基于吸收光谱技术的分析仪器研究？

某知名高校复合材料研究所针对新材料缺陷检测这一重要问题，与明美携手，共同推进新材料领域的发展。而新材料研究过程需要不断论证其结构有没有缺陷，需要通过各手段或方法来检测是否存在缺陷，并在研究新材料生产中调整结构来达到其研究的要求。而偏光显微镜在当中发挥检测新材料缺陷检测的方法。我司销售工程师为其推荐明星产品MP41+MSX10用以检测新材料,其中MSX10是采用大靶面芯片，其2000万像素、高分辨率、高对比度和颜色还原准确的特点等优异的功能征服在场的研究人员，图片采集的效果得到赞赏。

新材料是指新近发展或正在研发的、比传统材料性能更加优异的一类材料，是高技术产业发展的基础和先导，其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，被视为21世纪Z具发展潜力的领域之一，也是国家确立的优先培育发展的七大战略性新兴产业之一。新材料产业应用范围广、产业关联度高、经济带动力强、发展潜力大，是促进经济快速增长和提升企业地区竞争力的源动力。

MSHOT透反射偏光显微镜MP41技术参数

MSHOT透反射偏光显微镜MP41功能特点

粗微动同轴调焦机构，粗动松紧可调，带限位锁紧装置，微动格值:2μm。

偏光观察装置可移入或移出光路，起偏器与检偏器均可360°旋转。

旋转式载物台，360°等分刻度,游标格值6'，ZX可调，带锁紧装置，工作台垂直有效行程可达 30mm。

宽电压电源(85-265V 50/60Hz). 6V30W卤素灯照明，亮度可调。

三目镜筒可自由切换目视观察与显微摄影，摄影时可通光，适合低照度显微图像拍摄。

（来源：广州市明美光电技术有限公司 ）

       对于病毒、致病菌的检测，我们当然希望越早检出越好，这样便于提前预防或尽早采取措施，然而，早期病菌数量少，要求检测技术及设备具有高灵敏度和高准确性。越来越多的研究者注意到电化学技术高灵敏度的特性，直流电化学、交流阻抗测试技术等越来越多的应用于病毒、细菌等生物检测领域。

       手足口病病毒（FMDV）具有高度传染性，Heba A设计的病毒印迹聚合物生物传感器可以快速，准确地检测FMDV。作者使用Gamry G750电化学工作站，通过在金丝网印刷电极上进行电化学聚合，构建可以进行生物识别的部分；然后使用循环伏安CV、原子力显微镜AFM等技术优化实验条件，Z终检测限达到了2ng/mL，定量限达到6ng/mL。对于实际的唾液样品，其检测限比传统的ELISA和PCR方法低50倍，并且样品无需前处理，还可以实现在线监测^[1]。

       直流电化学技术还被用于细菌活性的检测，Rabeay用修饰过的碳电极测到链霉菌代谢活动产生的氧化电流，发现电流的大小与细菌的活性相关，使用碳纳米管作为电极材料获得了很强的响应信号。与以往的微生物检测方法相比，这种方法可以有效地区分活的细菌和死的细菌；可以监测不同条件下的细胞活性，用于质量控制，或者YL、环境样品中的特定病菌检测，为下一步微生物传感器设备的研究以及扩大致病菌检测范围奠定了基础^[2]。

       越来越多的证据证明miRNA在人的生理过程中起到很大的作用，然而，miRNA大约仅占总RNA质量的0.01%（aM-nM），加上家族成员之间的相似性等，要求高度灵敏的检测方法和工具，对miRNA的定量测定构成了挑战。目前主流的检测技术在灵敏度方面或检测所需的时间方面，并不十分令人满意。Tanyu Wang报告了一种非常快速，只需一步操作的无标记电化学传感技术，作者在金微电极的表面自组装修饰电极，形成硫醇-亚甲基蓝-DNA的探针结构，存在的miRNA被溶液中的TCEP还原，还原过程使用Gamry Reference 600电化学工作站循环伏安法CV，以及方波伏安法SWV检测，测到大约几个nA的响应电流，Z终的miRNA检测灵敏度可以达到0.1fM，只需10分钟就可完成^[3]。此方法非常适合用于快速检测。

       美国Gamry电化学仪器公司提供业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站，尤其Reference 600+型号，是Gamry经典型号 Reference 600的延续和升级产品， yi流的内部电路设计、智能滤波与屏蔽技术等使之性能zhuo越，仪器噪声低于2μV，电流分辨率20aA，Z低电流档位达到600fA，尤其擅长测量微小的电流信号，已经广泛用于化学生物传感器、生物电化学、腐蚀测量、涂层评估等小电流测试领域。

Gamry Reference 600+电化学工作站

—— 业界ling先的超低噪声、超微电流电化学工作站

—— 微量检测，传感器研究，Gamry助您一臂之力！

超低仪器噪声≤2μV

超低电流分辨率20aA

超低电流档位600fA

准确测量高达1TΩ的样品交流阻抗

参考文献：

1. Heba A. Hussein, Rabeay Y.A. Hassan, Rasha Mohamed El Nashar, Samy A. Khalil,

Sayed A. Salem, Ibrahim M. El-Sherbiny.Designing and fabrication of new VIP biosensor for the rapid and selective

detection of foot-and-mouth disease virus (FMDV). Biosensors and Bioelectronics 141 (2019) 111467.

2. Rabeay Y.A. Hassan, Hassan N.A. Hassan, Mohamed S. Abdel-Aziz, Elmorsy Khaled.Nanomaterials-based microbial sensor for direct electrochemical

detection of Streptomyces Spp.Sensors and Actuators B 203 (2014) 848–853.

3. Tanyu Wang, Gangli Wang, Didier Merlin, and Emilie Viennois.Chapter17:MiRNA Quantitation with Microelectrode Sensors Enabled by Enzymeless Electrochemical Signal Amplification.

MicroRNA Detection and Target Identification(Humana Press).249-263.

       对清醒自由活动动物神经系统的研究，是当代神经科学研究中一个至关重要的问题。通过检测神经元活动相关的钙信号，我们能够更好地理解复杂的神经回路。

       近年来，包括双光子显微镜，微型显微镜和光纤记录法在内的技术发展，我们能够对动物的钙信号变化进行实时检测。利用遗传编码的钙指示剂可以实现在体细胞内钙活动的可视化。研究人员可使用工程化的荧光蛋白，标记特定细胞类型的神经元，通过记录荧光信号的变化来反映细胞内钙离子浓度的变化，进而表征神经元的活动。

       接下来我们就一起来看看这三种体内钙信号记录方法的优缺点。

A双光子钙成像、B微型显微镜（单光子钙成像）、C光纤记录法

双光子钙成像

       在过去，大多数的体内钙成像是在双光子显微镜下完成的。双光子显微镜是一种荧光成像技术，其中两束相干激光通过显微镜的目镜聚焦到一个由点扩散函数定义的点上，类似于共聚焦显微镜选择性地激发类荧光分子。双光子显微镜和共聚焦显微镜的主要区别在于光吸收和荧光发射的物理过程。

优势

       在双光子显微镜中，激发光波长在700-1000nm附近，接近红外光谱。这是体内双光子成像的diyi个优势：长波长的光在组织中的散射更少，穿透深度更大。

       其次是具有良好的分辨率，不仅允许单个神经元可视化，而且可以看到亚细胞结构轴突末端的钙活动。

劣势

       双光子显微镜中的激光扫描技术也用于检测体内成像时神经元的快速钙动力学。使用激光扫描时必须考虑到不同采样率可能发生的光漂白的强度，区分信号和噪声的激发光强度通常需要足够高，会引起一定程度的漂白，光漂白超时会对图像质量产生负面影响。

       双光子显微镜在成像深度方面受许多因素制约。可以植入微型内窥镜（梯度折射率（GRIN）的透镜）使更深部的脑区可视化，但是由于物镜的大小，大部分皮层或其他脑区结构经常需要被完全移除来为透镜植入留出空间，这样可能会严重影响动物的行为。因此，当使用双光子显微镜进行成像时，选择大脑表面层作为研究区域是非常有利的，因为损伤Z小，分辨率更高。

       双光子显微镜体内钙成像的另一个缺点是由于物镜的大小，动物必须被头部固定。目前实验者通过使用圆柱形或球形跑步机使得动物能够稍微自由移动，或者通过一个虚拟现实场景进一步实现动物自由移动。然而，这种虚拟现实加头部固定成像的方法，已经遭到许多科学家的质疑。人们认为，头部固定的动物在实验期间一直处在物理约束和情绪压力下，因此无法证明神经元对外界的响应在虚拟现实和自由探索下是等价的。更重要的是，许多社会行为，比如亲子护理，交配和战斗，都不能用头部固定的实验来研究。

微型显微镜

优势

       基于微型显微镜的单光子活体钙成像，研究人员可以记录自由活动动物的钙信号。该微型显微镜通过与梯度折射率（GRIN）的透镜连接，可完成长时间内群体神经元活动的观察。这种、装置体积小，可以固定在动物头上，不会严重阻碍其运动。这项技术的发展使得微型显微镜成为研究发育、神经可塑性和神经退化性疾病的一种非常有用的工具。

劣势

       尽管使用微型显微镜在自由活动的动物中进行钙成像有很强的实用性，但这种方法仍存在一定局限性。与双光子相比，单光子成像背景荧光更高，并且更容易发生光散射。并且在某些行为学实验在应用受限，比如水迷宫和强迫游泳实验。此外，由于GRIN透镜植入物的直径范围为0.5mm~1mm，不可避免地会造成一定范围的组织损伤，这可能会影响研究的关键回路。

光纤记录法

优势

       光纤记录系统原理上主要分为荧光激发系统和收集系统，即向实验动物大脑特定脑区注射一定量的钙染料或遗传编码的钙指示剂，并在相同位置植入一根直径200-400μm的光纤，这根光纤既用于传送激发光，同时又可以收集发射光，收集到的荧光经PMT或CMOS传感器转换为电信号，随后经数据采集卡被传送至记录系统，以达到实时观察所研究脑区一群神经细胞钙荧光活动的目的。并且由于光纤探头的体积小和质量轻，研究人员可以同时对多个大脑区域进行记录。

       2014年，斯坦福大学的Karl Deisseroth教授实验室在发表的文章中首次命名了光纤记录（Fiber Photometry）技术，这种方法首次实现了动物行为与神经元轴突末梢钙活动的同时追踪，结合光遗传技术，阐明了腹侧背盖区-伏隔核的神经投射在编码和预测社交行为中的作用。基于遗传编码钙指示剂的发展，实验人员可以实现细胞类型特异性的标记，监测小鼠在完成复杂行为任务过程中一群特定类型细胞的平均活动。这种技术的出现对于编码社交行为、学习记忆和恐惧等行为以及病理状态下的回路水平神经信号的探测具有里程碑式的意义。

总结

       双光子钙成像具有较高的分辨率，单光子钙成像具有一定的机动性，但两种方法都存在一定的局限性。双光子需要动物头部固定，并且只能成像大脑表层轴突末端的钙活动。微型显微镜虽然能成像细胞体，但需要植入直径为0.5 - 1mm的GRIN透镜，这必然会造成组织损伤。而光纤记录法的局限是无法监测单个细胞的活动，只能检测光纤探针附近的群体神经元钙信号。

       尽管如此，研究人员通过双光子钙成像、单光子微型显微镜和光纤记录法，可以从不同空间尺度上观察细胞钙信号的变化，揭示钙活动在神经科学研究中的重要意义。

参考文献：Kasey S Girven, Dennis Ryan Sparta. Probing deep brain circuitry: New advances in in vivo calcium measurement strategies[J]. ACS Chem Neurosci. 2017 Feb 15;8(2):243-251.

Gunaydin LA, Grosenick L, Finkelstein JC, et al. Natural neural projection dynamics underlying social behavior[J]. Cell, 2014, 157(7): 1535-51.

神经环路研究的相关产品可咨询：

电话：0755-86111286-8303

邮箱：rwd@rwdmall.com

样品：阿维菌素(乳液).联苯菊酯(乳ye).氯氟菊酯(水剂).氧hua乐guo(水剂)和乙酰甲an磷(乳液)

仪器：德国AIRSENSE电子鼻

检测指标：农药气味信息

实验结果：本文讲述以常用的五种不同农药作为研究对象，盆栽植物的土壤作为研究样本，运用基于气敏传感器的电子鼻获取其中的气味信息，气味信息以.nos文件为后缀存储在数据文件中。分析基于多传感器获得的植物的土壤气味数据信息时尽可能大程度地保持原姑气味数据的完整性，使信息更准确和可靠。本文通过对不同农药进行采样并通过PCA+LDA相结合的方法对农药进行分析和鉴别，得出良好的较好。

研究意义：为了减少虫害，植物的载种往往伴随着农药的使用，农药事故频发，对此国家对农药的使用有着较为严格的标准。然而，在我国对植物进行农药检测主要集中在蔬菜、水果、水产等食用方面，对食用以外像盆景盆栽这类观赏性植物的农药缺少严格的检测要求及标准。与蔬菜水果的农药检测有所区别，喷酒在室内盆栽以及土壤里的农药会慢慢的散发出来，对人们的健康产生慢性的伤害。

    基于模仿动物嗅觉器官以及人类感觉原理的电子嗅觉机器的快速发展，它具有响应时问短、检测速度快、不易疲劳并且重现性好等多种优点，同时又能快速获得检测样品中气味的整体信息。因此，基于机器嗅觉技术的室内盆栽残留农药鉴别将给类似情况的农药剂检测提供--个新的研究方向。