紫外双波长检测

中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所研发团队研发了首款短波长激发时间与光谱分辨新型双光子显微镜，该显微镜创新性地采用中心波长为520 纳米的锁模飞秒光纤激光器作为双光子激发光源，可以有效地激发短波长波段荧光团，利用连接光谱仪的时间相关单光子计数模块，可实现荧光光谱和荧光寿命的同时检测。该技术可以实现紫外波段自体荧光的有效激发与探测，极大地拓展了双光子成像技术的应用范围，为无创观测生物样品及生命过程提供了一种新的研究工具。该成果于近日发表于生物医学光学领域知名期刊《生物医学光学快报》上。生物体中，普遍存在着具有内源性荧光团的生物分子，内源性荧光团的三维成像可以在不干扰生物环境的情况下对重要生物过程进行无创体内检查，如代谢变化、形态改变和疾病进展，是组织成像和跟踪细胞代谢过程的有力工具。双光子显微镜具有天然的光学切片能力，无需物理切割就可以实现生物组织的三维高分辨成像。双光子显微镜跟内源性荧光团的结合可以实现活体生物组织无标记成像，对很多生命活动的研究具有非常重要的意义。然而，传统的双光子显微镜是以钛宝石激光器作为光源，只能对可见光波段的内源性荧光团进行探测，很难探测到信息更丰富的短波长荧光团。 深圳先进院郑炜团队首次研制出采用520纳米超快激发源搭建光谱分辨的双光子荧光寿命成像系统，可以有效激发和探测传统双光子显微系统无法成像的一系列短波长荧光团。为了验证该系统的实用性，研究团队首先系统地评估了生物组织中典型的短波内源性荧光团纯化学样品在520纳米激发下的荧光寿命和光谱特性，包括荧光分子酪氨酸、色氨酸、血清素、烟酸、吡哆醇和NADH，以及角蛋白、弹性蛋白和血红蛋白。 随后，研究团队对不同的生物组织进行了成像，包括离体大鼠食管组织和离体大鼠口腔面颊组织。结果表明，该系统可以在不需要任何外加造影剂的情况下，为生物系统提供高分辨率的三维形态信息和物理化学信息。此外，研究人员探索了短波长的内源性荧光团在食管壁中的分布，结果表明，该系统可以很清晰展示食管的不同分层结构。结合寿命和光谱信息，系统可以明确识别食管内部多层结构的不同信号来源，定量区分不同组织成分在食管壁的位置和数量，区分食管分层结构。 最后，研究团队进一步对小鼠皮肤进行了活体三维扫描成像，并基于短波内源荧光团在体内捕获了小鼠耳廓内白细胞的迁移，实现了典型免疫反应微环境中白细胞募集和变形运动的动力学过程的可视化，以及随时间的荧光寿命测量。“紫外荧光强度图像可以显示生物组织的精细结构，紫外荧光寿命信息可以区分红细胞和白细胞，两者结合可以无标记追踪免疫细胞在伤口和正常组织的运动情况，这些结果验证了我们开发的系统在天然组织环境中监测免疫反应的能力。”郑炜介绍。深圳先进院医工所助理研究员吴婷为文章第一作者，深圳先进院医工所郑炜研究员、李慧副研究员，北京大学物理学院施可彬研究员为共同通讯作者

紫外检测器小知识　　1、原理　　紫外吸收检测器简称紫外检测器（ultraviolet ?detector，UVD），是基于溶质分子吸收紫外光的原理设计的检测器，其工作原理是Lambert-Beer定律，即当一束单色光透过流动池时，若流动相不吸收光，则吸收度A与吸光组分的浓度C和流动池的光径长度L成正比。物理上测得物质的透光率，然后取负对数得到吸收度。　　大部分常见有机物质和部分无机物质都具有紫外或可见光吸收基团，因而有较强的紫外或可见光吸收能力，因此UVD既有较高的灵敏度，也有很广泛的应用范围，是液相色谱中应用广泛的检测器。　　为得到高的灵敏度，常选择被测物质能产生大吸收的波长作检测波长，但为了选择性或其它目的也可适当牺牲灵敏度而选择吸收稍弱的波长，另外，应尽可能选择在检测波长下没有背景吸收的流动相。　　紫外检测器的波长范围是根据连续光源（氘灯）发出的光，通过狭缝、透镜、光栅、反射镜等光路组件形成单一波长的平行光束。通过光栅的调节可得到不同波长。波长范围应该是根据光源来确定的，不同光源波长范围也不一样。　　光波根据光的传播频率不一样而划分的。紫外的测量范围一般为0.0003---5.12（AUFS)，常用为0.005---2.0（AUFS)。紫外光的范围一般指200-400 nm。吸收度单位AU (absorbance unit) 是相当于多少伏的电压，范围的大小应该适中较好，实际工作中一般就需要1AU左右。　　2、用途　　紫外检测器使用于大部分常见具有紫外吸收有机物质和部分无机物质。紫外检测器对占物质总数约80%的有紫外吸收的物质均可检测，既可测190--350 nm范围的光吸收变化，也可向可见光范围350---700 nm 延伸。　　紫外检测器适用于有机分子具紫外或可见光吸收基团，有较强的紫外或可见光吸收能力的物质检测。一般当物质在200-400 nm 有紫外吸收时，考虑用紫外检测器。　　3、优点　　紫外吸收检测器不仅灵敏度高、噪音低、线性范围宽、有较好的选择性，而且对环境温度、流动相组成变化和流速波动不太敏感，因此既可用于等度洗脱，也可用于梯度洗脱。紫外检测器对流速和温度均不敏感，可于制备色谱。由于灵敏高，因此即使是那些光吸收小、消光系数低的物质也可用UV检测器进行微量分析。　　不足之处在于对紫外吸收差的化合物如不含不饱和键的烃类等灵敏度很低。

仪器信息网讯 2012年8月31日下午，北京普析通用仪器有限责任公司(简称普析公司)T10双光束紫外可见分光光度计技术鉴定会在北京世纪金源大饭店召开。该鉴定会专家组由清华大学金国藩院士、中国分析测试协会张渝英副理事长、北京市科学技术研究院张经华研究员、中国分析测试协会汪正范研究员、中国检验检疫科学研究院储晓刚教授、北京理工大学生命科学与技术学院邓玉林教授、清华大学邓勃教授、北京市计量检测科学研究院沈正生教授级高工、北京同洲维普科技有限公司孙宏伟高工组成。其中，金国藩院士担任本次鉴定专家组组长，中国分析测试协会张渝英副理事长任鉴定专家组副组长。鉴定会现场北京普析通用仪器有限责任公司田禾总经理　　北京普析通用仪器有限责任公司田禾总经理首先对各位专家的到来表示热烈地欢迎，并对公司紫外可见分光光度计的生产背景做了简单的介绍。田禾总经理介绍到，“国内大量的高档紫外产品一直被国外仪器厂商占领，普析公司生产紫外产品已经有近二十年的历史了，做出能够达到甚至超过世界先进水平的分光光度计是公司的核心愿望。今天，基于几代人工作的基础，历时三年，普析公司终于提交了一份答卷，希望各位专家提供宝贵的意见，让T10产品稳扎稳打的走进市场”。　　对于市场需求，田禾总经理谈到：“经过半年时间的调研，我们发现国家在计量系统以及昂贵药品成分检测等方面对高档紫外可见分光光度计的需求还是很迫切的。因此普析公司希望通过T10规模化的生产，能够扭转国内高档紫外市场长期被进口仪器垄断的局面，为我国分析检测事业提供先进的手段，带动国内先进分析仪器的进步与发展”。北京普析通用仪器有限责任公司分子光谱产品总监刘景会先生　　北京普析通用仪器有限责任公司分子光谱产品总监刘景会先生做了“T10双光束紫外可见分光光度计”的研制报告。该报告包括项目背景、目标及达成、设计方案、关键技术、项目成果、典型应用、项目投入、工程化及产业化、产品主要特点等九个方面。　　刘景会先生介绍到，“保守的估计UV的全球市场有几十亿的规模，PerkinElmer、岛津、Varian、Beckman、Hitachi等大公司占大部分，中国也只能在其它的20%的份额中占据一个小分量。目前，国内UV规模化的生产厂家有40多个，但是存在打价格战的无序竞争现象，走低端路线，不利于行业的发展”。　　在报告中，刘景会先生还详细介绍了T10产品的特点：通过对单色器系统的自主创新设计，仪器在220nm的杂散光指标超过了千万分之四的水平，360nm杂散光指标超过了千万分之二的水平，充分满足高吸光度样品的测试要求 双单色器光栅同步驱动正弦机构设计，实现全波长准确度优于±0.2nm和波长重复性小于0.1nm 仪器样品池光斑大小和光谱带宽(0.1nm～5.0nm)连续可变设计，可广泛满足客户测试的需求 光学系统具备氮气吹扫功能，最短测试波长可达180nm 仪器采用独特的密封和防尘设计，有效延长光学系统寿命 UVWIN紫外软件工作站功能强大、界面友好，用户操作简单 开放式仪器应用平台，方便用户对检测手段的二次开发。　　报告最后，刘景会先生还展望了今后UV市场的前景：希望未来在全球的UV市场中中国制造的市场份额能占到22%!T10双光束紫外可见分光光度计北京市计量检测科学研究院理化分析中心工程师杨洋先生、北京市理化分析测试中心武彦文博士、北京普析通用仪器有限责任公司PDT经理田玉平女士　　随后，北京市计量检测科学研究院理化分析中心工程师杨洋先生宣读型批报告，北京市理化分析测试中心武彦文博士宣读用户试用报告，北京普析通用仪器有限责任公司PDT经理田玉平女士宣读查新报告。　　按照会议流程，鉴定专家组认真听取了研制报告、型式评价报告、查新报告和试用报告，审查了有关资料，并实际查看了样机，经质询和充分讨论，形成以下意见：　　1. 通过对单色器系统的自主创新，仪器在220nm杂散光达到千万分之四、360nm杂散光达到千万分之二的水平，满足高吸光度样品的测试需求 　　2. 采用双单色器光栅同步驱动正弦机构的设计，全波段的波长准确度±0.2nm、波长的重复性≤0.1nm 　　3. 仪器样品池光斑大小连续可变，光谱带宽为0.1nm～5.0nm连续可调，可满足不同用户的使用需求。光学系统具备氮气吹扫功能，扩展波长范围至180nm。仪器采用独特的密封和防尘设计，可有效保证光学系统长期稳定。设有开放式仪器应用平台，方便用户对检测手段的二次开发 　　4. UVWIN紫外软件工作站功能强、界面友好，使用Wi-Fi可实现远程控制 　　5. 仪器采用工业化设计，布局合理，外观新颖 　　6. 提供的鉴定资料齐全，符合鉴定要求。　　综上所述，北京普析通用仪器有限责任公司的T10系列双光束紫外可见分光光度计具有多项自主知识产权，总体指标居于国内领先，其中杂散光指标达到国际先进水平。鉴定专家组一致同意通过技术鉴定。