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基于傅里叶变换干涉后的红外光原理，傅里叶红外光谱仪可以分析物质的键合和结构，并能对样品进行定性和定量分析，并以其优异的性能能够胜任大量的分析工作，国内专业的傅里叶红外光谱仪可应用于哪些领域？

傅里叶红外光谱仪可用于哪些领域？

1.化学和制药领域

在现代药理学中，新药的开发只有两种方法，一种是根据基本化合物进行合成，另一种是从动植物中提取和改进药物。药物的结构决定了药物的性质。新药最基本的步骤是分析其结构和成分，傅里叶变换红外光谱(FTIR)可以帮助人们完成这一领域的工作。

2.煤和石油分析领域

傅里叶变换红外光谱可以检测有机质中官能团的类型和含量，从而得到混合物中某些有机物的含量，这对于煤和石油工业来说是非常重要的，有机质的含量一直是煤和石油开采的标准，利用傅里叶变换红外光谱仪可以直接检测有机质的种类和含量，进而判断其是否具有开采价值。

3.刑事调查和评估领域

傅里叶变换红外光谱仪也被用于刑事侦查和鉴定领域。在化学合成技术不断发展的今天，药物种类繁多，也给鉴别工作带来了困难。为了确定未知物质是否会产生幻觉，只需用傅里叶变换红外光谱对未知物质进行分析，并与已知药物的红外光谱进行比较。通过测量晶格宝石的晶格结构，并根据标准晶格宝石的数据比较，确定其是否为真正的宝石。

傅里叶红外光谱仪具有精确性和易用性两大特点，能够胜任医学刑事侦查等多个领域，由于某些检测要求严格，傅里叶红外光谱仪可以充分发挥其精度特性，除上述领域外，还可应用于卫生检疫、食品、环境保护、光学涂层等领域，并在这些领域发挥着巨大的作用。

    许多包膜病毒诸如人类免疫缺陷病毒（即艾滋病毒，HIV），埃博拉病毒、流行性感冒病毒（IFV）和冠状肺炎病毒等致命性病毒对人类健康和公共卫生构成了持续的威胁。因此，关于病毒开展的各方面研究备受关注。其中，包膜病毒的细胞膜渗透行为是病毒进入宿主细胞，感染宿主细胞等一系列事件中的关键步骤。在病毒进入宿主细胞的过程中，包膜病毒如何与宿主细胞受体相互作用以及病毒膜包膜自身如何经历结构变化，Z终进入宿主细胞的病毒-细胞膜渗透行为的研究，能为开发新型抗病毒疗法和疫苗提供有利信息。

    近年来，流感病毒（IFV， 结构示意图1）已被用作包膜病毒的原型来研究病毒进入宿主细胞的过程。IFV中血凝素（HA）是嵌入IFV包膜的主要表面糖蛋白。 HA负责IFV与宿主细胞受体的连接，并在病毒进入过程中参与介导膜融合。众多研究已经为靶标和病毒膜之间的融合机制建立了一个公认的模型。该模型认为只有在靶标和病毒膜发生膜融合时才可形成孔从而介导病毒-细胞膜渗透行为。然而，其他报道也观察到在融合发生之前靶标和病毒膜的破裂。此外，关于腺病毒蛋白与宿主细胞的研究显示，宿主细胞膜可能在没有膜融合的情况下被破坏而进入病毒。另一方面，病毒包膜和靶宿主细胞膜具有不同的化学组成或结构，各个膜中形成孔的要求不同，因此靶宿主或病毒膜破裂也可能独立地被诱导。

图1 流感病毒示意图 （百度百科）

    综上所述，关于病毒-细胞膜渗透行为的机理还存在一定的争议，明确单个病毒与宿主细胞的复杂融合机制，可为设计抗病毒化合物提供有利信息。然而，常规的病毒整体融合测定法是对膜融合事件的集体响应，不能对细微、尤其是在纳米尺度复杂的融合细节进行直接和定量的研究，因此无法直接量化一些可以通过研究单个病毒、纳米尺度表面糖蛋白和脂包膜来获得的融合细节。例如，病毒感染过程在分子水平上引起的病毒膜和宿主细胞膜的化学和结构组成改变，可以通过分子特异性红外光谱技术来探测。然而，单个病毒、表面糖蛋白和脂包膜尺寸小于红外光的衍射极限，限制了单个病毒的红外光谱研究。因此，找到一个既可以提供纳米高空间分辨率，还能探测机械、化学特性（分子特异红外光谱）和环境影响的工具，使其可在单病毒水平上研究病毒膜融合过程是十分重要的。

    德国neaspec公司经多年研发的纳米分辨傅里叶红外光谱和成像系统（nano-FTIR & neaSNOM）采用ZL化的散射式核心设计和准外差技术以及独特的宽光谱高能激光器（光谱范围：650—4000 cm-1），基于传统傅里叶红外光谱的核心原理，使得光谱和成像信息直接源于光学信号，无需光-热、光-力等复杂信号的转换，能对空间分辨率低至10 nm的样品进行直接的红外光谱及成像测量，提供与传统傅里叶光谱完全一致的红外光谱测量结果。因此，德国neaspec公司的纳米分辨傅里叶红外光谱与成像系统可实现高分辨率单个病毒、表面糖蛋白和脂包膜的原位光谱、化学图谱和结构鉴定，以及病毒与环境触发因素和细胞的相互作用研究，是单病毒水平上研究病毒膜融合过程的wan美工具。

图2 德国neaspec公司纳米分辨傅里叶红外光谱与成像系统（ nano-FTIR & neaSNOM）实物图

    来自美国乔治亚大学和乔治亚州立大学的Sampath Gamage和Yohannes Abate等研究者采用 nano-FTIR & neaSNOM研究了单个原型包膜流感病毒X31在不同pH值环境中发生的结构变化。同时，还定量评估了在环境pH值变化期间,抗病毒化合物（化合物136）阻止病毒膜破坏的有效性，提供了一种YZ病毒进入细胞的新机制。

    nano-FTIR和neaSNOM对流感病毒 X31的近场红外光谱及成像研究提供了高空间分辨的优异光谱和成像结果，具体结果如下：

1. 能清楚观察到单个流感病毒的形貌（高度20-30 nm, 大小约70-100 nm）；

2. 不同红外波长下病毒红外吸收对比明显；

3. HA富集在病毒包膜外（对比图3 中f和g:包膜外1088 cm-1无红外吸收信号，1659 cm-1 有红外吸收信号，蛋白质在1659 cm-1 有吸收而在1088 cm-1没有）；

4. nano-FTIR 能获取到病毒蛋白红外光谱（1500-1750 cm-1范围 Amide I 和Amide II 峰）；

5. nano-FTIR 能获取到病毒的脂类、磷酸盐和RNA的红外光谱（1290-1050 cm-1范围）。

图3 流感病毒的neaSNOM近场光学红外成像 (pH 7.4) a)：实验示意图；b)：病毒形貌成像（标尺 100 nm）；c-e)：不同红外波长下近场光学相位成像（红外吸收）；f） 和 g)：b,c）和 b, e)红色虚线相应的截面分析

图4 流感病毒的nano-FTIR光谱及高光谱成像(pH 7.4)A)：nano-FTIR红外吸收光谱（pH 7和pH 5）； B)：病毒形貌及高光谱成像（标尺 100 nm）

    综上所述，在该研究工作中，作者对单个流感病毒颗粒进行了光谱和成像实验，研究了各种pH值变化环境中以及与抗病毒化合物相互作用时病毒蛋白和脂质双层的化学和结构变化。结果表明在不存在靶细胞膜的情况下，降低pH环境依然会造成病毒包膜破裂，这与当前的病毒融合模型相反。此外，融合YZ剂化合物136可以有效阻止低pH环境引起的病毒包膜破坏。除流感病毒外，德国neaspec公司提供的nano-FTIR和neaSNOM技术同样可能适用于其他包膜病毒（例如，HIV、冠状肺炎病毒等）的研究，并能为基础病毒学研究提供新思路。

参考文献：

[1]Sampath Gamage, Yohannes Abate et al.， Probing structural changes in single enveloped virus particles using nano-infrared spectroscopic imaging， PLOS ONE https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0199112

傅里叶红外光谱仪是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。

下面上海尔迪仪器科技有限公司给大家详细介绍傅里叶红外光谱仪应用行业

1、在石油化学研究中的应用

傅里叶红外光谱仪在石油化学中的应用是一个十分广泛的领域，如在重油的组成、性质与加工方面，应用IR表面自硅胶色谱得到的胶质和沥青质。红外光谱仪在润滑油及其应用方面的进展体现在:用于鉴别未知油品和标定润滑油的经典物理性质(如粘度、总酸值、总碱值);被纳入以设备状态监测为目的的油液分析计划，用于表征在用油液的降解和污染程度;油润滑表面摩擦化学过程及产物的原位监测与表征。

傅里叶红外光谱仪应用于轻质油品生产控制和性质分析方面的主要进展包括:应用红外光谱预测汽油的辛烷值，应用IR测定汽油中含氧化合物的含量。此外，还应用ATR FT-IR与GC联用测定汽油中的芳烃的含量。

2、医药领域  

现代药物学在对新药物进行研制时不外乎两种方法，一种是根据基础化合物进行合成，另一种是从动植物中提取改良。药物的结构决定性质，对于得到的新药物最基本的步骤是分析其结构和组成，傅里叶红外光谱仪能够出色的辅助人们完成这方面的工作。  

3、在临床医学的应用

傅里叶红外光谱仪在临床疾病检测方面也有广泛的应用，如利用红外光谱法对冠心病、动脉硬化、糖尿病、癌症的检测。

4、刑侦鉴定

在案发现场中，通过犯罪现场勘查可以发现许多未知种类的纤维，而这些纤维中却可能保存着大量的犯罪信息。通过对未知纤维的检验和鉴定，能够掌握犯罪嫌疑人与犯罪现场关系、犯罪嫌疑人与受害人的关系以及对犯罪嫌疑人的同一认定。纤维一般是由单体化合物聚合而成的，且各类纤维的分子结构不同。傅里叶变换红外光谱仪能够根据纤维所含基团的红外吸收峰来确定未知纤维的种类。方法简单迅速且不破坏检材。

上海尔迪仪器科技有限公司有售bruker傅里叶红外光谱仪VERTEX 80/80v、VERTEX 70v ，可以助力进行诸多高难度试验，如高分辨率、超快速扫描、步进扫描或紫外光谱范围测量。如果有需要可以联系我公司！