质谱仪繁杂笨拙成本高企。德国慕尼黑工业大学christophhaisch教授提出一种新型、简单且成本低廉的气溶胶分析系统helios/sicrit-ms法，用于在线高敏表征颗粒挥发物及其化学组成。helios/sicrit-ms系统经济、高效、高敏、准确，可用于实时在线监测汽车及摩托车尾气中的烷烃、烯烃、苯等有害产物，对车企和环保部门进行空气质量监测具高度实用价值。07高配版“软气质”联用传统气质gc-ms为电子轰击ei源，分子离子的碎裂过度，且易发生非特异性裂解，既看不到分子离子，定性困难，定量灵敏度也低。偶联气相的软电离质谱鼻，gc-sicrit-ms，分子离子完整保存，定量定性的灵敏度更高、准确度更优。如对几种对称性分子农药（液质和气质难以电离）和滥用药物分析检测限（lod）低至10pg/ml（10ppt）。几种对称分子农残（传统液质和气质难以电离）定量标准曲线和线性范围30-30,000pg/ml(ppt)，r2≥0.99，rsd%≤5%。文章来源：华质泰科生物技术微信公众号

供稿：敖建鹏成果简介2021年5月，复旦大学季敏标课题组与南方科技大学吴长锋课题组合作，在国际期刊 Nature Communications 发表了题为 Switchable stimulated Raman scattering microscopy with photochromic vibrational probes 的论文，通过在二芳基乙烯母体分子中引入炔基，设计出一类具有光敏特性的拉曼探针，实现了可控开关的受激拉曼散射成像。背景介绍在生命科学研究中，直接可视化细胞内大量不同的分子种类对于理解复杂的系统和过程愈渐重要。而对于荧光显微技术而言，由于荧光分子本质上的宽光谱特性，限制了其可分辨标记对象的能力，常称为“多色复用壁垒”。与荧光分子电子跃迁相对，拉曼散射表征的是振动跃迁，谱线宽度较窄，具有优越的化学特异性，目前基于炔基、氰基等拉曼信源开发出的拉曼探针已经实现了超多色复用成像，但成像分辨率依旧受到光学衍射极限的限制。在此研究背景下, 复旦大学季敏标课题组与南方科技大学吴长锋课题组合作通过赋予拉曼信号光敏活性，实现可逆光开关的拉曼振动光学成像，探索具有光敏活性的拉曼探针及其显微技术的应用可行性，为开发具备超多色复用的远场超分辨显微技术突破了关键一环。图文导读受激拉曼散射（SRS）以快速、免标记和本征三维化学组分分析的优点在显微成像领域备受青睐。为了提高成像灵敏度与特异性，基于炔基、氰基的拉曼探针被开发并用于SRS，打破了荧光显微成像中难以逾越的“多色复用壁垒”，展现了这些生物正交拉曼探针对比荧光标记分子所具备的窄峰宽、无漂白、信源尺寸小而对目标分子干扰小等优势。基于化学键振动的拉曼信号具有很好的光稳定性，早期开发的拉曼探针几乎都是“always-on”类型，意味着信号不受外界调控，失去了随机发光、光开关性等性质，直接通过外界光刺激改变拉曼信号几乎是不可能的。为了解决这一难题，课题组将炔基通过化学合成的手段连接到光异构母体分子（二芳基乙烯）上，通过光异构分子对外界光刺激的响应来调控拉曼信号，从而实现对光敏感的拉曼光谱响应。1. 通过化学合成将拉曼探针（炔基，拉曼信号强且峰位处于生物静默区，有利于后续推进至生物体系）引入二芳基乙烯母体分子中；2. 通过自发拉曼及受激拉曼散射技术对紫外与可见光照射下的分子的炔基伸缩振动模式峰位表征；左：自发拉曼；右：受激拉曼3. 将分子匀涂成膜，通过光在薄膜上自由书写/擦除文字信息并以受激拉曼散射显微读出信息；通过紫外光在薄膜上手写的“复旦”字样，并通过SRS对其成像4. 将分子进一步修饰以靶向线粒体，在细胞层面展示光开关性质的受激拉曼散射成像。光控可逆点亮/擦除喂食过光活性分子的HeLa细胞，并通过SRS对其成像受激拉曼散射作为相干模式下的拉曼散射，虽然极大的提高了拉曼信号，使得快速化学成像成为可能，但由于两束光的共振激励（ωp-ωs=Ω）局限在某一个拉曼峰位，相比于自发拉曼而言损失了全光谱信息，因此在对未知物质检测时自发拉曼光谱的测定依旧不可或缺。HORIBA LabRAM HR Evolution的1064nm激发模式很大程度上解决了常用可见光光源激发自身对光敏分子的影响，对我们的实验可靠性论证起到了极大的帮助。HORIBA LabRAM HR Evolution如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。总结展望“山重水复疑无路，柳暗花明又一村。”实验过程中课题组抛开固有实验套路，另辟蹊径，最终实现了可控开关的受激拉曼散射成像，不仅为开发具有光开关性质的振动光谱探针提供了新思路，同时为光开关受激拉曼散射显微成像技术的提供可行性基础，拓展了SRS的应用范围，将有望推动超多色复用拉曼显微跨入超分辨时代。文献信息Switchable stimulated Raman scattering microscopy with photochromic vibrational probes文章署名作者：Jianpeng Ao, Xiaofeng Fang, Xianchong Miao, Jiwei Ling, Hyunchul Kang, Sungnam Park, Changfeng Wu & Minbiao Ji文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23407-2扫码查看文献季敏标教授课题组简介季敏标教授课题组主要从事非线性光谱学和显微成像技术研发，并将它们用于生物医学光子学应用研究和新型材料的光电性质基础研究。在生物医学光子学领域主要发展用于肿瘤组织的快速无标记病理检测方法和脂质代谢等生物医学问题；在材料学领域主要研究新型二维材料的超快载流子和声子动力学问题等。

高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物(VOCs)检测中具有重要的现实意义。迄今为止，已有多种分析技术用于气体检测，但多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射(SERS)作为有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有优势。 　　近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员张志强与博士研究生孙姣姣，开发出一种具有超高灵敏性的三维玫瑰花枝状SERS基底(BigAuNP/Au/ZnO/P)。本研究中，科研人员以化学生长与微纳加工相结合的方式，在聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上制备了纳米氧化锌(ZnO)-金(Au)三维异质结构，其增强原理在于相邻纳米棒表面的金纳米颗粒(AuNPs)、同一纳米棒表面的相邻AuNPs、金层与AuNPs的结合点三处“热点”区域共同提高了电磁增强效应，Au和ZnO之间的电荷转移产生高密度电荷，形成内部电场，激发了ZnO纳米棒的化学增强效应。 　　该SERS基底对对巯基苯甲酸(p-MBA)分子的检测限为10-13 M，其增强因子高达2.27×107，并具有良好的均一性和可重复性(RSD 4%)。此外，PVDF膜具有多孔特性，可采用过滤式检测程序提高目标分析物与SERS“热点”的碰撞效率，有利于气体分子的高效富集。 　　科研人员以腐胺和尸胺两种挥发性有机气体为例，验证了该三维柔性SERS基底在气体传感中的检测性能。通过在SERS基底上修饰p-MBA传感单分子层，利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测(腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M)，比同类研究报道的检出限高出2-3个数量级，证明了该SERS传感器在实际气体传感中的应用潜力。 　　鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。 　　相关研究成果以Ultrasensitive SERS analysis of liquid and gaseous putrescine and cadaverine by a 3D-rosettelike nanostructure-decorated flexible porous substrate为题，发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家自然科学基金、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等的支持。

►►►全自动多功能超灵敏荧光Western带来Western Blot技术革新ProteinSimple在全球正式发行Stellar超灵敏荧光检测试剂盒，搭载在全自动多功能超灵敏荧光Western蛋白质分析平台Jess上（Digital Western Blot），提供了自动化高灵敏荧光免疫蛋白检测技术解决方案。该技术方案特别适合细胞信号通路和药理药效研究，对分子量相近的磷酸化蛋白/总蛋白同时检测，实现了一次运行多重蛋白表达分析能力，高灵敏度也实现了复杂样本中低丰度蛋白质的准确定量。传统化学发光及荧光Western Blot方法检测磷酸化蛋白是一项费时费力的工作。为了解决传统技术挑战，克服传统蛋白质印迹众所周知的局限性，ProteinSimple已经开发了全自动多功能蛋白质表达定量分析技术平台，再搭配超灵敏荧光检测技术，可更加简单、高效地完成细胞信号通路研究中磷酸化蛋白检测。►►►Stellar开启自动化荧光Western新纪元Figure 1 Stellar荧光检测灵敏度是通过DNA与检测抗体相连的多个信号放大步骤实现。全自动多功能超灵敏荧光检测试剂盒Stellar使用专利的非酶促寡核苷酸扩增技术不断地将免疫反应信号放大，并且通过 Jess 的 NIR/IR 荧光检测，在低于 1 pg 的检测水平下提供超高的荧光灵敏度，以及出色的重现性和 4-log 动态范围。凭借这一灵敏度的飞跃，Stellar荧光检测可与广泛认可的化学发光检测灵敏度相媲美，并取代了需要50pg检测水平的传统蛋白质印迹成像技术的荧光检测。►►►全自动多功能超灵敏荧光Western技术优势◆化学发光、红外 (IR) 和近红外 (NIR) 荧光通道中使用标准蛋白质印迹抗体的多通道免疫检测，可实现基于通道和基于大小的多重蛋白质表征；◆全自动、超灵敏荧光Western：可从微量样品中（低至 3 μL样本需求）中获得最多的数据，短至 3 小时快速获得结果，定量更精准，重复性更高，省时省力；◆配备同一毛细管中执行两次连续免疫测定RePlex™ 技术，检测更多目的蛋白质或通过总蛋白质含量归一化分析，比使用内参蛋白更可靠；◆解决传统Western blot图片误用或造假问题，Digital Western blot系统软件符合FDA CFR Part 11合规标准，全程追踪记录，原始记录不可篡改。◆科学家广泛认可，全自动Simple Western即Digital Western Blot技术平台已用于近2000篇高影响力文章中，是一项经过验证的技术，权威可靠。Figure 2 Stellar NIR 和 IR 荧光多重检测的AKT总/磷酸化蛋白。来自 Jurkat 细胞（用 calyculin A 处理）的裂解物 (0.2 mg/mL)，并使用小鼠抗总 AKT 和兔抗磷酸 AKT 一抗以及 Stellar Mouse IR（绿色条带）和 Stellar Rabbit NIR（红色条带）检测模块进行探测。Stellar NIR / IR 通道能够在同一泳道中多重检测总 AKT 和磷酸化 AKT，并具有出色的重现性（ 24 个泳道: pAKT 扫码获取更多资料►►►关于我们ProteinSimple是美国纳斯达克上市公司Bio-Techne集团（NASDAQ:TECH）旗下行业领先的蛋白质分析品牌。我们致力于研发和生产更精准、更快速、更灵敏的创新性蛋白质分析工具，包括蛋白质电荷表征、蛋白质纯度分析、蛋白质翻译后修饰定量检测、蛋白质免疫实验如Western和ELISA定量检测蛋白质表达等技术，帮助疫苗研发、生物制药、细胞治疗、基因治疗、生物医学和生命科学等领域科学家解决蛋白质分析问题，深度解析蛋白质和疾病相互关系。联系我们地址：上海市长宁路1193号来福士广场3幢1901室电话：021-60276091热线：4000-863-973邮箱：PS-Marketing.CN@bio-techne.com网址：www.bio-techne.com

据美国物理学家组织网3月22日(北京时间)报道，美国科学家研制出一种超灵敏传感器，可使用其增强的拉曼散射来探测包括癌症信号、炸药等物质，其灵敏度比普通拉曼散射传感器增强了10亿倍。 　　拉曼散射是指光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起光的频率变化，1928年由印度物理学家钱德拉塞卡拉拉曼发现。在拉曼散射中，一束单色光照射到一个物体后，其反射光会包含另外两种频率的光，这两种光的频率仅与该物体的分子组成相关，这就潜在地提供了一种有效识别物质的方法。但由于这种额外的光太微弱，科学家几十年来很难将拉曼散射付诸于实践。 　　上世纪70年代，科学家研制出表面增强拉曼散射(SERS)技术，可以通过将所鉴别物质放在粗糙的金属表面或金、银小粒子之上来增强拉曼信号。但科学家随后发现，这种增强的拉曼信号仅出现在传感器表面的几个随机点上，很难预测其具体位置，仍然非常微弱。 　　而普林斯顿大学电子工程系教授斯蒂芬周领导的团队摒弃了以往设计和制造拉曼传感器的方法，研发出一种全新的SERS结构：一块芯片上布满一行行由金属和半导体组成的小柱子。 　　新传感器获胜的“秘密武器”就是这些小柱子的排列方式：每个柱子上部和底部各有一个由金属制成的中空部分 柱壁上布满直径约为20纳米的金属粒子(等离子体纳米点)，金属粒子之间有2纳米左右的空隙。金属粒子和空隙能显著增强拉曼信号 中空部分能捕捉光信号，让光多次而不是仅一次地通过等离子体纳米点，从而也能增强拉曼信号。迄今为止，该芯片的灵敏度比不经过拉曼增强而研制出的传感器高10亿倍，而且其灵敏度非常稳定，能可靠地应用于感应设备中。 　　除灵敏度大增之外，借助纳米压印技术和纳米粒子自组装技术，新芯片能实现高质量、规模化制造，研究人员已经在4英尺的晶片上制造出这些传感器。 　　美国海军研究实验室的科学家也在进行相关实验，希望军队也能使用该技术探测化学物质、生物试剂和炸药。

众所周知，犬类的嗅觉十分灵敏，它们的鼻子有2亿种气味受体，这使得它们能够检测到人们无法检测到的微量气味。如今，嗅探犬已经是一种人们再熟悉不过的犬类职业，它们会在机场等危险场所检测枪支、爆炸物和毒品，同时，科学家们也会训练它们通过嗅觉去检测一些疾病。　　近年来，新发现表明犬类能够准确检测癫痫发作以及乳房和肺部的恶性肿瘤，而最近，有国际研究团队进一步证明，犬类能够闻到由前列腺肿瘤释放到尿液中的挥发性有机化合物 (volatile organic compounds，VOC) 的气味，甚至比用于检测气味和味道的人工传感设备电子鼻更加精确，这一研究再次验证了犬类在检测人类疾病方面的可行性，同时也为电子鼻这项模仿狗狗嗅觉的产品打开了医疗领域的发展空间。　　该研究以“MP30-17 A Double Blind,Prospective Study For Prostate Cancer Diagnosis in Urine Sample: Accuracy ofThe Electronic Nose Compared To Highly Trained Dogs”为题发布在《AUA Journals》。　　此次的研究是一项双盲前瞻性队列研究，研究人员以2只训练有素的曾进行过爆炸检测的德国牧羊犬为研究对象，调查了它们在识别尿液样本中前列腺癌特异性VOC的准确度。同时，该研究由 126 名参与者组成，他们被分为两组：前列腺癌组(n=66)和对照组(n=60)。前列腺癌组专全部为患有前列腺癌的男性，范围覆盖疾病早期到晚期，对照组包括男性和女性，其中一些人患有癌症，一些人没有，而且对照组中没有人患有前列腺癌。每个患者会准备两个尿液样本，第一批样本被用于2只德国牧羊犬的识别，第二批样本被用于电子鼻的检测分析。　　试验结果显示，这两只德国牧羊犬能够以近 98% 的准确率检测到研究对象尿液中的 VOC，每只狗的敏感性和特异性分别接近99%和98% 而相比之下，电子鼻能够以84%的准确率检测前列腺癌，敏感性和特异性分别为 85% 和 82%。此外，当只考虑检测年龄在45岁的男性群体时，两只德牧能够以近 99%的准确度检测前列腺癌，而电子鼻的准确度为 82%。犬类识别疾病的能力更胜一筹，但是电子鼻的数据也让人看到了技术更迭后的发展潜力。　　该研究证明，犬类在疾病领域的诊断性能是值得信赖的，但是，因为其成本过高等问题，通过仿生学研发的电子鼻或许会因其易于重复、低成本、高度准确的特性，而被广泛应用于临床实践。　　美国泌尿外科协会发言人Stacy Loeb博士表示：“我们都知道嗅觉对犬类来说是一种超能力，在一个充满科技的世界里，它们似乎比我们最先进的技术更能自然地筛查前列腺癌，也希望科学技术可以从它们身上学到更多，在不久的将来实现赶超。”

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

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。

p style=" text-align: justify " 　　 strong 仪器信息网讯 /strong “科学仪器优秀新产品”评选活动自2006年由仪器信息网发起，至今已成功举办了十二届，旨在将在中国仪器市场上推出的、创新性比较突出的国内外仪器产品全面、公正、客观地展现给广大的国内用户。该活动自推出以来，受到越来越多的仪器用户、国内外仪器厂商以及相关媒体的关注和重视。 /p p style=" text-align: justify " 　　“2018年度科学仪器优秀新产品”评选活动于2018年3月份开始筹备，截止到2019年1月15日，共有299家国内外仪器厂商申报了680台2018年度上市的仪器新品。(详情点击： a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20190418/483766.shtml" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ACCSI 2019公布2018科学仪器行业优秀新产品获奖名单 /strong /span /a ) /p p style=" text-align: justify " 　　本届ACCSI2019上，德国最大的分析仪器公司之一的耶拿公司在2018年11月推出的PQMS Elite电感耦合等离子体质谱仪斩获了“2018年度科学仪器优秀新产品”奖。因此，仪器信息网特别采访了德国耶拿分析仪器股份公司应用支持经理王越慜，剖析耶拿的获奖产品，就ICP-MS中国市场上耶拿面临的机遇和挑战展开了交流。 /p p style=" text-align: justify " 　　详情请点击下方视频观看： /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=92456C4E47D4D2CC9C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=490& playerid=5B1BAFA93D12E3DE& playertype=2" type=" text/javascript" /script p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 王越慜介绍到，德国耶拿最新型号的PQ MS Elite ICP-MS与之前的老型号相比，最大的创新在于灵敏度得到了大幅的提升。相比于传统的ICP-MS，该款产品的耗气量约为常规仪器的一半，搭载全数字检测器实现更宽的线性范围，采用双分子涡轮泵设计使其具有超高的真空度。 此外，王越慜也提到，因其产品具备的技术优势，该产品在第三方检测市场具有较强的竞争优势。 /p p style=" text-align: justify " 　　就ICP-MS中国市场耶拿所面临的机遇和挑战，王越慜表示，耶拿确实面临不少市场竞争压力，但同时耶拿看到了市场需求的增长。针对这些方面，耶拿将重视研发更高效和实用的仪器，并保证向用户提供更加完善的服务，从根本上做到“授之以渔”。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/c98bb2f1-6091-48e5-a578-ad30c9f6f4d5.jpg" title=" ICP-MS.jpg" alt=" ICP-MS.jpg" width=" 300" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" style=" width: 300px height: 300px " / /p p style=" font-size: inherit font-weight: normal padding: 0px margin: 0px font-family: & #39 Microsoft YaHei& #39 line-height: 40px white-space: normal text-align: center background-color: rgb(255, 255, 255) " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH100191/C311350.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 德国耶拿PQMS Elite电感耦合等离子体质谱仪 /strong /span /a /p

世卫组织专家估计，到2050年，由于抗生素耐药导致的死亡人数可能从目前估计的每年70万人增加到每年1000万人，世界生产总值的损失将达到100万亿美元。导致耐药菌出现和蔓延的一个主要原因是在治疗感染类疾病时存在滥用和过度使用抗生素的情况。目前病原菌感染在临床的检验流程如图1所示，往往需要3-7天才能从病人标本中分析出病原菌鉴定和抗生素药敏的结果。快速检测感染细菌的药敏特性对确保有效抗生素的使用和减少对广谱药物的需求起着关键作用。那么如何准确且快速的判断感染细菌的药敏特性呢？ 近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的宋一之、复旦大学附属华山医院的王明贵和英国牛津大学的Wei Huang联合团队利用单细胞拉曼光谱-重水标记联用技术开发了一种适用于血液和尿液标本的快速药敏检测方法（FRAST），该方法将尿液和血液标本的药敏检测时间由3-4天分别缩短为3小时和21小时。 图1. 传统尿液和血液样本的药敏检测时间与FRAST的比较 FRAST方法基于拉曼光谱——重水标记联用技术，其主要原理为，细菌可通过重水（氘代水）培养可实现氘元素的标记，使拉曼光谱中的碳-氘峰成为单细胞水平细菌代谢活动的标记物。在抗生素作用下，易感菌代谢活性会受到抑制，而耐药菌则不受影响并产生明显的碳-氘峰，因此可以克服临床微生物试验对长时间培养的要求，使快速药敏成为可能。 FRAST方法的具体流程如图2所示。对于尿液感染标本，首先进行离心收集细菌，然后在共聚焦显微拉曼系统下对细菌观察并进行拉曼指纹图谱的采集，这一过程可判断尿液中是否有菌及菌量，同时将采集到的图谱利用机器学习模型与革兰氏阴性菌和阳性菌的数据库进行比对，准确预测样品中细菌的革兰氏阴阳性并以此选择合适的药敏板。将尿液加入到药敏板并作用1h后加入重水，待重水标记1h后离心洗涤样品并采集拉曼信号，通过对抗生素作用下的C-D峰的强度的统计计算读取最小抑菌浓度（MIC）。对于血液标本，则是在血培养瓶内进行培养，血培养瓶报阳后用同样的方法采集拉曼光谱并计算MIC值。 图2. FRAST用于临床尿液样本和血液样本的药敏试验流程图 在该研究中，团队对包含质控菌株和临床原始标本在内的超过3000个样本采集了6万余张单细胞拉曼光谱，并与临床金标准（微量肉汤稀释法或临床自动药敏系统）进行了对比，结果显示FRAST方法对革兰氏染色结果的预测准确率为100%（图3），药敏结果与金标准总体一致率大于88%。与其他基于Raman-DIP的病原菌药敏研究相比，该研究国际首次证明单细胞拉曼与重水标记结合可用于分析真实的尿液或血液标本中病原菌的耐药性，而且基于拉曼的革兰氏染色预测方法的整合使得FRAST成为相对独立完整的测试方法，临床医生可以无需其他手段辅助，完成“从样本到报告”的快速诊断。与近年来发展较快的耐药分子诊断技术相比，FRAST药敏是基于抗生素对细菌作用的表型，因此该结果不会因未知的耐药机制或基因表达调控影响而产生对药敏的误判。 图3. FRAST方法可以准确预测病原菌的革兰氏染色分类结果 这一成果近期发表在Analytical Chemistry上，论文标题为Development of a Fast Raman-Assisted Antibiotic Susceptibility Test (FRAST) for the Antibiotic Resistance Analysis of Clinical Urine and Blood Samples。该研究得到了科技部重点研发计划、中科院科研仪器设备研制等项目资助。 论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c04709

多重耐药菌（MDR）和其耐药性的传播已成为全球公共卫生问题。MDR引起的血流感染往往病情较重，快速完成药敏检测并采取有针对性的治疗措施，对降低患者的死亡率至关重要。目前，病原药敏试验耗时很长，导致临床医生主要依赖经验进行治疗。开发一种简单、快速、准确，而且临床广谱适用的药敏表型试验方法一直是临床上的迫切任务。近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与北京协和医院、青岛大学附属医院和青岛星赛生物等合作，以替加环素治疗败血症为模型，利用重水标记单细胞拉曼光谱技术（D2O-SCRS），建立自动化版本的拉曼病原体药敏快检系统（CAST-R），将常见病原体（血液感染阳性培养瓶内）的药物敏感性实验（AST）的时长缩短至3小时，实现10倍加速，可在培养瓶报阳当天得出药敏结果。　　该研究从血培养阳性培养瓶中样本开始，使用CAST-R中自动化液体处理工作站（PLS），一站式完成样品D2O孵育、自动清洗和芯片定位。然后，利用仪器内置的软件（自主研发的算法）实现细胞精准定位与高通量拉曼光谱采集。最后，结合机器学习实现光谱采集过程的自动化和智能化以及光谱的质量控制，得出准确药敏结果。CAST-R可针对血培养阳性培养瓶中的病原体直接进行自动化的药敏试验，速度提高了10倍。青岛能源所单细胞中心前期提出“最小代谢活性抑制浓度（MIC-MA）”这一测量药物敏感性的新概念。在此基础上，该研究引入了“eMIC-MA”概念，以有效排除菌株起始状态和仪器改变对检测结果的影响。通过CAST-R测试100株鲍曼不动杆菌临床分离株对替加环素药敏性，与临床金标准（微量肉汤稀释法；BMD）相比较的基本一致率和分类一致率分别为99%和93%，从而验证CAST-R的准确性和可靠性。进而，针对26例患者血培养阳性培养瓶，测定了常见血流感染菌对替加环素、美罗培南、头孢他啶和氨苄西林/舒巴坦等8种抗生素的药物敏感性，并与BMD结果相比，分类一致率达到93%，验证了CAST-R在血流感染用药上的广谱适用性。相关成果发表在mLife上。研究得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委国家重大科学仪器研制项目、中科院科技服务网络计划区域重点项目、广州生物岛实验室等资助。

从透明的玻璃气瓶中，用玻璃针管缓缓抽出一管从垃圾场采集到的“臭气”，然后注入密封的袋子中，打开出气口，一边用手轻轻捏着袋体，一边将鼻子凑近仔细嗅辨。作为北京市环境卫生监测站的一名“闻臭员”，张超每天的工作就是到各大垃圾场去采集排放出来的“臭气”，带回实验室通过“闻臭”来判断垃圾场的排放是否达标。这样特殊的工作，张超一干就是11年。不过，张超可不愿意别人管他叫“闻臭员”，他们的专业名称叫做嗅辨员。像他一样具有专业资质的嗅辨员，全市共有约300名。　　每天至少去3个垃圾场采样　　又到了张超最怕的夏天。气温攀升到30多摄氏度之后，不少人都尽量避免高温作业，但对于张超和他的同事们来说，几乎每天都要进行的固定检测却不能因为高温而停止。　　天气炎热，气体更易扩散，虽然焚烧厂的垃圾已经经过严格处理，并没有传统垃圾场扑鼻的恶臭，但空气中依然会夹杂着一些特殊气味。为了更加全面地监测，除了能够产生气味的焚烧炉，废水池以及厂区边界，也都需要进行采样。相比于在臭不可闻的垃圾堆放站收集气体，张超认为这已经算是比较好的工作环境。　　采样的气瓶在带离实验室前，要提前对其进行抽真空处理。随后，嗅辨员需要亲赴垃圾场的厂界位置采集一些环境空气，取样带回实验室，对臭气浓度进行检测，以此来衡量垃圾场的排污情况是否达标。　　张超说，全市目前共有50个垃圾处理设施，有19个垃圾填埋场、综合处理厂、焚烧厂和转运站，必须保证每个月都得去一次。而像是粪便消纳站和一些区的垃圾处理场，则要保证每季度去一次。这样算下来，嗅辨员每天至少要去3个垃圾处理设施，才能够保证完成任务。　　采集回来的样品，当天就必须进行嗅辨，以防采集回来的气体飘散或是变质。　　鼻子辨臭能力超仪器数倍　　在北京市环境卫生监测站内，张超的脸上滚满了豆大的汗珠。回到实验室后，采集的气体将会被高度稀释，并放入气袋中，以便嗅辨员来嗅。　　一个嗅辨小组由6名嗅辨员和一名判定师组成。一边忙着操作，张超一边解释说，每个嗅辨员会发给3个密封的袋子，3个袋子中只有1个里面打入了从垃圾场采集回来的样品空气，而其他两个袋子中则只有干净的空气。嗅辨员用鼻子闻了袋中的气体后，觉得哪个袋子中有味道，就在相应的表格中打对钩，如果觉得没有味道，则在表格中打叉，无法确定就画圆圈。最后通过公式，算出样本的臭味是否达到国家标准。只要闻着臭，就说明排放肯定不达标。之后，再由城管委来决定对垃圾场的处罚或是整改措施。　　在科技如此发达的今天，为何还需要用人的鼻子来判别空气质量?张超说，科学检测仪器虽然越来越先进，但机器只能显示数值，无法分辨臭味。光数据显示还不够，如果依然有股怪味儿，对周边的居民肯定还有影响。臭味本身就是一种污染源。“人的鼻子，比仪器能够检测到的味道要多得多。比如仪器可能只能检测到十几种或是二十几种指标，但是人的鼻子却能够闻到几十种甚至上百种味道。”　　数据虽然安全，但是闻起来却依然有臭味，嗅辨员既专业又接地气的检测方式，无疑给越来越多的垃圾处理设施提出了更高要求。　　男不许抽烟喝酒 女必须素面朝天　　一只富有经验的鼻子显然至关重要，但是想要成为一名嗅辨员，光靠鼻子灵还远远不够，必须先经过国家恶臭重点实验室的审核，并通过专门的笔试和嗅觉测试才能拿到资质，资格证每三年就需要重新考核。目前，整个北京拿到嗅辨资格审核的一共有约300名嗅辨员。　　回忆起考核时的场景，张超说，每个参加考核的嗅辨员会发给5个纸条，其中两个纸条上蘸一些嗅液，闻几轮，来进行嗅觉考核。　　在日常的生活中，嗅辨员还有不少额外的要求。比如不能抽烟、喝酒，避免吃辛辣刺激的食物，遇到感冒也不能进行嗅辨。在这工作的女性全部素面朝天，绝对不能化妆，指甲油不能涂，连防晒霜都不能抹，风油精、花露水都不能喷。“比如说下午要检测，中午饭肯定不能吃包子一类有味道的东西。”　　硫化氢的味道特别难闻，闻起来是一股臭鸡蛋的味儿。张超说，刚开始做嗅辨员时，偶尔还会因为闻到恶臭变得头晕恶心，食欲不振。但是做的时间长了，慢慢就习惯了。“我已经做这行11年了，早习惯了。”

多重耐药菌（MDR）和其耐药性的传播已成为全球公共卫生问题，MDR引起的血流感染往往病情较重，快速完成药敏检测并采取有针对性的治疗措施，对于降低患者的死亡率至关重要。但是，目前病原药敏试验耗时很长，导致临床医生主要依赖经验进行治疗。开发一种简单、快速、准确，而且临床广谱适用的药敏表型试验方法一直是临床上的迫切任务。针对这一难题，中科院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心与北京协和医院、青岛大学附属医院和青岛星赛生物等单位合作，以替加环素治疗败血症为模型，利用重水标记单细胞拉曼光谱技术（D2O-SCRS），建立了自动化版本的拉曼病原体药敏快检系统（CAST-R），将常见病原体（血液感染阳性培养瓶内）的药物敏感性实验（AST）的时长缩短至3小时，实现了十倍加速，可在培养瓶报阳当天得出药敏结果。该研究成果于近日发表在《微生物》杂志。该工作由北京协和医院检验科教授杨启文和该所单细胞中心研究员徐健共同主持完成。败血症是指病原菌侵入血液循环而引发的急性全身性感染。在引起血流感染的病原体中，鲍曼不动杆菌是最常见的病原体之一。目前，针对多重耐药或泛耐药病原体感染，比如鲍曼不动杆菌或碳青酶烯类耐药肠杆菌目等细菌感染，替加环素往往是针对抗感染治疗的最后一道防线。然而，临床检测病原体对替加环素的药敏性面临诸多难点。首先，替加环素理化性质不稳定，易氧化分解，而且培养基的类型、配制时间、检测方法、不同的菌种以及折点的选择等因素，都对替加环素的体外药敏结果有影响。其次，目前的药敏方法存在较多的难点和操作误区，也不易标准化。在中科院青岛能源所单细胞中心，记者看到，以年轻党员为骨干的“薛鸣球单细胞药敏快检技术攻关突击队”攻坚克难，展开了数轮技术攻关。由生物能源第一党支部单细胞中心的朱鹏飞、任立辉、戴靖以及北京协和医院朱盈等带领的攻关小组，联合青岛星赛生物公司和青岛大学附属医院的研究人员，从血培养阳性培养瓶中样本开始，使用CAST-R中自动化液体处理工作站（PLS）一站式完成样品D2O孵育、自动清洗和芯片定位；然后，利用仪器内置的软件（自主研发的算法）实现细胞精准定位与高通量拉曼光谱采集；最后，结合机器学习实现了光谱采集过程的自动化和智能化以及光谱的质量控制，得出准确药敏结果。CAST-R可针对血培养阳性培养瓶中的病原体直接进行自动化的药敏试验，速度提高了10倍。此前，单细胞中心科研团队提出了“最小代谢活性抑制浓度（MIC-MA）”这一测量药物敏感性的新概念，在此基础上，新的科研工作引入了“eMIC-MA”概念，以有效排除菌株起始状态和仪器改变对检测结果的影响。通过CAST-R测试了100株鲍曼不动杆菌临床分离株对替加环素药敏性，与临床金标准（微量肉汤稀释法；BMD）相比较的基本一致率和分类一致率分别为99%和93%，从而验证了CAST-R的准确性和可靠性。进而，针对26例患者血培养阳性培养瓶，测定了常见血流感染菌对替加环素、美罗培南、头孢他啶和氨苄西林/舒巴坦等8种抗生素的药物敏感性，并与BMD结果相比，分类一致率达到93%，验证了CAST-R在血流感染用药上的广谱适用性。这些结果验证了CAST-R自动化系统的快速、准确和可靠性以及临床适用性，加速了其临床应用。此外，利用单细胞中心前期发明的拉曼分选和测序技术（RACS-Seq）技术（Xu, et al., Small, 2020），CAST-R有望在单细胞精度建立耐药表型和基因型的联系，从而跟踪超级细菌的出现与耐药性的传播。该工作得到了北京协和医院检验科教授徐英春、青岛大学附属医院检验科教授朱元祺和单细胞中心研究员马波等的支持。获得了中科院先导专项、基金委国家重大科学仪器研制项目、中科院STS区域重点项目、广州生物岛实验室等的资助。

近日，Bio-Rad公司和Illumina公司达成合作协议共同开发针对单细胞的新一代测序工作站，单细胞分析领域在过去几年里发生着翻天覆地地变化，而两家公司的这项合作也将会对很多竞争性技术的企业带来一定影响。　　Illumina公司 CEO Jay Flatley在本周举办的摩根大通(JP Morgan)医疗会议上表示，这项合作被预期将会为单细胞分析带来一种具有成本效益、端到端、高通量且具有一定规模性的平台，公司这项合作计划预期将在2016年早些时候完成。我们认为结合两家公司的技术和知识产权将会为整个市场提供基本的产品需求。　　一旦这种新型工作站系统启动，其就会在短短几个小时时间内，以每个细胞1美元的价格来对10000个细胞进行分析。目前，公司并没有披露大概的总运行时间。基于这项合作协议，Bio-Rad公司也将开发出QX200仪器的修正版本及可产生微滴的试剂盒，这种微滴中将包括单细胞和条形码珠子。　　Bio-Rad公司高级副总裁Annette Tumolo在邮件中告诉GenomeWeb，公司目前正在开发新型仪器，这种新型仪器将利用公司的核心微滴分区技术来包裹细胞 在细胞裂解及细胞RNA同微滴中的珠子进行杂交后，乳浊液就会破碎，而且在一系列的样品准备步骤后，混合液就会进入到一种由Illumina公司开发的无菌文库准备过程中。测序过程完成后，数据就会流入到Illumina公司的BaseSpace平台中，BaseSpace是一种基于云服务的平台，其可以提供第三方及内部开发的生物信息学应用程序，以便被分析及报告。　　Flatley表示，这种工作站将会为整个市场提供最具有整合性的端到端的单细胞解决方案，同时在未来也会被进行有效的扩张来包括很多新型的应用 这项商业性的合作计划将会利用合作双方公司各自的渠道，即利用Bio-Rad公司销售修饰化液滴的生成工具，同时利用Illumina公司销售所有耗材，包括单一试剂盒中的液滴盒子(droplet cartridge)。　　两家公司目前在这项计划中已经取得了初步的进展，很多概念验证实验目前都已经进行了，而且样本中的细胞纯度都超过了90%，即包含了450个单一的细胞，利用大部分的RNA-seq方法都证明这些细胞具有良好的一致性。Illumina公司目前主要集中于围绕数字流体来改善开发工具的标准化 Flatley说道，目前公司的目的就是为第三方开发者提供新技术，从而帮助其利用数字流体技术来开发新的应用。　　目前在单细胞中进行的大量工作都很有必要利用小细胞数量来进行，而科学家们所开发的新型工作站也将会抑制这些细胞集群扩展成为大的细胞集群 早在2014年，Bio-Rad公司就已经收购了基于液滴测序的公司GnuBio，旨在进行临床新一代测序系统的商业化用途。但此次同Illumina公司进行合作与前者并无关联。　　目前在单细胞测序领域有很多公司，值得注意的是富鲁达(Fluidigm)公司是第一个开发并且进行产品推广的供应商 该公司发言人Howard High表示，我们在很多公司的公告中都发现他们都计划进入这个市场 该公司预计未来还有很多公司将会进入到这个飞速增长的市场中，从而扩大许多可用的解决方案。　　目前富鲁达公司的C1系统可以帮助科学家快速分离、处理并且对单一细胞的基因组进行分析，该系统可以同时分析多达800个细胞，还可以进行单细胞的mRNA测序，靶向DNA测序，进行全外显子组测序及基因组测序，同时还可以进行靶向基因表达及miRNA的表达特性研究。　　与此同时富鲁达公司还在瑞典和澳大利亚形成了全球的伙伴联盟来开启单细胞基因组中心 BD公司最近也发起了对但细胞基因组的细胞分类及分析研究，Qiagen公司同Cell Microsystems公司也达成了合作协议来开发分离且分析单细胞的商业化技术，同时WaferGen公司也早在去年10月份发起了一种名为ICell8的用于单细胞基因组学研究的单细胞系统。　　Cellular Research公司的Resolve系统预期会在2016年推出，该系统将和Illumina及Bio-Rad公司联合推出的工作站非常相似，用于对每细胞一美元的多达10000个细胞进行分析。

24日从中科院合肥物质科学研究院了解到，该院智能所专家利用拉曼光谱独特的指纹信息，研发出能&ldquo 嗅&rdquo 出爆炸物气味的拉曼传感试纸。这项研究成果具有及时性、便携性等特点，能在2分钟以内检测出TNT爆炸物，使公共场合安检更为方便、快捷。 　　国家杰出青年基金获得者、中科院智能所张忠平研究员领衔的研究团队负责了这一项目，相关研究结果近日发表在美国著名的化学期刊《分析化学》上，同时申报了国家发明专利。 　　探测可疑包裹、邮件和恐怖分子隐藏在身上的炸药一直是国际反恐和公共安全领域高度关注的课题。由于硝基爆炸物具有低挥发性和高爆炸性，目前机场安检主要依赖离子迁移谱和X射线衍射装备，难以做到快速、及时和低成本的探测。 　　中科院课题组研究人员介绍说，他们通过喷墨打印技术将银纳米粒子打印到一种滤膜上，再添加上拉曼活性分子，制备了对TNT敏感的拉曼传感试纸。 　　检测信封、衣服、包裹、土壤等表面黏附肉眼看不见的TNT残留颗粒物时，使用低能量的激光(不破坏物体表面，不需要拆包)照射其表面，气化黏附在上面的TNT晶体，同时将拉曼传感试纸置于激光上方，收集TNT挥发出来的蒸气。然后使用拉曼仪器对试纸进行检测。根据拉曼活性分子的拉曼信号变化，判断及鉴定该物质中是否含有TNT。 　　只要物体表面每平方厘米有1.6乘10的负17次方克的TNT，这项科研成果都能够快速检测出来。检测时间为2分钟以内。该工作得到相关科研评审人的高度评价，认为&ldquo 其具有很强的创新性，为爆炸物的现场快速检测提供了新手段，是一项优秀和重要的研究工作&rdquo 。新华网合肥4月24日电

仪器信息网讯 2011年11月28日，由中国物理学会光散射专业委员会主办，厦门大学承办，四川大学协办，厦门市政府、厦门大学化学化工学院及厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室赞助的“第十六届全国光散射学术会议”在厦门大学落下帷幕。下一届全国光散射学术会议将由陕西师范大学承办，于2013年在西安召开。 　　本次学术研讨会为期2天半，共吸引全国各地高校及科研院所320余名代表参会。会议共收到270余篇论文，会议主办方从中推选出大会特邀报告6个、分会邀请报告27个、分会口头报告68个、墙报152个，参会人数及论文数量均创会议历史新高。根据会议传统惯例设立了青年优秀论文奖和优秀墙报奖，经过专家组的评选，最终评选出3篇论文获青年优秀论文奖，8篇墙报获优秀墙报奖。闭幕式上，组委会为获奖人员颁发了获奖证书。 青年优秀论文奖获奖名单 获奖人 单位 论文题目 王翔 厦门大学 表面等离子体激元介导金属纳米粒子的长程电磁场耦合 赵伟杰 中科院半导体研究所 三层石墨烯及其n型和p型插层化合物的制备和拉曼光谱表征 宋薇 吉林大学 指纹吸附蛋白质的表面增强拉曼成像检测 青年优秀论文获获奖者与颁奖嘉宾合影 优秀墙报奖获奖名单 获奖人 单位 张丽艳 中科院物理所 马春丽吉林大学 黄逸凡 厦门大学 徐伟高 北京大学 郭清华 苏州大学 郭强 中科院大连化物所 苏乐 武汉大学 董军 陕西师范大学 　 　　　 优秀墙报获获奖者与颁奖嘉宾合影 　　本次会议还吸引了19家仪器厂商参展，展示了与光散射研究及光谱研究相关的新产品和技术，以下是部分参展厂商展位及产品。 HORIBA JY公司展台 HORIBA JY显微拉曼光谱仪（左）、三维水质分析荧光光谱仪（右） 赛默飞公司展台 赛默飞红外光谱仪（左）、赛默飞显微拉曼光谱仪（右） 雷尼绍公司展台 安捷伦公司展台 必达泰克公司展台 必达泰克两款便携式拉曼光谱仪 艾拓思实验设备公司展台 　　艾拓思代理的美国DeltaNu公司的两款便携式拉曼光谱仪 布鲁克光谱公司展台 NT-MDT公司展台 NT-MDT公司原子力显微镜 纳福通公司展台 爱万提斯公司展台 先锋科技公司展台 同方威视公司展台 北京鼎信优威光子科技公司展台

德国研究人员报告说，他们开发了一项新的技术，将方便于植物花粉过敏患者的生活。这为建立首个识别空气中流动的致敏花粉种类的自动、实时预报系统奠定了基础。 　　研究人员加尼娜• 内普在报告中说，当前的花粉计数和预警是通过在显微镜下用肉眼观察花粉颗粒来识别花粉的种类。这一方法既费时，也不可能让患者知道每小时空气中传播的花粉类别。 　　研究人员通过一种普通的实验室方法来识别花粉颗粒的结构，就可以区别橡树、枫树和其它植物的花粉。他们利用这种叫拉曼光谱法的技术得到了15种不同树种花粉的化学“标识”。这为实时花粉检测和预警系统的建立打下了基础。

蛋白质组学分析是当前生命科学界的热门领域。该领域取得的进展不仅增进了人们对基础生物学的理解，而且可以帮助阐释人类的健康和疾病状况。对蛋白质组的深入理解推动着新一波的研究和诊疗创新浪潮。这些创新的推动要求新的技术平台能够实现蛋白质组学分析的两个基本目标：能够尽可能深入地检测丰度极低的蛋白；以及能够在单个样本中分析数千种蛋白。2023年10月17日，仪器巨头赛默飞世尔科技就溢价74%（31亿美元）全资收购了蛋白质组学领域的领军企业Olink。而11月15日，Olink却向美国特拉华地区法院提交文件，诉Alamar Biosciences侵犯公司专利。根据公开资料，Olink声称Alamar侵犯的专利编号为US7,883,848（简称848专利）。那么，这家AlamarBiosciences公司是何来头？可以看到，Alamar由一群经验丰富的连续创业者于2018年创立。公司联合创始人兼CEO Dr.Yuling Luo以及联合创始人兼COO Dr.Steve Chen，此前曾一同创立了Advanced Cell Diagnostics (ACD)，成功研发并商业化了全球领先的RNA原位杂交技术平台RNAscope，ACD也于2016年被Bio-Techne收购（对价3.25亿美元）。在ACD之前,Dr.Luo是Panomics(以前名为Genospectra,后来被Panomics收购)的联合创始人,这是一家生命科学公司,于2008年被Affymetrix收购。在Panomics,他担任过各种角色,包括副总裁、功能基因组学和首席科学官,并领导了所有旗舰产品的开发和推出。Alamar的主要技术平台是什么呢?Alamar的蛋白质组技术同时融合了独创的单分子检测技术NULISATM，以及抗体工程技术AttobodyTM。该技术平台将为生命科学和新药研究者提供一次样本同时检测超多重标志物（1000X）并同时实现超高灵敏度（aM级别）的解决方案。同时该技术也将为肿瘤无创早筛等临床未满足需求提供新的诊断工具。可以说，Alamar 的NULISA平台就是做的蛋白多重检测的，与Olink存在竞争，但目前Alamar的NULISATM只能做到250个target的检测，远不如Olink的5300+和SomaLogic的11k。Alamar在过去两年中成功融资多轮，比如2021年其完成8000万美元B轮融资，该轮融资由夏尔巴投资领投，Morningside Ventures和Samsara Biocapital跟投，老股东启明创投和Illumina Ventures持续投资。接下来，Olink的买主赛默飞将如何应对Alamar这一“后起之秀”的技术平台，我们拭目以待。

记者4日从中科院合肥物质科学研究院了解到，该院智能所黄青研究员课题组研发出基于表面增强拉曼光谱（SERS）的超灵敏生物传感器，该生物传感器可以用于检测癌症转移相关的程序性死亡配体（PD-L1）生物标志物。研究成果日前发表在国际期刊《生物传感器和生物电子学：X》上。　　PD-1全名为程序性死亡受体1，是人体的一种重要的免疫抑制分子。PD-1受体在活化的T细胞表面表达。以PD-1为靶点的免疫调节对抗肿瘤、抗感染、抗自身免疫性疾病及器官移植存活等均有重要的意义。PD-1与其配体PD-L1相互作用可确保仅在适当的时间激活免疫系统，以便将慢性自体免疫炎症的可能性降至最低。然而肿瘤细胞为了免疫逃逸会在细胞表面表达高表达PD-L1，这样就能够使肿瘤细胞逃避T细胞的作用，使肿瘤细胞得以继续生存。　　为了检测PD-L1，研究人员首先制备了具有SERS活性的磁性纳米复合材料，同时又制备了SERS纳米标签。然后，科研人员用特定的适配体修饰这些纳米粒子，从而可以特异性地捕获循环外泌体PD-L1，形成三明治夹层式的SERS探针，通过分析拉曼报告信号，可以定量分析PD-L1生物标志物。该方法非常灵敏，可检测低至4.31ag/mL的PD-L1。进一步研究表明，在小鼠模型中，科研人员可以通过分析肿瘤中PD-L1随时间变化的表达水平，进而分析小鼠肿瘤发展情况。　　目前循环外泌体PD-L1检测仍缺乏公认有效的手段。这项工作为检测PD-L1生物标志物提供了新的超灵敏的方法，对于以PD-L1生物标志物诊断具有重要意义和潜在临床应用价值，并可为接受PD-L1/PD-1免疫疗法的患者提供服务。

朱学良/鄢秀敏/李栋联合研究团队利用超分辨成像技术揭示Kinesin-9家族成员Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的不同功能8月19日，国际学术期刊Journal of Cell Biology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）朱学良、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏和中国科学院生物物理研究所李栋等研究组的最新合作研究成果“Distinct Roles of Kif6 and Kif9 in Mammalian Ciliary Trafficking and Motility”，揭示了驱动蛋白（kinesin）Kif6和Kif9在哺乳动物动纤毛（motile cilia）中的功能。 动纤毛和鞭毛（flagella）是进化保守的、突出于细胞表面的毛状细胞器，通常由九组二联体微管和一对中央微管组成。动纤毛多以多纤毛的形式广泛分布于哺乳动物的脑室、气管、输卵管和输精小管中，通过其有规律的协调摆动，驱动脑脊液循环、清洁呼吸道和运输生殖细胞，而鞭毛则驱动精子运动。驱动蛋白是一类重要的分子马达，它们能够在微管上进行纳米级“行走”，参与物质运输、细胞分裂和纤毛发生等多种生物学过程，也驱动负责纤毛/鞭毛内物质运输，即鞭毛内运输（intraflagellar transport, IFT），的列车。Kif6和Kif9是Kinesin-9家族的两个成员，具有较高的同源性（图A）。进化分析发现它们与动纤毛或鞭毛高度相关，但在哺乳动物中的功能尚不明确。该研究团队利用自主搭建的掠入射结构光照明超高分辨率荧光显微镜（GI-SIM）发现Kif6和Kif9在哺乳动物运动纤毛中的定位和行为均不同：Kif6呈点状定位于二联体微管外周并沿这些微管进行长距离的双向运动，其中一些运动与IFT列车共定位，而Kif9定位于纤毛中央器且不进行长距离的运动（图B-C）。体外实验证实Kif6，而非Kif9，具有沿微管的运动性。在小鼠模型中，Kif6的敲除会严重影响脑室纤毛的协调摆动，导致脑脊液流动障碍，并引起严重的脑积水（图D-E），小鼠存活率也大大下降。相比之下，Kif9的敲除并不明显影响脑室纤毛的协调摆动，仅造成轻度脑积水（图D-E），且不影响小鼠寿命。Kif6-/-和Kif9-/-的雄性小鼠均表现为不育，前者精子数量减少且活力差，后者精子前进运动能力受限。这些结果提示Kif6是运动纤毛上参与货物运输的分子马达，可能通过运输信号分子等货物，调控脑室多纤毛摆动方向的一致性，而Kif9则是纤毛中央微管功能的一种调节因子（图F）。该研究为理解纤毛运动的分子调控机制和相关病理机制提供了新的线索。分子细胞卓越中心博士生方楚玉、分子细胞卓越中心与上海科技大学联合培养博士生潘新文和中国科学院生物物理研究所正高级工程师李迪（现为物理研究所特聘研究员）为共同第一作者。分子细胞卓越中心朱学良研究员、上海交通大学医学院附属新华医院鄢秀敏研究员和中国科学院生物物理研究所李栋研究员为该论文的共同通讯作者。清华大学梁鑫副教授和上海交通大学医学院附属新华医院黄旲研究员等研究人员为合作者。该研究获得国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的资助，以及分子细胞卓越中心细胞和分子研究平台和国家蛋白质设施等的技术支持。文章链接：https://rupress.org/jcb/article/223/11/e202312060/276924/Distinct-roles-of-Kif6-and-Kif9-in-mammalian(A)鼠源Kif6和Kif9的示意图；（B）Kif6-GFP能在脑室运动纤毛外周微管上进行长距离的双向运动，有些与Ift27颗粒共运动(Ift27+Kif6+)，有些则单独运动(Kif6+)；（C）Kif9-GFP在中央器上进行短距离的晃动；（D）大脑切片观察脑室扩大情况显示Kif6敲除(Kif6-/-)小鼠出现严重的脑积水，而Kif9敲除(Kif9-/-)小鼠仅表现为轻微的脑积水；（E）与野生型(+/+)和Kif9敲除小鼠不同，Kif6敲除小鼠的脑室管膜上皮运动纤毛摆动方向紊乱；（F）Kif6和Kif9在运动纤毛的功能模式图。

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的宋一之团队与尹焕才团队在高灵敏增强拉曼气体传感方面取得进展。研究团队开发了一种具有超高灵敏性的柔性多孔三维玫瑰花枝状纳米增强基底，可实现气相与液相中有机小分子的高灵敏检测。研究成果发表在Analytical Chemistry上。高灵敏微量气体传感在环境污染研究、人体挥发性有机物（VOCs）检测中具有重要现实意义。迄今为止，已有多种分析技术被用于气体检测，但大多存在成本高、操作复杂、分析过程耗时等缺点。表面增强拉曼散射（SERS）作为一种有力的痕量分子检测工具，可利用基底的表面等离子体共振耦合和电荷转移效应大幅增强目标分子的拉曼散射信号，具有高灵敏、简单、快捷、无损和特异指纹识别的特点，在气体传感领域具有突出的优势。对此，该研究通过化学生长与微纳加工相结合的方式在柔性多孔滤膜上制备了纳米氧化锌金属三维异质结构（图1），并利用酰胺反应选择性地捕获腐胺和尸胺分子，实现了低浓度气体分子的高灵敏定量检测（腐胺检测限：1.26×10-9 M，尸胺检测限：2.5×10-9 M），比同类研究报道的检出限高出2~3个数量级（图2）；另外，还实现了在液相中的超高灵敏度定量检测（腐胺检测限：3.2×10-16 M，尸胺检测限：1.6×10-13 M），比同类研究报道的检出限高出6~9个数量级，充分证明了该SERS传感器在液相与气相有机小分子检测的巨大潜力。鉴于该三维柔性SERS基底的多孔特性和优异的增强性能，将其与微流体装置和便携式拉曼光谱仪集成，搭建SERS快速检测系统，有望实现气溶胶中细菌、病毒和污染物的高效捕获与富集，充分发挥该三维基底在气溶胶的高灵敏检测领域的技术优势。研究工作得到国家自然科学基金委、江苏省重点研发产业前瞻项目、中科院科研仪器装备研制项目等项目的经费支持。 　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.1c05013图1 基于三维玫瑰花枝状SERS传感基底构筑方法及有机气体分子检测策略图2.液相中（a-f）与气相中（g-l）不同浓度腐胺与尸胺的SERS光谱

圣地亚哥与赫拉克勒斯，加利福尼亚州——2017年1月9日——Illumina公司 (纳斯达克股票代码：ILMN) 和Bio-Rad实验室公司 (纽约证券交易所市场代码：BIO) (BIOb) 在JP摩根健康大会上发布了Illumina® Bio-Rad® Single-Cell Sequencing Solution。该综合解决方案是单细胞分析的第一个新一代测序(NGS)工作流程，使研究人员能够在组织功能、病情进展和治疗反应方面深入探查个体细胞的协同作用。Illumina® Bio-Rad® Single-Cell Sequencing Solution包括全新的ddSEQ Single-Cell Isolator（与NextSeq 500合照）（照片来源：Business Wire）单细胞分析可深层探查个体细胞的基因表达，从而了解其在复杂组织中的功能。与以往任务艰巨且昂贵费时的流程不同，该解决方案能够对数以千计的个体细胞进行高通量测序。单细胞测序广泛用于人类发展与疾病研究中，能在该解决方案发布以后获益良多。“单细胞基因组学能够以高得多的精度查看干细胞转变为神经元的过程，这些神经元在帕金森病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症（也叫作卢格里克症）中是缺失的，”洛杉矶雪松-西奈再生医学中心机构审查委员会主任Clive Svendsen博士说道。他的实验室试用了新平台，对用于神经退行性疾病建模的单细胞进行了基因测序。 “使用此解决方案可以在群落中发现成熟比其他细胞更快的单细胞，让我们对疾病建立更好的模型，”雪松-西奈再生医学中心机构审查委员会项目科学家及主要研究员Ritchie Ho博士补充道。该解决方案包括ddSEQ™ Single-Cell Isolator和SureCell™ WTA 3’Library Prep Kit。Bio-Rad最好的液滴分离技术，Droplet Digital™ 技术，可以对单细胞进行隔离和编制条形码，然后在Illumina的许多主要NGS仪器上进行下游测序。全面的工作流程解决方案包括使用BaseSpace® Informatics Suite，Illumina的云端基因组学计算环境进行初级和中级数据分析，使用流式细胞分析技术的领先公司FlowJo, LLC所开发的SeqGeq™ 进行高级数据分析和可视化处理。 “通过与Illumina之间的紧密合作，我们为单细胞分析开发了一套无缝的可扩展解决方案，”Bio-Rad数字生物学组执行副总裁兼总经理Annette Tumolo说。“我们很荣幸为研究界的细胞生物学同仁配备他们需要的工具来推动新的发现。”“我们希望细胞生物学家接触到这些降低单细胞分析成本同时又易于使用的技术，让他们凭借获得的基因表达信息推动复杂疾病的研究，”Illumina应用基因组学部副总裁兼总经理Rob Brainin说。“与Bio-Rad的合作让我们把此项技术快速引入市场，使我们的客户能够解码基因组而改善人类健康。”Illumina® Bio-Rad® Single-Cell Sequencing Solution将在二月上旬发货。仅供研究使用。不得用于诊断。关于IlluminaIllumina公司通过解码基因组而改善人类健康。我们注重创新，这使我们成为DNA测序和芯片技术的全球领导者，并为科研、临床和应用市场的客户提供服务。我们的产品应用在生命科学、肿瘤学、生殖保健、农业及其他新兴市场上。关于Bio-RadBio-Rad实验室公司 (纽约证券交易所市场代码：BIO) (BIOb)为生命科学研究和临床诊断市场开发、制造并销售一系列创新型产品和解决方案。该公司以在大学与研究机构、医院、公共卫生以及商业实验室，生物科技、制药和食品安全行业提供的高质量客户服务而著称。1952年创立的Bio-Rad总部位于加利福尼亚州的赫拉克勒斯，通过其全球运营的网络服务于100000多家研究与健康产业的客户。该公司全球员工超过8000名，在2015年的销售额超过20亿美元。

美国伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家日前开发出一种能够分辨出单个气体分子的超高灵敏度&ldquo 电子鼻&rdquo 。这种新型气体传感器对气体分子的吸收能力比传统化学传感器强300倍。 　　让人不可思议的是，用来制造这种高灵敏度&ldquo 电子鼻&rdquo 的材料竟是此前被认为残次品的、存在缺陷的石墨烯。相关论文发表在《自然· 通信》杂志网站上。 　 　在制造石墨烯的过程中，石墨烯逐渐形成晶格或片状时，会随机出现一些单晶颗粒。这种多晶结构与单晶之间的边界被称为晶界。由于晶界会造成电子的散射，削 弱石墨烯晶格的性能，具有晶界的石墨烯通常都被认为是毫无价值的次品。但美国伊利诺伊大学芝加哥分校机械和工业工程教授阿明· 萨利希-空锦带领的研究小组 却发现，这些缺陷正好适合用来制造高灵敏度气体传感器。 　　物理学家组织网9月23日（北京时间）报道称，为了验证这一想法，测试石墨烯缺 陷的电气性能，研究人员用单个石墨烯晶界制造了一个微米尺寸的气体传感器。他们在测试中发现，石墨烯晶界能够将气体分子吸附到其表面并让它们聚集起来，石墨烯晶体上却没有这样的现象。这使具有这种缺陷的石墨烯成为观测气体分子的理想场所。 　　由切赫· 克拉尔带领伊利诺伊大学芝加哥分校的一个 理论化学小组，对该晶界所具备的这种独特吸引力和电子特性进行了解释：晶界的不规则特性使其具备了数百个不同灵敏度的电子传输间隙。这就像是许多平行的并 联开关，当气体分子在晶界上发生聚集，电荷发生转移时，这些开关会突然打开或者关闭。这一切都发生在一个非常短暂的时间当中。而这便是用其制成的气体传感 器能够具备超高灵敏度的原因所在。 　　萨利希-空锦说：&ldquo 数十年来科学家们一直试图制造出一种强大的、具有超高灵敏度的传感器。我们的研究 将其变成了现实，可以在微米级的尺寸上将这些晶界集成起来进行统一控制。使用这种技术能很容易制造出芯片级的传感器阵列。借助晶界对气体分子超强的吸附能 力和快速反应能力，用石墨烯晶界阵列制成的电子鼻甚至能够检测出单个气体分子。这种材料集精确和可靠于一身，是制造气体传感器的理想材料。&rdquo

p 　　1月23日，北京理工大学材料学院刘吉平教授主持的中央在京高校重大成果转化项目“高灵敏度手持式拉曼光谱探测仪制造”顺利通过结题验收。刘吉平代表项目组从项目立项背景、项目实施、科研创新、转化应用等情况向与会专家进行详细汇报，并现场展示了手持拉曼光谱探测仪，项目成果得到与会专家的高度认可。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/a4762005-11a1-49d4-a7b7-8868c39547c3.jpg" title=" 微信图片_20180129232942.jpg" / /p p style=" text-align: center " 上图 第五代拉曼光谱探测仪样机及其应用 /p p 　　该项目于2014年获得北京市教委中央在京高校重大科研成果转化项目的支持。刘吉平率领团队经过近4年技术攻关，研发了一系列具有自主知识产权的软硬件技术与装备。研制的探测仪整机具有重量轻、便携性好等优点，能够快速完成爆炸物、胶体物质、毒品、有毒气体和粉末的探测，可广泛用于地铁、机场、国家机关等重要场所和重大活动的安检。 /p p 　　通过与北京华泰诺安探测技术有限公司合作，推进产业化进程，已经建立了一套年产2000台的生产装配线，应用前景广阔。先后向公安、海关一线提供拉曼光谱探测仪1600余台，从2016年8月至今，该项目成果已在北京地铁4号线安检中得到应用，并完成了十九大、“一带一路”峰会、厦门金砖国家会议等重大活动的安保任务，产生了较大的社会效益和经济效益。 /p