光譜界專家分享光譜技術的新進展、新應用（二）

——第十九屆全國分子光譜學學術會議暨2016年光譜年會大會報告（二）

　　分析測試百科網訊 2016年10月28日，第十九屆全國分子光譜學學術會議暨2016年光譜年會在福州盛大開幕（詳見本網報道：光譜領域專家匯聚福州 共同探討光譜學發展），會議由中國光學學會和中國化學會主辦，中國科學院福建物質結構研究所、福州大學和閩江學院聯合承辦，來自國內外光譜領域的專家、學者等500多人參加了此次會議。上午的大會報告中各位專家都帶來了精彩的分享內容，詳見本網報道：光譜界專家分享光譜技術的新進展、新應用（一）。

　　在下午的大會報告中，鄭州大學常俊標教授、雷尼紹貿易有限公司王志芳、中國農業大韓東海教授、堀場貿易有限公司應用經理沈婧、國家納米中心研究員孫佳姝、廈門大學化學化工學院任斌教授、布魯克光譜事業部李紀華、必達泰克公司Jack Zhou博士、蘇州大學楊永剛教授等對核苷類創新類藥物的研究、拉曼光譜的新技術及應用、近紅外光譜分析技術的細節、二維材料的納米光譜表征、基于微流控技術的癌癥標志物光學檢測、表界面高空間分辨針尖增強拉曼光譜研究、傅立葉紅外在基質隔離研究中的應用、面向需求（PON）的納米科技及移動拉曼檢測診斷技術、圓二色譜解析單手螺旋聚倍半硅氧烷納米材料等內容進行了介紹。

鄭州大學 常俊標教授

　　鄭州大學常俊標教授的報告題目是《核苷類創新藥物的研究策略》。

　　核苷類藥物是一類非常重要的藥物，大約有55個已經注冊的核苷類藥物用于臨床，正在做臨床的藥物有46個，其中95%是被代謝為其三磷酸酯而發揮作用。目前，已用于臨床的核苷類藥物對于核苷酸結合靶蛋白的抑制作用還沒有完全被優化。藥物的多晶型差別表現在穩定性、溶解度、溶出速度、生物利用度等，產生多晶型的因素及參數主要有溶劑體系、過飽和度、溫度、雜質及添加劑等信息。

　　常俊標課題組設計的前藥作用機制，采用藥物代謝活化與特異性水解N-P鍵都發生在肝臟并就地活化。中國是丙肝病毒攜帶者全球最多的國家之一，丙肝慢性化率為50-85%，沒有有效疫苗，中國急需病人能支付的相當療效的抗丙肝藥物，常俊標課題組合成了具有很好抗HCV活性的新型核苷化合物（CL-045），其活性高于美國一家公司制造的Sovaldi。常俊標還分享了他們的一些研發計劃。

雷尼紹貿易有限公司 王志芳

　　雷尼紹貿易有限公司王志芳的報告題目是《拉曼光譜新技術及應用》，報告從拉曼光譜表現形式、Renishaw拉曼光譜聯用技術、成像技術及新技術進行介紹。

　　拉曼成像給出的有晶粒取向、應力分布、質量、成分分布等信息，Renishaw拉曼光譜技術這些年來一直在不斷發展。關于拉曼光譜聯用技術有Renishaw拉曼光譜與AFM聯用、Renishaw拉曼光譜與SCA+SEM聯用，此外還有拉曼光譜與CLSM、Nano indenter、XPS聯用。拉曼成像掃描技術的發展從時間、維度、軟件處理能力等方面進行，拉曼成像技術有StreamLine快速大面積成像（slalom）、StreamHR高分辨快速成像、超快速大面積成像、Volume拉曼成像、Surface拉曼成像、以及直接整體拉曼成像、透射拉曼成像技術等。

　　雷尼紹最新推出的inVia Qontor顯微共焦拉曼光譜儀保有inVia Reflex所有功能及性能，增加了LiveTrack實時聚焦技術。在拉曼掃描成像過程中，樣品并不始終處于聚焦狀態，聚焦不佳會導致靈敏度降低、樣品上不一致的拉曼采集區域、空間分辨率降低等現象。LiveTrack的優勢是無論是白光觀察模式還是拉曼掃描成像模式下，樣品始終保持在聚焦狀態，能夠給出成像區域的Z方向的表面輪廓，適用于形貌復雜的樣品成像，動態體系能夠保持聚焦狀態。王志芳還列舉了相關的案例。

中國農業大 韓東海教授

　　中國農業大韓東海教授帶來的報告題目是《試論近紅外光譜分析技術的細節特制》。在儀器的原理和結構方面，近紅外專用儀器與分光光度計大同小異，但是設計思想差異頗大，重視細節是其關鍵。韓東海提出三個方面內容并進行闡述：

　　一、細節決定儀器性能與價格。市售通用儀器為了滿足多種用途的需要，常按最高標準設計，所以儀器很貴。有些分光光度計也可測近紅外光譜，因與專用近紅外儀器結構不同，故兩者間存在差異。光譜采集方式應充分考慮物料特點。漫反射模式時，如果光源和檢測器聚焦同一點，則聚光效果最佳。但物料位置稍有變化，勢必引起光譜波形和強度變化。這種方法適用于物料固定。當物料外觀形狀變化多段時，聚焦條件需要稍作調整，或利用平行光線有利于提高檢測性能，或直接用漫透射模式。

　　二、細節應對物料理化多變性。比如近紅外檢測果品時的特殊性、果皮厚度不同、水果分布不均、水分含量高等，針對水果成分分布不均、離散性大的問題，采取了特殊環狀冷光源設計，并就光譜采集位置進行了具體規定。

　　三、細節支撐個性化解決方案。比如水果糖度測量方法不同，其檢測精度也不同，應根據實際需求進行合理選擇。果實總糖是數種糖濃度的總和，糖不同光譜也不同。當測量糖組分不穩定的樣品光譜時，需要選用不受組分變動影響的吸光度穩定的波長。

堀場貿易有限公司應用經理 沈婧

　　堀場貿易有限公司應用經理沈婧的報告題目是《二維材料的納米光譜表征》，介紹了納米分辨率及納米光譜技術，二維材料的納米拉曼光譜。

　　顯微技術有SNOM掃描近場光學顯微鏡、超分辨率熒光顯微鏡、AFM-IR等，從顯微拉曼到納米拉曼，實現納米拉曼光譜的關鍵點是如何獲得納米區域拉曼信號，如何提高納米區域拉曼信號強度。針尖增強拉曼光譜TERS，針尖附近的區域信號增強，可以達到10³~10⁶數量級，區域尺寸取決于針尖尺寸。早期的TERS研究集中在單點或線研究，TERS成像相對困難，找到熱點位置是TERS成功與否極為關鍵的步驟，將拉曼激光與熱點精確匹配才能實現完美TERS。納米拉曼的耦聯要點是空間匹配、維持獨立性能、操作便捷、并提供整套解決方案， HORIBA提供多種納米拉曼成像系統，XploRa Nano、TRIOS、HR Evo Nano、Inv XploRa Nano等。

　　分析不同樣品的TERS解決方案已經日趨成熟，用于氧化石墨烯、CVD生長石墨烯的刻化研究，MoS2等其他二維材料，生物大分子、自主裝膜等。TERS成像的意義十分重要，現在在不同實驗室能輕松再現低于10nm空間分辨率的TERS成像。

國家納米中心研究員 孫佳姝

　　國家納米中心研究員孫佳姝的報告題目是《基于微流控技術的癌癥標志物光學檢測》。中國惡性腫瘤新增死亡率和發病率世界第一，惡性腫瘤的特點是異質性及不斷變化，需要高靈敏、高選擇性、實時動態的檢測方法，在惡性腫瘤早期發現、早期診斷、早期治療。

　　循環腫瘤細胞（CTC）快速評估化療藥物藥效，監測腫瘤復發，每毫升血液可能僅含有少數幾個CTCs，用抗體磁珠捕獲CTCs。在磁分離+磁弛豫傳感（MS+MRS）的miRNA檢測中，利用大磁珠作為磁分離體，小磁珠作為磁信號探針，通過雜交反應及循環酶切放大信號，實現miRNA高靈敏、一步法的定量檢測。

　　孫佳姝課題組將循環腫瘤細胞無標記分選，及核酸檢測技術，用于肺癌患者療效的評價，與病情對應性良好，并發展了一種核酸POCT檢測分析方法，將其應用到現場及基層檢驗檢疫，并取得了良好效果。

廈門大學化學化工學院 任斌

   廈門大學化學化工學院的任斌教授做題為《表界面高空間分辨針尖增強拉曼光譜研究》的報告。

   任斌課題組的研究方向為：SERS（表明增強）和TERS（針尖增強）技術；以及表/界面電化學，活體細胞 /生物分子的體系；基礎方面關注儀器研制，表面等離子體光學Plasmonics，納米結構。在表界面研究的挑戰是：表界面的結構決定了性能和性質；需要很好保證結構和電學特性，特別是在工作條件（電化學體系）中表征；要求技術是高時間和高空間分辨率，特別是高靈敏度。

  1974年SERS被發現，1977年被確認。一般認為SERS的增強效應是10e6，如果吸附的單層物種，厚度為5A，放大后相當于0.5mm的物種；如用共聚焦顯微拉曼光譜，單層物種的信號可以強于純物種的信號。接下來介紹了表面等離子體共振（SPR）的原理。做SERS實驗，如果只做單個粒子，信號僅微弱增強，用二聚體要好更多。從微尺度到納尺度，極限的空間分辨率能做到分子中不同位點的差異（亞分子）。接著又介紹TERS針尖增強拉曼，達到的極限分辨率。任斌介紹了課題組的STM-TERS技術，比如Pb/Au表面分子催化反應，制作探針，在從Pd到Au再到Pd的光譜掃描中，可以看到邊緣層微小的差異。做理論計算后，也證明了邊緣Pb的電化學活性。對比電化學TERS和SERS信號，發現TERS顯示而SERS不顯示這些差異。也進一步分享了實驗的思路和方法。

  任斌總結說，TERS能夠表征納米尺度表界面的化學和物理特性；電化學TERS使得在電化學條件下能夠表征化學反應；表面等離子體塑形（Plasmon-shaping）效應能被納米結構的分散和光致發光校正，可用于表面分析。

布魯克光譜事業部 李紀華

　　布魯克光譜事業部李紀華的報告題目是《傅立葉紅外在基質隔離研究中的應用》。

　　基質隔離是低溫下（10-40K）固態化的惰性氣體（氬）隔離和保護化學分子。由于自由基和不穩定或遷移分子受到隔離；隔離分子和基質沒有交叉干擾或非常弱的干擾；隔離分子間沒有交叉干擾，非常像極稀薄的氣體分子，所以選擇傅立葉紅外做基質隔離。基質隔離可用于研究催化反應（光分解或熱分解），觀察分子如何斷裂；能量材料研究（爆炸物、儲能材料等），觀察反應中間體；只在低溫下存在的新化學結構的研究等。

　　基質隔離要可以進行同位素位移測量，并且高分辨率和高靈敏度。李紀華介紹了布魯克傅立葉變換紅外光譜儀的優勢和布魯克建議的配置方案。布魯克傅立葉變換紅外光譜儀的優勢是：1.測量的峰非常尖銳，比如同位素位移的研究需要確認化學結構，這需要非常高的光譜分辨率（V80V，0.06cm^-1）；2.非常重要的同位素位移的峰信號非常弱，在高分辨下大氣的影響非常嚴重，所以需要真空型的紅外光譜儀。布魯克的VERTEX70V和VERTEX80V都是真空型的紅外光譜儀；3.布魯克特殊設計的外反射附件可以很好的把大型低溫杜瓦連接到布魯克的紅外光譜儀上。

必達泰克公司 Jack Zhou

   必達泰克公司Jack Zhou博士做題為《面向需求（PON）的納米科技及移動拉曼檢測診斷技術》的報告。

   當前在現場應用中，手持和便攜式拉曼已進入廣泛應用時代，比如：藥廠原輔料進廠驗證，合成藥研發輔助；緝爆及應急處置，禁毒及危險品識別；食品安全及打假識別；礦物分析，文物修復顏色顏料成分識別；在線監測，實驗過程監測；塑料分揀，醫療診斷。該報告和猶他大學等單位合作，主要是拉曼用于現場診斷方面的工作。該工作同猶他大學等機構合作，目標是實現一種集生物技術、納米增強及拉曼為一體的技術，獲得很高的靈敏度，具有很好的檢出限，可以定量，而且便攜。生物標記物識別的工作，主要由猶他大學完成；必達泰克主要完成信號的增強，提高信噪比；以及用表面增強的機制，用手持拉曼完成檢測。

   表面增強及集成優勢是：該方法有單分子檢測的潛力，可擴展平臺，多目標檢測等優點。樣品的處理包括：基體制備，制備拉曼Au標，制備結合拉曼金標的三明治結構的免疫分子，就可以用手持的拉曼測定。Jack Zhou舉例談到PSA分子的測定例子，PSA是前列腺癌和乳腺癌的導因，但檢測手段因PSA量極低很難診斷。用前述方法，可以在30秒讀出時間內獲得1 pg/mL的檢出限。測量時要考慮采樣面積的影響，實驗表明，捕捉到帶有活性的三明治式的金標，一定面積的光斑條件下，可以獲得更高的重現性。另一個更有實用價值的是Tuberculosis（肺結核）的早期診斷。肺結核導致的死亡率遠超任何其它傳染病菌；是當今世界第二大傳染病，2011年開始，WHO已禁用血清法診斷，傳染病發區采用痰液顯微鏡法診斷。必達泰克的檢驗方法是捕獲LAM抗原，制備拉曼Au標，再用TacticID手持拉曼檢測。50個案例實測證明，LAM加入血清并經預處理，測定檢出限達到2ng/mL，并且臨床靈敏度為89.6%；臨床專屬性為100%。比較Sputum smear痰涂片，Genexpert定量PCR和Porter實驗室的LAM+SERS，比較它們的靈敏度、專屬性，儀器價格，單次檢驗成本，檢測時間等要素，ALM+SERS均具有很強的優勢。該方法還開發了96孔板的讀出，可以進行多路并行檢測。

  Jack Zhou表示，下階段工作是：繼續優化降低檢測限，更高的自動化程度，實際案例驗證（3200個試樣）。另一個例子是HCC原發性肝細胞癌的早期診斷，現行的診斷方法采用超聲方法，是否可能研發出面向現場需求的HCC診斷方法？必達泰克開發了垂直流檢測器（VFA），機理是用AUMP與檢測銀的軛合反應引起的顏色變化。用SERS將VFA定量，加金標后，VFA薄膜用TacticID手持拉曼來做讀出。實驗證明，采用SERS及TacticID手持拉曼相結合，使得低含量被測物的定量檢測成為可能。定量VFA檢測HCC時，用ALphafetoprotein（甲胎蛋白），目前可達到1ng/mL的檢測限。Jack總結說，PSA、TB、HCC的成功檢測驗證了生物、納米及拉曼的結合在診斷檢驗應用中具有廣闊的前景；采樣面積影響因素應予重視；必達泰克正在開發面向現場（PON）的診斷儀。

蘇州大學 楊永剛教授

　　蘇州大學楊永剛教授的報告題目是《圓二色譜解析單手螺旋聚倍半硅氧烷納米材料》。

　　手性的起源是不對稱、手性圓偏振光以及地球的旋轉。隨著納米材料的興起，手性納米材料也逐漸受到關注，圓二色譜也成為其檢測手段之一。在報告中，楊永剛介紹了課題組所做的工作，并指出，手性螺旋聚倍半硅氧烷納米材料可用于手性拆分和手性納米材料制造，如二氧化硅、硅、碳、碳化硅等混合納米材料，而光學活性起源于π-π堆積芳香環和芳基的扭曲。

　　大會還安排了多場分會報告，更多內容請關注分析測試百科網的后續更新。