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氧化铝（Al2O3）是一种白色晶状粉末，是一种无臭、无味、无毒的高硬度、耐高温化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃。粒度均匀的超细氧化铝粉体材料，具有多孔性、高分散性、绝缘性、耐热性等特点。高纯氧化铝按纯度分类，主要分为4N（纯度99.99%）、4N5（纯度99.995%）和5N（纯度99.999%）三个级别。5N级别的高纯氧化铝称为高纯超细氧化铝，通常用于锂离子电池、催化剂载体、透明陶瓷等领域。下面，我们就来探讨高纯超细氧化铝在锂离子电池行业中的应用。

总体上讲，高纯超细氧化铝在锂离子电池行业中主要应用于陶瓷隔膜涂覆、电极活性物质改性两个方面。

一、高纯超细氧化铝在锂离子电池陶瓷涂覆隔膜中的应用

（陶瓷涂覆隔膜结构图）

陶瓷涂覆隔膜是以PP，PE或者多层复合隔膜为基体，表面涂覆一层2-3um厚度的氧化铝材料，经过特殊工艺处理，和基体粘接紧密，起到耐高温、绝缘的作用，从而可以防止动力电池因温度过高，隔膜熔化而短路，显著提高锂离子电池的耐高温性能和安全性。陶瓷涂覆特种隔膜特别适用于动力电池。

隔膜性能决定了电池的内阻和界面结构，进而决定了电池容量、安全性能、充放电密度和循环性能等特性。与基膜相比，陶瓷涂覆隔膜具备如下特殊性能：

1、良好的化学稳定性：氧化铝涂层可中和电解液中游离的HF，提升电池耐酸及耐有机溶剂性能，提高了电池安全性能；

2、良好的机械性能：拉伸强度高，穿刺强度高，降低了循环过程中的机械微短路，有效提升循环寿命；

3、良好的热稳定性：氧化铝涂层具有优异的耐高温性，在180摄氏度以上还能保持隔膜完整形态热收缩率低，具有较高的破膜温度；

4、良好的电解液浸润性：与电解液相容性好，吸液率高，具有良好的吸液及保液能力。

5、高倍率性：高纯超细氧化铝在锂离子电池中可形成固溶体，提高倍率性和循环性能；

6、独特的自关断特性：保持了聚烯烃隔膜的闭孔特性，避免热失控引起安全隐患；

7、低自放电率：氧化铝涂层增加微孔曲折度，自放电低于普通隔膜；

氧化铝作为一种无机物，具有优良的热稳定性、化学惰性及电解液相溶性，是锂离子电池隔膜陶瓷涂层的理想选择。适用于隔膜涂覆的氧化铝主要具有以下性能：

1、颗粒大小适中，粒径均匀。隔膜涂覆用氧化铝粒径D50一般在0.5um左右，颗粒均匀，分散性能、悬浮性能好。颗粒大小适中、粒径均匀的氧化铝颗粒能很好地粘接到隔膜上，既耐高温绝缘，又不会堵塞隔膜孔，不影响Li+在正负极间来回运动，从而提高锂电池的安全性能和使用寿命；

2、氧化铝纯度高。隔膜涂覆用氧化铝不能引入杂质，要求纯度不低于99.99%，否则会影响电池内部环境；

3、a相氧化铝晶型结构。α-氧化铝是所有氧化铝中最稳定的物相，具有耐热性强、成型性好、晶相结构稳定、硬度高、几乎没有催化活性等特点，采用a相氧化铝生产陶瓷涂覆隔膜，可以保证陶瓷涂覆隔膜具有良好的化学稳定性、热稳定性、对电解液的相容性及浸润性。

4、安全环保。全无机成分，纯度高，无毒无害，绿色环保，符合国家标准以及国际环保要求。

二、高纯超细氧化铝在锂离子电池活性物质改性中的应用

锂离子电池活性物质的改性包括掺杂、包覆、表面氧化、还原改性几种方式，高纯超细氧化铝在锂离子电池活性物质改性中的应用主要表现在包覆和掺杂两个方面。

1、纳米氧化铝中的铝离子掺杂到钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（ LiFePO4）、钛酸锂（Li2TiO3）、镍钴锰酸锂（NCM）、镍钴铝酸锂（NCA）等活性物质中，可以提高电池的电压，从而提高电池使用的安全性。同时，铝离子掺杂可以形成固溶体，稳定晶格结构，提高电池的倍率性能和循环性能。

（镍钴锰酸锂包覆氧化铝后电镜图）

2、用纳米氧化铝对钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等活性物质等活性物质进行包覆，形成纳米厚度的氧化铝包覆层，可大幅度减小界面阻抗，提供额外的电子传输通道，阻止电解液对电极的侵蚀作用，并且能容纳粒子在Li+脱嵌过程中的体积变化，防止电极结构的损坏。包覆层还可以YZ氧的生成和LiPF6的分解，避免活性物质与电解液直接接触，减少电化学比容量损失，从而提高活性物质的电化学比容量，改善其循环性能，延长使用寿命。相反，过厚的包覆层则会导致电化学性能的恶化。实验表明，当氧化铝包覆量相对于LiCoO2的摩尔百分含量为1.5％时，包覆Al2O3的LiCoO2充放电性能好。

【参考文献】

[1] 杨勤峰，高虹. 锂离子电池正极材料钴酸锂的氧化铝包覆研究.

[2] 张泽波，郭鸣凤，杨瑞敏. Li-LiCoO2蓄电池循环寿命及交流阻抗研究.

[3] 新材料在线. 一张图看懂氧化铝在锂离子电池隔膜上的应用.

[4] 陈仕玉. 锂离子电池安全性添加剂.

[5] 于宾，焦晓宁. P（VDF-HFP）/Al2O3复合锂离子电池隔膜的电化学性能.

[6] 雷杰，华亮. 动力型锂离子电池正极材料磷酸铁锂包覆技术发展分析.

[7] 黎永志，王仙，刘林佩. 高电压钴酸锂的改性及其储能特性探讨.

[8] 百度百科. 氧化铝.

锂离子电池产业作为我国“十二五”和“十三五”期间ZD发展的新材料、新能源、新能源汽车三大产业中的交叉产业，国家出台了一系列支持锂离子电池产业发展的支持政策，直接带动了我国锂离子电池行业的持续高速增长。为了规范锂离子电池行业的健康稳健发展，国家相关部门先后制订了涉及到锂离子电池全产业链的相关行业标准，而相关电池材料的粒度分布检测就是其中一项重要检测指标。下面，我们看一看这些行业标准对粒度分布的相关规定。

锂离子电池材料粒度分布要求

电池材料的粒度分布影响电池材料的物理性能及电化学性能，进而影响锂离子电池的容量、能量密度、充放电性能、循环性能及安全性能等。在锂离子电池材料中，需要检测粒度的粉体材料主要有正极材料及原材料、负极材料及原材料、导电添加剂、电解质、隔膜涂覆材料。

正负极材料

正极材料颗粒的粒径越小，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升锂离子电池的倍率性能；同时，粒径越小的材料首次容量越高。但是，粒径越小的材料比表面积越大，颗粒表面能升高，易团聚并与电解液发生副反应，电池内阻升高，充放过程中会积聚过多能量，温度升高，从而导致安全隐患；同时，粒径越小的材料不可逆容量增加，降低电池的循环性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。

粒径较小的负极材料具有较大的首次容量，但不可逆容量也较大；随着粒径增大，首次充放电容量降低，不可逆容量减少。同时，粒径越小的颗粒，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升电池的倍率性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。

正极材料和负极材料原料的颗粒的粒径大小影响到正极材料和负极材料的生产工艺控制及成品性能。比如，三元前驱体的粒度影响三元材料的煅烧时间及晶粒大小一致性。粒径越小的前驱体煅烧时间越短；粒径分布越窄的前驱体，煅烧时热量从材料表面传导到材料ZX的时间一致性越高，晶粒生长时间一致性越高，晶粒大小一致性也越高。碳酸锂作为正极材料的锂源材料，粒度大小对正极材料的生产工艺和性能也有着重大影响。

导电添加剂

导电添加剂颗粒的粒径太小，容易发生团聚，不能与活性物质充分接触，导致导电作用降低；如果粒径太大，导电添加剂颗粒不能嵌入到活性物质中，同样会降低导电添加剂的导电作用。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。

对于电解液的电解质来说，电解质颗粒大小越均匀，电解液性能的一致性越好。电解液作为锂离子电池的血液，承担着运输锂离子的重任，质量的好坏直接影响锂离子电池的电化学性能，并很大程度上影响锂离子电池的安全性能。

涂覆隔膜

涂覆隔膜是在基膜的单面或双面涂覆一层氧化铝、二氧化硅等粉体无机材料，从而提升隔膜的高温性能、穿刺强度、亲液性能等。

涂覆材料粒度大小及分布对涂覆隔膜的性能起着决定性的作用。以Z常用的氧化铝涂覆隔膜为例，一般采用亚微米级别的α相氧化铝材料，颗粒大小适中且粒度均匀的氧化铝能很好地粘接到隔膜表面，不会堵塞膜孔，成孔均匀，能够提高隔膜的耐高温性能和热收缩率，能够改善隔膜对电解液的亲和性，同时保持较好的机械性能，从而提高锂电池的安全性能。氧化铝涂层的粒径越大，隔膜的厚度会增加，隔膜的化学性能会迅速下降。

综上所述，粒度分布测试已成为提升锂离子电池性能的重要检测手段，选择一款高性能的激光粒度分析仪就成为了研发机构、材料生产厂家、电芯生产厂家的共同需求。一款好的激光粒度分析仪应该具备良好的测试结果的真实性、重现性、分辩能力、易操作性等。

测试结果的真实性是指测试结果能够反映颗粒的真实大小，尽管粒度测量不宜引用“准确性”这一指标，但这并不意味着测量结果可以漫无边际地乱给。测试结果的真实性是激光粒度分析仪Z根本的分析性能，如果没有测试结果的真实性做基础，仪器的重复性、重现性等其它性能就失去了讨论的意义。

测试结果的重现性是指将同一批样品多次取样的测试结果的重复误差，误差越小，表示重现性越好。重现性的好坏取决于仪器获取光能分布数据的稳定性、对杂散光的控制能力、对中精确度、光源和背景的稳定性、进样器的分散性能等。只有具备良好重现性的仪器才能对测试样品的粒度分布进行可靠的评价，有利于用于多个样品之间差异的准确识别。

激光粒度分析仪的分辨能力指的是仪器对样品不同粒径颗粒的测量分辨能力以及对给定粒度等级中颗粒含量的微小变化识别的灵敏程度。一般来说，除了影响重现性的因素外，散射光能分布角度和光强的jing准获取，低背景噪声的光学电子设计，高精度的模数转换及反演计算水平都对仪器的分辨能力有较大影响。只有高分辩能力的仪器才能准确识别测试样品的细微粒径变化。

激光粒度分析仪的原理结构

激光粒度分析仪的易操作性是指操作简单、故障率低、易于日常维护保养。如果仪器的易操作性不高，即便有良好的测试性能，也不能GX满足用户的测试需求。

Topsizer激光粒度分析仪和Topsizer Pus激光粒分析仪就是这样两款在锂离子电池行业被广泛应用的高性能激光粒度分析仪。量程宽、重现性好、分辨能力强、自动化程度高、故障率低等优异性能保证了测试结果和分析能力，而且与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可以避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在产品研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。

● 测试范围：0.02-2000μm（湿法），0.1-2000μm（干法）

● 重复性：≤0.5%（标样D50偏差）

● 准确性：≤±1%（标样D50偏差）

● 测量速度：常温测量10秒内完成

欧美克Topsizer激光粒度分析仪

Topsizer激光粒度分析仪是珠海欧美克仪器有限公司于2010年被英国思百吉集团全资收购后，利用思百吉集团的资源全新打造的旗舰产品，具有量程宽、重现性好、精度高、测试结果真实、自动化程度高等诸多优点，真正站在了当前粒度检测领域的前沿。

●  测试范围：0.01-3600μm（湿法），0.1-3600μm（干法）

●  重复性：≤0.5%（标样D50偏差）

●  准确性：≤±0.6%（标样D50偏差）

●  测量速度：常温测量10秒内完成

欧美克Topsizer Plus激光粒度分析仪

Topsizer Plus激光粒度分析仪是继广受赞誉的Topsizer 后，作为马尔文帕纳科的全资子公司，珠海欧美克仪器有限公司推出的又一款高端粒度分析仪器。该仪器引入了国际先进的光学设计，结合欧美克近30年的技术积累，采用化的供应链体系，使激光衍射法的测试范围达0.01-3600um。Topsizer Plus保持了Topsizer量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强和智能化程度高等优点，通过进一步提升光学设计、硬件和反演算法，拓展了其测试范围以及实际测试性能，代表了当前国产激光粒度仪的Z高技术水平。

碳氮化钛，分子式是：Ti（C，N）。TiC和TiN是构成Ti（C，N）的基础，它们均具有面心立方点阵的NaCl型结构。这种晶体结构使TiN和TiC形成连续固溶体。Ti（C，N）基金属陶瓷的主要成分是Ti（C，N），通常以Co－Ni作为黏结剂，以其它碳化物为添加剂，如WC、Mo2C、(Ta,Nb)C、Cr3C2、VC、AlN等。Ti（C，N）基金属陶瓷的物理性能和机械性能可以在一定范围内调整。由于加入了各种碳化物添加剂，并以Co-Ni为黏结剂，从而大大的改善了金属陶瓷的综合性能。加入一定量高熔点的TaC、NbC可改善合金的抗塑性变形能力，VC可提高合金的抗剪强度，改善合金的 机械性能。MoC可提高Co-Ni黏结剂的强度，并在碳化物、氮化物和黏结剂间起连接作用。在相同的切削条件下，Ti（C，N）基金属陶瓷刀具的耐磨性远远高于WC基及涂层金属陶瓷。在高速下，Ti（C，N）基金属陶瓷比YT14、Y

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近年来，数字PCR技术凭借高灵敏度和JD定量的优势，在JZ医学领域广受青睐，疫情下对核酸检测的需求更是推动了整个行业的发展，数字PCR时代正在来临

数字PCR技术原理

数字PCR即Digital PCR（dPCR)，它是一种核酸分子JD定量技术，20 世纪末，由Vogelstein 等提出这一概念。dPCR一般包括两部分内容，即PCR扩增和荧光定量分析。

首先是将含有荧光染料或探针的PCR反应体系分割成几万个均一微液滴，每个微液滴内会含有一个或多个DNA模板，再将这些微液滴分配到单独试管内进行PCR扩增，其中含有DNA模板的微液滴会产生扩增产物。

PCR扩增完成后，依次对每个微液滴进行荧光检测，根据微液滴信号的峰值高度，绘制出微液滴荧光分布的散点图，通过软件将荧光强度数字化，分出具有较强荧光的阳性微液滴（计为“1”）和具有较弱荧光的阴性微液滴（计为“0”），ZH通过“1”和“0”的个数来实现JD定量。

▲数字PCR原理图

微液滴荧光强度的检测 

检测微液滴内荧光强度常用的方法是流式技术，这种技术能够以每秒1000–3000个微液滴的通量高灵敏地检测微液滴内的荧光强度。

典型的流式装置原理是：通过光学装置将侧面的激发光反射并聚焦在微液滴通过的微流道内，当微液滴在微流道的限制下排成单列通过聚焦位置时，每个微液滴内的荧光被依次激发，光电器件采集每个微液滴的荧光数据，ZH进行统计分析。

▲检测微液滴内荧光强度的原理图

凌云自主高灵敏相机

凌云自主高灵敏TB-HS12MM-G相机是一款科学级 sCMOS 相机，具备非常好的灵敏度与宽动态（卷帘模式下读出噪声 <2.0e，动态范围可达85dB）；分辨率4608×2592，高达 1200万像素的解像能力；基于外触发模式下，全局快门曝光模式在曝光时间为30ms 时帧频可达30fps。

同时该相机利用半导体制冷与水冷结合的双制冷模式，使得芯片稳定工作在ZJ的成像温度下，从而获得较高的成像品质，该相机也可提供客户定制化服务，适用于高速荧光探测、基因测序、脑成像等生命科学领域。

▲凌云自主高灵敏TB-HS12MM-G相机

数字PCR应用前景

与传统qPCR技术相比，数字PCR技术具有极高的灵敏度、特异性和精确性，尤其在复杂基质及痕量样品检测方面具有独特优势，其为分子生物学、医学、微生物和环境科学等领域的研究提供了全新的技术手段和思路。

采用 dPCR 对早期世代转基因植株外源基因拷贝数及合子性进行鉴定，为转基因优异转化体的创制带来了极大便利，缩短了筛选进程，提高了筛选效率。此外，dPCR 技术为多个专业领域检测限和阈值设定提供了新的度量标尺。对低含量转基因样品的JZ定量检测可为我国转基因产品检测标准的制定及相关法规的出台提供理论与技术支持。

dPCR 技术还可与 NGS、质谱等多种技术相结合，使其在临床诊断、转基因成分分析、基因表达分析、环境微生物分析和NGS测序验证等研究领域也显示出巨大的优势和应用前景。

▲数字PCR应用方向

       高氯酸盐是指含有高氯酸根的盐类，分为自然生成和人类合成两种来源。天然存在的高氯酸盐常被用作化肥原料，大气中也能够产生高氯酸根；人工合成的高氯酸盐则广泛应用于皮革加工、橡胶制造、涂料生产、润滑油添加剂等领域，还是固体火箭推进剂的主要成分之一。

1 高氯酸盐的危害

       高氯酸盐具有与碘离子相似的电荷和离子半径，对碘离子的转运蛋白具有比碘更高的亲和力，因而能够YZ碘的吸收，影响甲状腺功能，从而干扰人类正常的新陈代谢，影响胎儿和婴儿神经的正常生长和发育。

       高氯酸盐使甲状腺素分泌不足，干扰甲状腺素相关的细胞因子的正常功能，造成神经结构发生变化，进而使患者的行为、语言、智力等方面发生障碍。高氯酸盐还可能促进癌变发生，导致动物生殖功能障碍。

       高氯酸盐的污染主要来源于人类的大量生产和使用。高氯酸根性质比较稳定，在正常环境情况下可存在几十年。高氯酸盐可对水、土壤、生物及食品造成污染，且其溶解度高，一旦进入环境介质即会随着地下水和地表水迅速扩散，从而造成污染的扩大化。

       当环境中的高氯酸盐经过生态系统进入食物链，逐级富集，将会对农产品和食品安全构成威胁。如牛吃到富含高氯酸盐的草后，在牛奶和牛肉中会测到高氯酸盐。事实上，地下水、饮用水、肉制品、谷物、果蔬、饮料等食品中均普遍存在高氯酸盐污染，高氯酸盐可通过水源灌溉、生物累积等Z终传递给人类。

       20世纪90年代末，美国环境保护署在多地的饮用水中发现了高氯酸盐。1997 年，在美国加利福尼亚州的某饮用水源中检测到浓度高达260μg/L（微克/升）的高氯酸，此后，在内华达州、犹他州和德克萨斯州等多处地表水和地下水中都检测到了高氯酸盐的存在。在美国，几乎所有监测点的西红柿、菠菜、莴苣、胡萝卜以及海产品中均检测到了高氯酸盐的存在。

       2009 年 4 月，美国疾病控制与预防ZX研究人员报道婴儿奶粉受到高氯酸盐污染的问题，引起了人们极大的关注。2014 年，欧盟食品安全局根据正常成年人甲状腺吸碘率YZ试验，制定了高氯酸盐的每日耐受摄入量为 0.3 μg／kg。

2 高氯酸盐的检测

       目前，高氯酸盐的测定方法有离子色谱法、离子色谱–质谱法等。离子色谱–电导检测法可以用来测定环境、食品、水中痕量的高氯酸根离子。盛瀚色谱新推出的CIC-D150离子色谱仪，搭配SH-AP-1色谱柱能够实现对环境、食品、水中的痕量高氯酸盐的检测。

       盛瀚色谱D系列离子色谱仪，性能稳定可靠，操作方便，是进行质量控制和检测的得力助手！CIC-D150型离子色谱仪定位于智能化，实现了手机APP远程操控、定时开机预热，智能大屏实时显示仪器参数和运行状态，一键智能维护等功能，使用更加便捷，大大提高了实验室生产力和用户体验。

       D150具有高精度、可靠的分析能力，无需设置量程，轻松实现100ppb-100ppm浓度样品的同时测定，设置微型气液分离器，可将淋洗液中的气泡进行分离。

有机颜料分为天然与合成的两大类，现在常用的是合成有机颜料。合成有机颜料具有品种多，色彩齐全，颜色鲜艳，着色力强等特点，分为单偶氮、双偶氮、色淀、酞菁颜料等几大类，广泛地应用于油墨、油漆、涂料、合成纤维的原浆着色，以及纺织物的印花、塑料、橡胶、皮革的着色等。

合成的颜料原料不能达到颜料的性能要求，必须实施颜料化处理，就是改变合成颜料颗粒的粒径大小、形状与粒度分布，以达到与着色介质具有良好的匹配性或相容性，从而达到颜料性能要求，因此测试有机颜料的颗粒大小及其粒度分布是一项必须且非常重要的工作。

有机颜料的颗粒具有特殊性，在扫描电镜高能电子束照射下，颗粒都可能被“融化”甚至被破坏，并且所述颜料颗粒都为亚微米甚至纳米级，因此非接触式的测试方法——动态光散射和激光衍射法成为有机颜料粒度测试的主要手段。下面以酞青颜料为例来说明有机颜料的粒度测试过程。现有A和B两种酞青颜料产品，从性能来看B为不合格品，表现为B中有较大的颗粒，为了进一步验证，我们采用动态光散射测试结果如下：

可以看到，A、B两个样品的粒度都是亚微米级的，中值粒径在200纳米左右，粒径结果非常接近，并没有展现出明显差异。为了进一步考察，我们采用高性能激光粒度仪进行验证，结果如下：

4

从上面的结果可以看到，激光衍射测试下A和B在小颗粒端非常接近，但在大颗粒端则展现出不同的状态，B中在微米级别有少量大颗粒。为了进一步考察，我们对两个悬液进行光学显微镜成像：

由于光学显微镜对于1微米以下的颗粒无法成像，所以在样品A的光学显微图像中看不到颗粒，说明其中没有粗颗粒。样品B的显微图像中就能看到一些颗粒，说明样品B确实有一定量的大颗粒，跟激光粒度仪的结果是一致的。

从上述两个样品的三种粒度分析方法能看出一些差别，这正是对超细颗粒粒度测试的挑战所在。动态光散射取样量少，光斑直径小，因此其取样代表性风险较高，导致少量大颗粒取不到。激光粒度仪取样量多，又有循环分散系统，大颗粒不容易沉降，因此能检测出来。显微图像是一种直接的粒度测量方法，可以用来作为其他方法的验证。

综上所述，对超细颗粒粒度测试时，可通过不同方法的对照验证来得出符合实际的粒度结果。

       高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期，我们将继续介绍高内涵与这些模式生物的故事。

拟南芥

拟南芥为两年生草本，一般可长到7-40厘米，是植物学Z为常见的模式生物。其幼苗、根、茎、叶、原生质体均可在高内涵上进行自动成像和分析。

实验一

高内涵用于研究活体拟南芥全叶组织中膜运输的调节，40倍水浸式物镜对拟南芥叶片进行多层扫描，使用高内涵分析软件Harmony识别膜泡转运体，统计其数目、荧光强度、定位等参数[2]（如下图）。

秀丽隐杆线虫

秀丽隐杆线虫在遗传与发育生物学、行为与神经生物学、衰老与寿命、人类遗传性疾病都有非常重要的贡献，成虫体长为1mm，通身透明。一般首先对秀丽线虫进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

分析不同药物处理后秀丽线虫的数量和荧光强度，10倍物镜拍摄多个视野，高内涵分析软件Harmony识别不同线虫，计数并分析线虫的荧光强度[3]（如下图）。

小型藻类

藻类的生长、繁殖与水体环境密切相关，常作为水体污染指示物，用于对水体的实时监测中。小型藻类可放置于微孔板中，通过离心使其贴底，从而进行高内涵的拍摄，根据研究内容不同，一般采用20倍-63倍水浸式物镜进行成像。很多研究中通过对叶绿体的成像来判断藻类的状态，成像过程需要设置针对叶绿素自发荧光特殊的检测方法，即通过设定激发光和发射光，定义一个新的通道（excitation 460-490nm，emission 655-705nm）。

实验一

藻类用于检测水质污染，本研究中，模拟微塑料水质污染，检验裸藻的生长状态，采用20倍水浸式物镜(NA 1.0) 进行成像，绿色为微塑料，红色为叶绿素。（如下图）

生长状态不好的裸藻叶绿素荧光强度减弱，形态发生变化。（如下图）

左图为Harmony软件识别裸藻细胞，中间图为通过形态区分形态正常的梭状裸藻（红色）和因毒性变圆的裸藻（绿色），右图为通过荧光强度区分死亡裸藻（绿色）和存活裸藻（红色）。

参考文献

2.High-throughput confocal imaging of intact live tissue enables quantification of membrane trafficking in Arabidopsis. Plant Physiol. 2010 Nov;154(3):1096-104. doi: 10.1104/pp.110.160325. Epub 2010 Sep 14.

3.Expanding the Biological Application of Fluorescent Benzothiadiazole Derivatives: A Phenotypic Screening Strategy for Anthelmintic Drug Discovery Using Caenorhabditis elegans. SLAS Discov. 2019 Aug;24(7):755-765. doi: 10.1177/2472555219851130. Epub 2019 Jun 10.

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

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生命科学研究离不开各式各样的模式生物，模式生物由于其结构简单、生活周期短、培养简单、基因组小等特点，在生物医学等领域发挥重要作用。模式生物作为材料不仅能回答生命科学研究中Z基本的生物学问题，对人类一些疾病的ZL也有借鉴意义。常见的模式生物有真菌中的酵母，低等无脊椎动物中的线虫，昆虫纲的果蝇，鱼纲的斑马鱼，哺乳纲的小鼠以及植物中的拟南芥。

高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物做一些预处理，放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期和下期，我们将隆重介绍高内涵与这些模式生物的故事。

酵 母

常用于模式生物的酵母有两个物种：出芽酵母和裂殖酵母，以出芽酵母为例，其细胞为球形或者卵形，直径5–10μm。其繁殖的方法为出芽生殖。使用高内涵系统，可以观察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

实验一

Hoechst 33342 染色酵母活细胞，通过63倍水浸式物镜拍摄酵母细胞，高内涵分析软件Harmony自动识别酵母细胞，PhenoLOGIC人工智能算法区分出芽细胞：

实验二

酵母细胞器相关蛋白的标记，红色标记整个酵母细胞，绿色为不同细胞器，高内涵分析软件Harmony可识别不同的细胞器结构，分析其荧光强度、形态学参数和纹理参数[1]。

下图为突变体中蛋白定位发生变化[1]。

斑马鱼

斑马鱼也是成熟且常见的模式生物，常用于疾病研究中。斑马鱼成鱼体长5cm左右，幼鱼0.5-2cm，全身透明。一般首先对斑马鱼进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

斑马鱼曲度的研究，毒性处理或一些基因突变会导致斑马鱼的曲度发生变化，高内涵分析软件Harmony可分析斑马鱼的轴向长度、曲率、弯曲角度等参数：

实验二

斑马鱼血管研究，斑马鱼全身透明，一直以来都是非常好的心血管研究模式生物，通过20倍水浸式物镜（NA1.0）对斑马鱼血管进行成像，高内涵分析软件Harmony可通过一系列算法识别荧光标记的斑马鱼血管结构，也可对血管结构做3D重构，分析血管长度、荧光强度等参数：

参考文献

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.

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无机颜料一般为有色金属的氧化物，或一些不溶性的金属盐。相对于有机颜料，它具有性质稳定、耐高温、耐溶剂、耐候、遮盖力强等特点，因此被广泛地应用于工业各个领域。无机颜料颗粒表面活性高，极易团聚，对粒度测试带来了挑战。

无机颜料团聚的原因归纳起来有以下几个方面：（1）分子间的化学键（氢键）作用；（2）纳米颗粒的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合，这是纳米颗粒易团聚的主要原因；（3）超细颗粒的大比表面，使之易吸附空气水分导致粘连与团聚；（4）有些超细颗粒由于水解作用，表面呈较强的碱性，通过羧基和配位水分子缩合形成硬团聚，等等。由于上述原因，激光粒度仪检测超细无机颜料粒度往往会遇到很大挑战。

比如上述图片就是二氧化钛粉体的场发射扫描电镜图片。可以看到它的晶体比较均匀，颗粒直径在20-30nm或更小。但当我们把镜头拉远，则看到完全不同的下面的场景：

可以看出，该二氧化钛颗粒是由大量“原始”颗粒聚集而成，而前面图片一只是在方框内的局部放大照片而已。

随着测试镜头进一步拉远，我们可以发现，实际上二氧化钛存在大量“团聚体”结构，而且这些团聚体可能才是我们二氧化钛真实存在的状态，而激光粒度仪检测的正是这些团聚的颗粒，结果如下。

这也就是有些超细无机颜料用激光粒度仪所测的粒度结果，与电镜所看到的颗粒大小相差巨大的原因。电镜看微观粒子的形态和原始单晶很有效，激光粒度仪则是测到“团聚”颗粒的粒度分布。

由于超细无机颜料颗粒的团聚体具有一定的刚性，超声波分散、搅拌剪切和分散剂等常规的分散手段无法彻底分散，因此粒度仪所测的粒度结果可作为常规指标进行工艺控制，要了解原始颗粒的大小和形状，还要通过场发射扫描电镜来判断。

       有机颜料分为天然与合成的两大类，现在常用的是合成有机颜料。合成有机颜料具有品种多，色彩齐全，颜色鲜艳，着色力强等特点，分为单偶氮、双偶氮、色淀、酞菁颜料等几大类，广泛地应用于油墨、油漆、涂料、合成纤维的原浆着色，以及纺织物的印花、塑料、橡胶、皮革的着色等。

       合成的颜料原料不能达到颜料的性能要求，必须实施颜料化处理，就是改变合成颜料颗粒的粒径大小、形状与粒度分布，以达到与着色介质具有良好的匹配性或相容性，从而达到颜料性能要求，因此测试有机颜料的颗粒大小及其粒度分布是一项必须且非常重要的工作。

       有机颜料的颗粒具有特殊性，在扫描电镜高能电子束照射下，颗粒都可能被“融化”甚至被破坏，并且所述颜料颗粒都为亚微米甚至纳米级，因此非接触式的测试方法——动态光散射和激光衍射法成为有机颜料粒度测试的主要手段。下面以酞青颜料为例来说明有机颜料的粒度测试过程。现有A和B两种酞青颜料产品，从性能来看B为不合格品，表现为B中有较大的颗粒，为了进一步验证，我们采用动态光散射测试结果如下：

       可以看到，A、B两个样品的粒度都是亚微米级的，中值粒径在200纳米左右，粒径结果非常接近，并没有展现出明显差异。为了进一步考察，我们采用高性能激光粒度仪进行验证，结果如下：

       从上面的结果可以看到，激光衍射测试下A和B在小颗粒端非常接近，但在大颗粒端则展现出不同的状态，B中在微米级别有少量大颗粒。为了进一步考察，我们对两个悬液进行光学显微镜成像：

       由于光学显微镜对于1微米以下的颗粒无法成像，所以在样品A的光学显微图像中看不到颗粒，说明其中没有粗颗粒。样品B的显微图像中就能看到一些颗粒，说明样品B确实有一定量的大颗粒，跟激光粒度仪的结果是一致的。

       从上述两个样品的三种粒度分析方法能看出一些差别，这正是对超细颗粒粒度测试的挑战所在。动态光散射取样量少，光斑直径小，因此其取样代表性风险较高，导致少量大颗粒取不到。激光粒度仪取样量多，又有循环分散系统，大颗粒不容易沉降，因此能检测出来。显微图像是一种直接的粒度测量方法，可以用来作为其他方法的验证。

       综上所述，对超细颗粒粒度测试时，可通过不同方法的对照验证来得出符合实际的粒度结果。