2021年拉曼光谱新品盘点:从实用出发 向多元化发展
作为分子光谱领域最为活跃的仪器类别之一,拉曼光谱技术与应用的发展一直备受关注。而基于市场需求的推动,各大仪器厂商也在新产品新技术开发方面不断发力,这一点在仪器信息网主办的“科学仪器优秀新品”评选活动中体现得尤为明显。从2016-2021年间“科学仪器优秀新品”评选活动中拉曼光谱新品的申报情况来看,审批通过的拉曼光谱仪在当年申报光谱产品的中占比保持逐年增长的趋势,别是2018之后增长非常明显,2020、2021两个年度的拉曼产品申报占比都超过了1/3。申报仪器信息网2021年度“科学仪器优秀新品评选”活动的拉曼光谱相关新品(审批通过)共计16台,此外还有多台基于拉曼光谱原理的其他类别仪器。以下将根据申报的拉曼光谱新品进行简单盘点。特别说明,本次盘点的仪器新品仅限申报2021年度“科学仪器优秀新品评选”活动并审批通过的拉曼光谱类仪器。鉴于篇幅限制,不能面面俱到,仅根据文章需要选择部分进行综述,如未提及还请谅解。综合这些仪器新品来看,拉曼光谱仪器在科研和便携/手持仪器两个大方向上呈现了多元化的发展。科研仪器追求更高性能,便携/手持仪器致力于解决实际问题,追求更实用。在此基础上,在线仪器、专用化仪器,以及各种特殊应用条件的仪器新品也在不断涌现。更高性能助力前沿研究对拉曼光谱仪而言,科研级仪器对高性能的追求从未停止。在2021年度“科学仪器优秀新品评选”活动中,多家仪器厂商先后推出了科研级拉曼产品,这些产品在分辨率、成像、算法,以及多功能化等方面进行了创新开发。比如,北京卓立汉光仪器有限公司的全自动化拉曼光谱分析系统Finder 930,在前几代产品系统设计的经验基础上对硬件和软件上做了全方位的升级。该产品使用了卓立汉光全新一代的影像校正光谱仪,成像质量更加优秀,波长重复性和准确性更高,引入了高精度的自动化电动控制系统,可以智能控制激光切换、激光功率、共焦针孔大小,采用了全新架构的软件,兼容荧光mapping、拉曼mapping、荧光寿命成像、高光谱数据处理;奥谱天成(厦门)光电有限公司ATR8800UV科研级深紫外显微拉曼光谱成像仪集成了最多达 4 个激光器,可以实现深紫外拉曼成像,不同焦距、不同分辨率可选。其采用共聚焦光路设计,配备拉曼系统设计的高透过率紫外物镜,使得激光光斑接近衍射极限。作为极具前景的应用领域,生命科学领域的应用需求给拉曼光谱仪展现了非常广阔的发展前景,相对应的,致力于生命科学、单细胞分选等的拉曼相关仪器也得到了很大的进展。比如,青岛星赛生物科技有限公司推出了3台拉曼相关的新品:单细胞拉曼分选-测序仪 RACS-Seq、临床单细胞拉曼药敏性快检仪 CAST-R、高通量流式拉曼分选仪FlowRACS HT100等。其中,单细胞拉曼分选-测序仪 RACS-Seq获中国科学院科研装备研制专项支持,获国家基金委科学仪器基础研究项目支持,其利用“单细胞拉曼图谱”,可建立单细胞功能表征和单细胞组学分析之间的桥梁,突破“细胞功能异质性原理”、“大多微生物尚难培养”等共性科学问题与重大技术瓶颈。临床单细胞拉曼药敏性快检仪 CAST-R药敏检测时间缩短至十分之一(缩短到3小时),病原鉴定、耐药识别与机制研究“多管齐下”,获国家重大科学仪器研制项目支持。高通量流式拉曼分选仪FlowRACS HT100用独创的pDEP-RACS技术,通过周期性施加介电场确保高速流动的单细胞被精确捕获在拉曼激光位点,有效克服了高速液流中细胞拉曼信号弱的难题,确保高质量拉曼谱图的采集;另外,长春长光辰英生物科学仪器有限公司推出了共聚焦拉曼光谱仪HOOKE P300。该拉曼光谱仪针对生命科学领域开发,可与单细胞弹射分选仪结合,进行更深层次的探索。据悉,这是长光辰英研发的一款高端定制型激光共聚焦拉曼光谱仪,仪器内置独特的多维校正装置,可以保证样品光谱不受测试环境干扰,满足拉曼数据库构建对光谱稳定性的要求。仪器采用全自动数据采集,智能图像识别功能,并搭载先进的深度学习算法,可以极大提高科研效率。此外,针对一些特殊需求,或者极端条件下的应用,各大仪器公司也在开发相应的产品,以促进科研的深入拓展。比如,QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司的低温强磁场拉曼显微镜-cryoRaman系统融合了高分辨率共焦显微镜和超灵敏光学元件,用于低温和强磁场下的显微拉曼光谱。其变温范围:1.8K-300K,磁场强度:9T, 12T, 9T-3T, 9T-1T-1T, 5T-2T-2T,可以实现在高磁场中的最低温度下进行拉曼成像,并获得高的空间、光谱和深度分辨率。细节创新让应用更落地与高性能实验室仪器相比,小型仪器,特别是便携式/手持产品往往更多的以实用为目的。而基于此,各大仪器厂家从实用性的角度出发,对仪器的定位也发生了变化。比如,赛默飞的手持拉曼分析仪 1064Defender 具有高度灵活性,允许用户根据需求对扫描配置文件和数据库进行定制,为可靠和高效决策提供明确的结果;普识纳米的小型科研型便携式显微拉曼光谱仪 SR532Pro采用一体式设计,集成了显微镜,十寸大屏幕,内置大容量锂电池,实现了小型科研拉曼在现场快检的运用。同时,该仪器采用深制冷CCD-60℃,极大提升了灵敏度;此外,普识纳米的手持式拉曼光谱仪微量检测—SERS智能处理器是为了解决毒品及前驱体等管控品检测面临的含量低(随着应用需求的发展,很多应用已经不满足于简单的拉曼检测,如何抑制荧光干扰一直是大家致力于解决的问题。其中,奥谱天成(厦门)光电有限公司的ATR3020便携式差分拉曼光谱仪采用差分拉曼技术,内置两个相邻波长的激光器,可以较好地去除荧光等各种干扰。保证准确性的前提下,可以降低光源功率的要求,提高整机可靠性和光谱容错纠错能力,通过与SERS技术结合,可以达到PPB级检测能力适合野外作业;瑞士万通推出的MIRA XTR DS手持式拉曼光谱仪,在785nm激光器的机型上通过硬件光路改善以及软件算法上的升级,将混合的荧光型号和拉曼信号的数据进行分离,并对拉曼信号进行增强处理,从而让785nm的设备能够检测到高荧光样品的拉曼信号。当然,在追求实用的同时,不少便携/手持拉曼的仪器也在性能方面向更深层次拓展。比如奥谱天成(厦门)光电有限公司的拉曼光谱仪ATR2500采用全自由空间光路技术,实现小尺寸119.2×89×35 mm的同时,检测速度、灵敏度依然提升4倍,分辨率可达3cm-1。多元化发展紧跟市场需求除了传统的科研及便携/手持仪器之外,拉曼光谱也在积极应对市场需求,向多元化发展,在线仪器、专用及多功能集成系统都在不断的发展中。作为一类非常有潜力的分析技术,拉曼已经在实际应用中显现出了非常诱人的前景,很多拉曼仪器的厂商已经开始注重在线和专用化仪器的开发。比如,湖北锐意自控系统有限公司的激光拉曼光谱气体分析仪LRGA-6000基于激光拉曼散射原理,通过对待测气体的特征拉曼散射光谱进行增强、收集、处理和识别,并对含量进行定量计算,可同时对多种气体进行在线和实时检测。在LRGA-6000的基础上,LRGA-3100通过对光路与结构进行优化处理,极大程度缩小了拉曼分析仪的外观尺寸,并且进一步对拉曼算法优化,使仪器的稳定性和抗干扰能力取得进一步提高。该仪器可同时对多种气体进行连续在线监测,更加方便于系统集成和现场安装调试工作的进行。多功能集成一直是科学仪器的一个重要发展方向,将多种检测技术集成一体,高效解决问题,实现快速检测和筛查,是很多应用场合亟需的分析手段。其中,RS1000TC 中药有害残留快检仪由北京鉴知技术有限公司与甘肃省药品检验研究院共同研发。据介绍,这是国内外首款三合一的中药现场快检设备,集成多种检测技术,可以对党参、当归、黄芪等药材中多种农药残留、二氧化硫、真菌毒素、重金属进行快速检测和筛查。前处理简单,仅需粉粹样品,无需离心等操作,30分钟内快速完成一次检测,成本低廉,可以满足2020版《中国药典》要求;普拉瑞思科学仪器(苏州)有限公司的拉曼集成生化检测仪Polaris-P90将拉曼、光电比色、胶体金、PCR四种检测方法集成一体,实现一机多能,检测项目几乎涵盖了所有的理化指标和生物类的快检项目。(了解更多拉曼市场信息,欢迎订阅《中国拉曼光谱仪市场调研报告(2021 版)》,参考链接:https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=255。