发光强度测量

品牌：BPCL是Biological& Physical Chemiluminescence的缩写，1995年开始对外使用；超微弱发光测量仪，英文Ultra-WeakLuminescence Analyzer。 BPCL超微弱发光测量仪，是生物与化学光子计数器，又俗称为化学发光分析仪，是我国原中科院系统科研人员自主研发的一种可探测超微弱生物发光和化学发光的分析仪器，是我国最早商品化的微弱光测量产品。BPCL倾注了老一辈科研工作者的心血，其研制为发光研究提供了有力的科研工具，推动了我国甚至国际发光研究的发展，目前被众多高校、研究院所使用，产生了具有重大社会和经济效益。 涉及研究方向包括：发光分析检测技术研究（如：流动注射发光分析、毛细管电泳发光分析、生物传感器发光分析、纳米材料发光分析、自由基临床检验）、自由基生物学研究、药物抗氧化剂研究、细胞学超微弱发光研究、肿瘤医学研究、农业种质研究、花卉果实超微弱发光研究及农作物抗逆性研究。 BPCL微弱发光测量仪现有19个型号产品，覆盖近紫外、可见及近红外光谱领域微弱光检测，同时还有光谱扫描、多样品测试、温控等型号产品，以适应不同领域研发需求。由于BPCL独特和先进的光探测技术，利用此仪器可测定10^-15瓦的光强度，测量10^-13瓦的微弱光影可给出1-2万/秒的计数率，这对于生物体、细胞、DNA等生命物质的超微弱发光研究尤为重要。通过独特的接口计数，该仪器可实时获得发光动力学曲线，最快采集速度可达0.1毫秒，可用于快速发光反应的监测。 任何有生命的物质都可以自发的或在外界因素诱导下辐射出一种极其微弱的光子流，这种现象称为生物的超微弱发光（UltraweakPhoton Emission），亦被称为生物系统超弱光子辐射、自发发光等。超微弱发光只有10^-5~ 10 ^-8hυ / s cm ，量子产额(效率)为10^-14~ 10 ^-9，波长范围为180~800nm，从红外到近紫外波段。1.BPCL电化学发光测试原理 电化学发光分析技术（Electrogeneratedchemiluminescence,ECL）。ECL是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应。包括了两个过程。发光底物二价的三联吡啶钌及反应参与物三丙胺在电极表面失去电子而被氧化。氧化的三丙胺失去一个H成为强还原剂，将氧化型的三价钌还原成激发态的二价钌，随即释放光子恢复为基态的发光底物。最好的发光标记物-三联吡啶钌分子量小，结构简单。可以标记于抗原，抗体，核酸等各种分子量，分子结构的物质。从而具有最齐全的检测菜单。三联吡啶钌为水溶性，且高度稳定的小分子物质。保证电化学发光反应的高效和稳定，而且避免了本底噪声干扰。 简单来理解，ECL是在电极上施加一定的电压使电极反应产物之间或电极反应产物与溶液中某组分进行化学反应而产生的一种光辐射，其作为一种新的痕量分析手段越来越引人注目。1.1电化学反应过程 在工作电极上(阳极)加一定的电压能量作用下，二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+释放电子发生氧化反应而成为三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]3+，同时，电极表面的TPA也释放电子发生氧化反应而成为阳离子自由基 TPA+，并迅速自发脱去一个质子而形成三丙胺自由基TPA，这样，在反应体系中就存在具有强氧化性的三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]3+和具有强还原性的三丙胺自由基TPA。1.2化学发光过程 具有强氧化性的三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]3+和具有强还原性的三丙胺自由基 TPA发生氧化还原反应，结果使三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]3+还原成激发态的二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+，其能量来源于三价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]3+与三丙胺自由基TPA之间的电势差，激发态[Ru(bpy)3]2+以荧光机制衰变并以释放出一个波长为620nm光子的方式释放能量，而成为基态的[Ru(bpy)3]2+。1.3循环过程 上述化学发光过程后，反应体系中仍存在二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+和三丙胺(TPA)，使得电极表面的电化学反应和化学发光过程可以继续进行，这样，整个反应过程可以循环进行。 通过上述的循环过程，测定信号不断的放大，从而使检测灵敏度大大提高，所以ECL测定具有高灵敏的特点。上述的电化学发光过程产生的光信号的强度与二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+的浓度成线性关系。将二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+与免疫反应体系中的一种物质结合，经免疫反应、分离后，检测免疫反应体系中剩余二价的三氯联吡啶钌[Ru(bpy)3]2+经上述过程后所发出的光，即可得知待检物的浓度。1.4电化学发光剂定义：指通过在电极表面进行电化学反应而发出光的物质。特点：反应在电极表面进行发光标记物/化学发光剂：三联吡啶钌Ru(bpy)32+共反应剂/电子供体为：三丙胺（TPA）电化学发光启动条件：直流电场反应产物：三丙胺自由基(TPA*)+620nm的光子最终检测信号：可见光强度反应特点：迅速、可控、循环发光三联吡啶钌“催化”三丙胺发出可见光2.BPCL化学/电化学发光分析领域的应用案例2.1 医学及药学领域 BPCL在临床上，其可直接或与免疫技术结合，通过化学/电化学发光技术，其可用于甲状腺激素、生殖激素、肾上腺/垂体激素、贫血因子、肿瘤标记物、癌细胞等物质的检测；另外，基于活性氧诱导的化学发光现象，其可实现体内及光治疗过程产生的活性氧的检测。2.1.1 Ru@SiO2表面增强电化学发光检测痕量癌胚抗原 癌胚抗原（CEA）被认为是反映人体中各种癌症和肿瘤存在的疾病生物标志物。体液中CEA的灵敏检测利于癌症的临床诊断和治疗评估。 在此，本文提出了一种基于Ru（bpy）32+的局域表面等离子体共振（LSPR）增强电化学发光（ECL）超灵敏测定人血清中CEA的新方法。在这种表面增强ECL（SEECL）传感方案中，Ru（bpy）32+掺杂的SiO2纳米颗粒(Ru@SiO2)并且AuNPs用作LSPR源以增强ECL信号。两种不同种类的CEA特异性适体在Ru@SiO2和AuNP。在CEA存在的情况下Ru@SiO2-将形成AuNPs纳米结构。我们的研究表明Ru@SiO2可以通过AuNP有效地增强。一层Ru@SiO2-AuNPs与不存在AuNP的纳米结构的ECL相比，纳米结构将产生约3倍的ECL增强。通过多层Ru@SiO2-AuNPs纳米架构。在最佳条件下，人血清CEA的检测限为1.52×10^-6ng/mL。 据我们所知，对于ECL传感器，从未报道过具有如此低LOD的CEA测定。2.1.2 基于连接探针的电化学发光适体生物传感器，检测超痕量凝血酶的信号 基于结构切换电化学发光猝灭机制，本文中开发了一种用于检测超痕量凝血酶的新型连接探针上信号电化学发光适体生物传感器。ECL适体生物传感器包括两个主要部分：ECL底物和ECL强度开关。ECL衬底是通过修饰金电极（GE）表面的Au纳米颗粒和钌（II）三联吡啶（Ru（bpy）32+–AuNPs）的络合物制成的，ECL强度开关包含三个根据“结-探针”策略设计的探针。 第一种探针是捕获探针（Cp），其一端用巯基官能化，并通过S–Au键共价连接到Ru（bpy）32+–AuNPs修饰的GE上。 第二个探针是适体探针（Ap），它含有15个碱基的抗凝血酶DNA适体。 第三种是二茂铁标记探针（Fp），其一端用二茂铁标签进行功能化。 文中证明，在没有凝血酶的情况下，Cp、Ap和Fp将杂交形成三元“Y”结结构，并导致Ru（bpy）32+的ECL猝灭。然而，在凝血酶存在的情况下，Ap倾向于形成G-四链体适体-凝血酶复合物，并导致Ru（bpy）32+的ECL的明显恢复，这为凝血酶的检测提供了传感平台。利用这种可重复使用的传感平台，开发了一种简单、快速、选择性的ECL适体生物传感器信号检测凝血酶，检测限为8.0×10^-15M。 本生物传感器的成功是朝着在临床检测中监测超痕量凝血酶的发展迈出的重要一步。2.1.3 Ru（phen）32+掺杂二氧化硅纳米粒子的电化学发光共振能量转移及其在臭氧“开启”检测中的应用 首次报道了灵敏检测臭氧的电化学发光（ECL）方法和利用臭氧进行电化学发光共振能量转移（ECRET）的方法。 它是基于Ru（phen）32+掺杂的二氧化硅纳米颗粒（RuSiNPs）对靛蓝胭脂红的ECRET。在没有臭氧的情况下，RuSiNP的ECL由于RuSiNP对靛蓝胭脂红的ECRET而猝灭。在臭氧存在的情况下，系统的ECL被“打开”，因为臭氧可以氧化靛蓝胭脂红，并中断从RuSiNP到靛蓝胭脂的ECRET。通过这种方式，它通过所提出的基于RuSiNP的ECRET策略提供了臭氧的简单ECL传感，线性范围为0.05-3.0μM，检测限（LOD）为30nM。检测时间不到5分钟。该方法也成功应用于人体血清样品和大气样品中臭氧的分析。2.1.4 用二极管实现数码相机灵敏视觉检测，使无线电极阵列芯片的电化学发光强度提高数千倍 首次报道了无线电化学发光（ECL）电极微阵列芯片和通过在电磁接收器线圈中嵌入二极管来显著提高ECL。新设计的设备由一个芯片和一个发射机组成。该芯片有一个电磁接收线圈、一个迷你二极管和一个金电极阵列。该微型二极管可以将交流电整流为直流电，从而将ECL强度提高18000倍，从而能够使用普通相机或智能手机作为低成本探测器进行灵敏的视觉检测。使用数码相机检测过氧化氢的极限与使用基于光电倍增管（PMT）的检测器的极限相当。与基于PMT的检测器相结合，该设备可以以更高的灵敏度检测鲁米诺，线性范围从10nM到1mM。由于具有高灵敏度、高通量、低成本、高便携性和简单性等优点，它在护理点检测、药物筛选和高通量分析中很有前途。2.1.5 中晶体和仿生催化剂调控肿瘤标志物的比例电化学发光免疫分析 本文以壳聚糖功能化碘化银（CS-AgI）为仿生催化剂，研制了一种基于八面体锐钛矿介晶（OAM）载体的比率电化学发光免疫传感器，用于α胎儿蛋白（AFP）的超灵敏测定。所提出的系统是通过选择鲁米诺和过硫酸钾（K2S2O8）作为有前途的ECL发射单元来实现的，因为它们具有潜在的分辨特性和最大发射波长分辨特性。采用具有高孔隙率、定向亚基排列和大表面积的OAM吸附鲁米诺形成固态ECL，并作为亲和载体首次固定了大量AFP（Ab）抗体。 此外，发现CSAgI具有仿生催化剂活性，可以催化作为鲁米诺和K2S2O8共同助反应剂的过氧化氢的分解，从而放大了双ECL响应。当生物传感器在CSAgI标记的AFP的混合溶液中孵育时(CS-AgI@AFP)和目标AFP，这是由于对CS-AgI@AFP和目标AFP与AbCS-AgI@AFP固定化Ab捕获的蛋白质随AFP浓度的增加而减少，因此，双ECL反应减少。基于两个激发电位下ECL强度的比值，这种提出的比率ECL策略通过竞争性免疫反应实现了对α胎儿蛋白的超灵敏测定，线性检测范围为1fg/ml至20ng/ml，检测限为1fgg/ml2.1.6 一种新型放大电化学发光生物传感器(基于AuNPs@PDA@CuInZnS量子点纳米复合材料)，用于p53基因的超灵敏检测 在这项工作中，首次设计了一种基于Au的新型表面等离子体共振（SPR）增强电化学发光（ECL）生物传感模型NPs@polydopamine（PDA）@CuInZnS量子点纳米复合材料。 通过静电力用PDA层涂覆AuNP。CuInZnS量子点结合在Au表面NPs@PDA纳米复合材料。CuInZnS量子点在传感应用中起到了ECL发光体的作用。PDA壳层不仅控制了AuNPs和QDs之间的分离长度以诱导SPR增强的ECL响应，而且限制了电势电荷转移和ECL猝灭效应。结果，纳米复合材料的ECL强度是具有K2S2O8的量子点的两倍。在扩增的ECL传感系统中检测到肿瘤抑制基因p53。 该传感方法的线性响应范围为0.1nmol/L至15nmol/L，检测限为0.03nmol/L。基于该纳米复合材料的DNA生物传感器具有良好的灵敏度、选择性、重现性和稳定性，并应用于加标人血清样品，取得了满意的结果。2.1.7铕多壁碳纳米管作为新型发光体，在凝血酶电化学发光适体传感器中的应 提出了一种新的电化学发光（ECL）适体传感器，用于凝血酶（TB）的测定，该传感器利用核酸外切酶催化的靶循环和杂交链式反应（HCR）来放大信号。捕获探针通过Au-S键固定在Au-GS修饰的电极上。随后，捕获探针和互补凝血酶结合适体（TBA）之间的杂交旨在获得双链DNA（dsDNA）。TB与其适体之间的相互作用导致dsDNA的解离，因为TB对TBA的亲和力高于互补链。在核酸外切酶存在的情况下，适体被选择性地消化，TB可以被释放用于靶循环。通过捕获探针的HCR和两条发夹状DNA链（NH2-DNA1和NH2-DNA1）形成延伸的dsDNA。然后，可以通过NH2封端的DNA链和Eu-MWCNT上的羧基之间的酰胺化反应引入大量的铕多壁碳纳米管（Eu-MWCNTs），导致ECL信号增加。 多种扩增策略，包括分析物回收和HCR的扩增，以及Eu-MWCNTs的高ECL效率，导致宽的线性范围（1.0×10-12-5.0×10-9mol/L）和低的检测限（0.23pmol/L）。将该方法应用于血清样品分析，结果令人满意。2.2 环境领域 采用BPCL已建立了众多灵敏快速检测环境污染物、环境激素、环境干扰物、自由基的发光分析方法。此外有有研究人员将其与臭氧化学发光结合应用于水体COD分析。其突出优点是仪器方法简单、易操作、线性范围宽、灵敏度高。 2.2.1 Fenton体系降解持久性氯化酚产生本征化学发光的机理：醌类和半醌自由基中间体的构效关系研究及其关键作用 在环境友好的高级氧化过程中，所有19种氯酚类持久性有机污染物都可以产生本征化学发光（CL）。然而，结构-活性关系（SAR，即化学结构和CL生成）的潜在机制仍不清楚。在这项研究中，本文中发现，对于所有19种测试的氯酚同系物，CL通常随着氯原子数量的增加而增加；对于氯酚异构体（如6种三氯苯酚），相对于氯酚的-OH基团，CL以间-＞邻-/对-CL取代基的顺序降低。 进一步的研究表明，在Fenton试剂降解三氯苯酚的过程中，不仅会产生氯化醌中间体，而且更有趣的是，还会产生氯化半醌自由基；其类型和产率由OH-和/或Cl取代基的定向效应、氢键和空间位阻效应决定。 更重要的是，观察到这些醌类中间体的形成与CL的产生之间存在良好的相关性，这可以充分解释上述SAR发现。 这是关于醌和半醌自由基中间体的结构-活性关系研究和关键作用的第一份报告，这可能对未来通过高级氧化工艺修复其他卤代持久性有机污染物的研究具有广泛的化学和环境意义。2.2.2 介质阻挡放电等离子体辅助制备g-C3N4-Mn3O4复合材料，用于高性能催化发光H2S气体传感 提出了一种新的、简单的基于介质阻挡放电（DBD）等离子体的快速制备g-C3N4-Mn3O4复合材料的策略。所获得的g-C3N4-Mn3O4可作为一种优良的H2S气体传感催化发光（CTL）催化剂，具有优异的选择性、高灵敏度、快速稳定的响应。 基于所提出的传感器能够检测到亚ppm水平的H2S，为在各个领域监测H2S提供了一种极好的替代方案。采用SEM、TEM、XPS、XRD、N2吸附-脱附等测试手段对合成的传感材料进行了表征。该复合材料具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积，这可能归因于氧化非平衡等离子体蚀刻。 此外，该合成以Mn2+浸渍的g-C3N4为唯一前驱体，以空气为工作气体，不含溶剂、额外的氧化剂/还原剂或高温，具有结构简单、操作方便、速度快等优点，并且它可以容易地大规模实施，并扩展到制造用于不同目的的各种金属氧化物改性复合材料。2.2.3表面增强电化学发光，用于汞离子痕量的检测 Ru(bpy) 3^2+的电化学发光（ECL）在分析化学中有着广泛的应用。在此，我们提出了一种通过金纳米棒（AuNR）的局域表面等离子体共振（LSPR）来增强Ru(bpy)3^2+的ECL的新方法。 我们的研究表明，通过控制Ru(bpy)3^2+与AuNRs表面之间的距离，可以大大增强ECL强度。我们将这种表面等离子体激元诱导的ECL增强称为表面增强电化学发光（SEECL）。利用这种SEECL现象来制备用于痕量Hg2+检测的生物传感器。SEECL生物传感器是通过在金电极表面自组装AuNRs和富含T的ssDNA探针来制备的。随着Hg2+的存在，ssDNA探针的构象通过形成T-Hg2+-T结构而变为发夹状结构。Ru(bpy)3^2+可以插入发夹结构DNA探针的凹槽中产生ECL发射，AuNR的LSPR可以增强ECL发射。传感器的ECL强度随着Hg2+浓度的增加而增加，并且在水溶液中达到10fMHg2+的检测极限。研究了AuNR不同LSPR峰位对生物传感器灵敏度的影响。 结果表明，Ru(bpy)3^2+的LSPR吸收光谱和ECL发射光谱之间的良好重叠可以实现最佳的ECL信号增强。2.3 农林业领域 BPCL在农业上有着十分广阔的应用价值。植物的超弱发光来自于体内的核酸代谢、呼吸代谢以及各种氧化还原过程，它变化与植物体内的生理生化变化密切相关．边种广泛存在于体内的自发辐射与机体代谢活动、能量转化之间存在着磐然的联系．因此，利用它作为代谢指标的应用研究就很快引起了广泛的重视。 超弱发光可以作为一种反映生命过程及变化的极其灵敏的指标。另一方面，由于植物的超弱发光与环境密切相关，在不同植物、不同的环境条件下超弱发光均有所不同。 BPCL可以探测植物的超弱发光，研究植物的盐碱、抗旱、抗热、抗寒乃至抗病的指标，从而为抗逆性育种提供一种新的灵敏的物理方法。植物的超弱发光能在一定程度上反映植物生活力的大小，所以可用超弱发光鉴定植物或种子的活力．用超弱发光鉴定种子的活力用样品量少又不破坏种子，对于种子量少的珍贵品种极其有益。此外，BPCL还可以用于农蔬作物新鲜度的评价、污染物残留量分析、辐照食品的检测。2.3.1 基于生物延迟发光，评价玉米萌发期抗旱性。（西安理工大学习岗） 玉米种子萌发抗旱性评价是节水农业研究中的难点和热点问题之一，生物延迟发光分析技术的应用有可能解决这一问题。采用生物延迟发光评价方法研究了玉米种子萌发期的抗旱性能力,延迟发光积分强度的升高有不同的抑制作用,胁迫强度越大。以下为玉米萌发过程中的延迟发光积分强度的变化：2.3.2 盐胁迫下绿豆幼苗的超微弱发光（山东理工大学王相友） 对不同 NaCl 浓度胁迫下绿豆种子早期萌发时的超微弱发光变化进行了初步研究。结果表明，随 NaCI 浓度的增加，绿豆胚根的生长速度(根长)减慢，生长受到明显抑制，其超微弱发光的强度显著下降。萌发期间，SOD 活性随着盐浓度的增加而降低，其活性与生物光子强度有极为密切的关系。 这些结果表明生物超微弱发光探测技术有可能成为植物盐胁迫研究的有效工具，对于进一步理解盐胁迫机理有一定的意义。2.3.3 苹果成熟过程中超弱发光强度与果实跃变的关系（山东理工大学王相友） 用1-甲基环丙烯(1-methyicyclopropene,1-MCP)和乙烯利两种化学药剂，测定了红富士苹果果实超弱发光强度的变化及与乙烯释放、呼吸的关系。 结果显示,各处理果实超弱发光强度的变化与呼吸、乙烯释放速率的变化趋势相似,均有明显的高峰出现,且出峰时间一致。乙烯利处理加速了果实软化,使果实超弱发光强度峰直出现时间提前,并加速了果实跃变后超弱发光强度的衰减:1-MCP 处理延缓了果实的衰老,使果实超弱发光强度峰值推迟,并减弱了峰值过后超弱发光强度的衰减。超弱发光强度能反映富士苹果成熟过程中代谢的变化。2.4 材料领域2.4.1 有机改性水滑石量子点纳米复合材料作为新型化学发光共振能量转移探针 在本工作中，通过在有机改性的LDH外表面上以十二烷基苯磺酸钠双层束的形式高度有序和交替地组装痕量CdTe量子点，制备了定向发光量子点（QD）-层状双氢氧化物（LDH）纳米复合材料。 有趣的是，新型QD-LDH纳米复合材料可以显著增强鲁米诺-H2O2体系的化学发光（CL），这归因于H2O2对QD氧化的抑制、辐射衰减率的增加以及对QDs的非辐射弛豫的抑制。 此外，以鲁米诺为能量供体，以固体发光QD-LDH纳米复合材料为能量受体进行信号放大，制备了一种新型的基于流通柱的CL共振能量转移。通过使用鲁米诺-H2O2CL系统测定H2O2来评估该流通柱的适用性。CL强度在0.5至60μM的浓度范围内对H2O2表现出稳定的响应，检测限低至0.3μM。 最后，该方法已成功应用于雪样品中H2O2的检测，结果与标准分光光度法一致。我们的研究结果表明，新型发光量子点-LDH纳米复合材料将用于高通量筛选具有不同尺寸量子点的复杂系统。2.4.2 油膜碳糊电极热电子诱导阴极电化学发光及其在邻苯二酚纳摩尔测定中的应用 首次在油膜覆盖碳糊电极（CPE）上研究了Ru(bpy)32+/S2O82-体系在阴极脉冲极化下的热电子诱导阴极电化学发光。与其他电极相比，CPE具有更低的背景、更好的稳定性和再现性。该方法也适用于邻苯二酚的测定。 在最佳条件下，在2.0*10^-10mol/L~4.0*10^-9 mol/L和4.0*10^-9mol/L~4.0*10^-7 mol/L范围内，观察到猝灭ECL强度（DI）与邻苯二酚浓度对数（logCcatechol）之间的线性相关性，检测限（LOD）为2.0*10^-10mol/L，低于其他报道的方法。 将该方法应用于水库水中邻苯二酚的测定。平均回收率为83.3%–99.0%，相对标准偏差为0.8%–2.2%。2.4.3 等离子体辅助增强Cu/Ni金属纳米粒子的超弱化学发光 采用具有类似Kirkendall效应的简单水溶液法合成了具有稳定荧光和良好水分散性的Cu/Ni纳米颗粒。60±5nm铜镍摩尔比为1:2的Cu/NiNP显著增强了碳酸氢钠（NaHCO3）与过氧化氢（H2O2）在中性介质中氧化反应产生的超微弱化学发光（CL）。时间依赖性CL的增强取决于NP的组成和试剂添加的顺序。 在研究CL发射光谱、电子自旋共振光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的基础上，提出了等离子体辅助金属催化这种金属NP（MNP）增强CL的机理。MNP的表面等离子体可以从化学反应中获得能量，形成活化的MNP（MNP*），与OH自由基偶联产生新的加合物OH-MNP*。OH-MNP*可以加速HCO3-生成发射体中间体（CO2）2*的反应速率，从而提高整个反应的CL。2.5 食品领域 BPCL可以用于食品中的微生物/病原体及其毒素、痕量金属离子、抗生素、氧自由基、含氮、硫、磷物质、抗坏血酸、有机酸以及辐照食品的分析检测。2.5.1 基于光谱阵列的单一催化发光传感器及其在葡萄酒鉴定中的应用 识别复杂混合物，特别是那些成分非常相似的混合物，仍然是化学分析中一个具有挑战性的部分。本文利用MgO纳米材料在封闭反应池（CRC）中构建的单一催化发光（CTL）传感器来识别醋。它可以提供这种类型的高度多组分系统的原型。通过扫描反应期间分布在15个波长的CTL光谱，获得了醋的光谱阵列图案。这些就像他们的指纹。然后通过线性判别分析（LDA）对阵列的CTL信号进行归一化和识别。对九种类型和八个品牌的醋以及另外一系列的人造样品进行了测试；人们发现这项新技术能很好地区分它们。 这种单一传感器在实际应用中表现出了对复杂混合物分析的良好前景，并可能提供一种识别非常相似的复杂分析物的新方法。2.5.2 层状双氢氧化物纳米片胶体诱导化学发光失活对食品中生物胺浓度的影响 通过氢键识别打开/关闭荧光和视觉传感器在文献中已经明确确立。显然没有充分的理由忽视氢键诱导的化学发光失活(CL)。 在本工作中，作为新型CL催化剂和CL共振能量转移受体(CRET)，层状双氢氧化物(LDH)纳米片胶体可以显著提高双(2,4,6-三氯苯基)草酸盐(TCPO)-H2O2体系的CL强度。另一方面，生物胺可以选择性地抑制LDH纳米片TCPO–H2O2系统的CL强度，这是由于光致发光LDH纳米片通过O–H…N键取代O–HO键而失活的结果。 此外，组胺被用作食品腐败的常见指标，发现CL强度与组胺浓度在0.1–100uM范围内呈线性关系，组胺(S/N=3)的检测限为3.2nM。所提出的方法已成功应用于追踪变质鱼类和猪肉样品的组胺释放，显示出这些样品中生物胺水平的时间依赖性增加。2.5.3 碳酸盐夹层水滑石增强过氧亚硝酸化学发光,检测抗坏血酸的高选择性 在本研究中，发现Mg-Al碳酸酯层状双氢氧化物（表示为Mg-Al-CO3LDHs）催化过氧硝酸（ONOOH）的化学发光（CL）发射。CL信号的增强是由于过亚硝酸根（ONOO）通过静电吸引在LDHs表面的浓度，这意味着ONOO可以容易有效地与嵌入的碳酸盐相互作用。此外，抗坏血酸可以与ONOO或其分解产物（例如_OH和_NO2）反应，导致Mg-Al-CO3-LDHs催化的ONOOH反应的CL强度降低。 基于这些发现，以Mg-Al-CO3-LDHs催化的ONOOH为新的CL体系，建立了一种灵敏、选择性和快速的CL法测定抗坏血酸。CL强度在5.0至5000nM的范围内与抗坏血酸的浓度成比例。检测限（S/N=3）为0.5nM，9次重复测量0.1mM抗坏血酸的相对标准偏差（RSD）为2.6%。 该方法已成功应用于商业液体果汁中抗坏血酸的测定，回收率为97–107%。这项工作不仅对更好地理解LDHs催化的CL的独特性质具有重要意义，而且在许多领域具有广泛的应用潜力，如发光器件、生物分析和标记探针。2.6 气相催化发光2.6.1 基于纳米ZnS的四氯化碳催化发光气体传感 基于四氯化碳在空气中氧化纳米ZnS表面的催化发光（CTL），提出了一种新的灵敏的气体传感器来测定四氯化碳。详细研究了其发光特性及最佳工艺条件。 在优化的条件下，CTL强度与四氯化碳浓度的线性范围为0.4–114ug/mL，相关系数（R）为0.9986，检测限（S/N=3）为0.2ug/mL。5.9ug/mL四氯化碳的相对标准偏差（R.S.D.）为2.9%（n=5）。 对甲醇、乙醇、苯、丙酮、甲醛、乙醛、二氯甲烷、二甲苯、氨和三氯甲烷等常见异物无反应或反应较弱。在4天的40小时内，传感器的催化活性没有显著变化，通过每小时收集一次CTL强度，R.S.D.小于5%。该方法简便灵敏，具有检测环境和工业中四氯化碳的潜力。2.6.2 珊瑚状Zn掺杂SnO2的一步合成及其对2-丁酮的催化发光传感 将一维纳米级构建块自组装成功能性的二维或三维复杂上部结构具有重要意义。在这项工作中，我们开发了一种简单的水热方法来合成由纳米棒组装的珊瑚状Zn掺杂SnO2分级结构。利用XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR和N2吸附-脱附对所得样品的组成和微观结构进行了表征。通过研究在不同反应时间合成的样品，探讨了生长机理。作为催化发光（CTL）气体传感器的传感材料，这种珊瑚状Zn掺杂的SnO2表现出优异的CTL行为（即，与其他15种常见的挥发性有机化合物（VOC）相比，具有高灵敏度、对2-丁酮的优异选择性以及快速响应和回收）。在相同的条件下测试了SnO2样品的三种不同Zn/Sn摩尔比，以证明Zn掺杂浓度对传感性能的影响。在最佳实验条件下，进一步研究了基于1∶10Zn掺杂SnO2传感材料的CTL传感器对2-丁酮的分析特性。气体传感器的线性范围为2.31–92.57ug/mL（R=0.9983），检测限为0.6ug/mL(S/N=3)。2.6.3 缺陷相关催化发光法检测氧化物中的氧空位 氧空位可以控制氧化物的许多不同性质。然而，氧空位的快速简单检测是一个巨大的挑战，因为它们的种类难以捉摸，含量高度稀释。在这项工作中，本文中发现TiO2纳米颗粒表面乙醚氧化反应中的催化发光（CTL）强度与氧空位的含量成正比。氧空位依赖性乙醚CTL是由于氧空位中大量的化学吸附O2可以促进其与化学吸附的乙醚分子的接触反应，从而显著提高CTL强度。因此，乙醚CTL可以用作TiO2纳米颗粒中氧空位的简单探针。通过检测金属离子掺杂的TiO2纳米粒子（Cu、Fe、Co和Cr）和氢处理的TiO2纳米粒子在不同温度下在具有可变氧空位的TiO2表面上的乙醚CTL强度，验证了其可行性。本CTL探针测得的氧空位含量与常规X射线光电子能谱（XPS）技术测得的结果基本一致。与已经开发的方法相比，所开发的CTL探针的优越性能包括快速响应、易于操作、低成本、长期稳定性和简单配置。本文认为氧空位敏感的CTL探针在区分氧化物中的氧空位方面具有很大的潜力。

镧系发光纳米温度探针及光学测温技术胡倩1 朱幸俊11上海科技大学物质科学与技术学院生物体温度监测在医学诊断和治疗方面有着重要意义。传统的生物体测温方式依赖于侵入式探头或者局限于体表检测的热成像设备。对于体内深层组织的无损温度探测仍然是一项挑战。光学测温技术基于温度敏感的发光材料和器件，以光信号作为输出实现温度检测。在发光材料中，镧系发光纳米材料（LLNs）具有光稳定性好、发射谱带丰富、低自发荧光干扰等独特优点，在体内成像检测和疾病诊断方面具有广泛应用。目前已报道了一系列LLNs的发光信号的强度、寿命等光学性质与温度相关，因此可以作为温度检测探针。与此同时，LLNs本身的纳米级尺寸有别于传统温度检测的宏观设备，因此可以胜任亚细胞级别的微观热效应检测以及热传递过程研究，提升测温的空间精度，借助LLNs的近红外发光，能进一步提高光信号在组织中穿透深度，更好的实现深组织、非侵入性温度检测。（一）LLNs温度探针的测温策略温度可以改变LLNs的发光强度比、带宽、光谱偏移、寿命等方式影响LLNs的发光特性[1]-[3]。其中，发光强度比和发光寿命这两种策略受生理环境的干扰更小，从而具有更高的测温准确性[4]-[5]。基于发光强度比率构建温度探针电子在两个相邻激发能级（能级差一般小于1000 cm-1）中的分布与温度有关，满足Boltzmann分布，因此具有热依赖性的两个能级发光强度比与温度之间的关系可描述为, [6]-[7]，其中I2/I1为两个能级的发射强度比；ΔE是两个能级能量差，C是由发光基质材料确定的常数,T为温度,kB为玻耳兹曼常数。因此，通过在不同温度下检测两条发射峰的比值，可得到温度以发射强度比值的关系，作为温度检测的校正曲线。基于发光寿命构建温度探针在LLNs体系中，温度敏感的能量转移也会导致激发态寿命的变化，从而可以测量在脉冲激发下特定能级跃迁的寿命与温度的依赖关系，通过发光衰减曲线推断温度信息[8]-[9]。（二）LLNs测温技术与设备基于发光强度比率的测温技术较为直观，相关设备的设置与光谱检测系统类似，主要特点是恒温控制系统的附加。其装置如图1所示，由半导体激光器、样品台、控温器、滤光片、光谱检测器和计算机组成，其中激光器、样品台、滤光片、光谱检测器用于发光材料的光信号激发与收集，控温器件用于样品的恒温与变温进而得到不同温度的光谱。类似的基于发光强度比率的成像检测设备的光谱检测器被替换为CCD相机，通过滤光片系统采集不同波段的发射带，通过光强度成像图的计算得到温度分布结果。光强比率测温技术的设备较为简单，但这项测温方法易受生物环境引起的光散射或吸收的干扰[4]，需在组织或模拟组织的假体中对温度曲线进行校正来减小误差[10]；基于发光比率的温度检测其优点是检测速度较快，对于快速变化的温度具有更好的实时跟踪能力。发光寿命作为荧光团固有特性，受环境干扰较小，因此可以提高测量准确性[11]-[12]，而且LLNs的发光寿命相对小分子荧光探针更长，对于基于成像的寿命检测系统的构建相对短寿命检测难度较低。具体的设备构建如图2所示，将常规的荧光成像代替为时间门控荧光成像系统，配合波形发生器、斩波器等，对相机的分辨率要求高，并且由于寿命衰减曲线的测试需要借助时间门控单元，对光信号进行多次采集，因此获取完整衰减曲线的图像时间较长，不利于检测快速变化的温度信号[8]。两种发光温度检测技术各有优势，目前研究工作中所报道的比率型温度检测技术较为成熟，寿命检测的测温技术仍然处于优化阶段，主要难点是长波长近红外发射的寿命检测技术尚不成熟。图1. 基于发光强度比率温度计的实验设备图2. 基于发光寿命温度计的实验设备[8]（三）LLNs温度探针的生物应用LLNs体内无创温度监测的特性促使了一些新兴的生物医学领域应用，尤其在疾病诊断和指导治疗方面[4],[13]-[16]。我们最近总结了基于镧系发光纳米复合材料的温度检测技术及其生物学应用的研究工作，并梳理了不同测温技术在生物应用上的特点（Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237），希望和大家一起探讨光学测温技术的应用空间以及相关设备的研制。基于LLNs的生物体温度检测，近年来我们开展了一系列的应用。例如我们曾经报道了一种以上转换发光材料为核心（NaLuF4:Yb,Er@NaLuF4)，以光热材料（碳）作为外壳的LLNs，其中上转换发光材料的Er3+发光中心特征的525与545 nm发射强度的比值与温度呈现相关性，因此可作为光学温度探针。通过检测光热过程中的微观温度变化，进一步发现光热效应下纳米颗粒的升温幅度和速率大于常规的外部加热方式。利用这一特性，可以实现温和宏观温度下的微观高温，进而在保证光热治疗剂标记的恶性细胞被有效杀伤的同时，减少不必要的热扩散而损伤病灶周边的正常组织，提升治疗的精度（如图3a）[17]。寿命检测技术上，复旦大学李富友课题组利用PAA-PEG包裹的NaNdF4:Yb@CaF2纳米颗粒，此种材料的Yb3+离子能够发射980 nm光信号，由于Nd3+与Yb3+在不同温度下的能量传递效率不同，Yb3+的980 nm发光寿命随着温度发生线性变化。在活体动物光学成像仪上进行了时间门控系统的附加，利用脉冲激光器对材料进行照射，然后采集材料的发光衰减，最终获得温度-寿命曲线，进一步在活体动物的血管部位进行光信号的采集，考察血管内血液温度与血流相关性，为心血管疾病的诊断和疗效评估提供了重要途径（如图3b）[8]。图3. (a)基于强度比率的Er3+掺杂上转换光热LLNs用于光热治疗过程微观温度监测[17]。(b) 基于寿命的Yb3+-Nd3+共掺杂的LLNs温度计用于心血管疾病[8]。（四）LLNs温度探针的展望合成可调控的LLNs温度探针的发展加速了其作为体内潜在温度传感工具的应用，但为了使其具有更准确的读数结果，还需进一步优化。其中，减少外部干扰和校准通过组织的发光衰减是亟待解决的重要问题。同时进一步探索波长更长的光谱区域，可实现更深层次的组织传感，促进LLNs在体内疾病诊断和治疗方面的生物应用。参考文献1. C. D. S. Brites, S. Balabhadra, L. D. Carlos, Adv. Opt. Mater., 2019, 7, 1801239. 2. A. Bednarkiewicz, J. Drabik, K. Trejgis, D. Jaque, E. Ximendes, L. Marciniak, Appl. Phys. Rev., 2021, 8, 011317.3. H. Suo, X. Zhao, Z. Zhang, Y. Wang, J. Sun, M. Jin, C. Guo, Laser Photon. Rev. 2021, 15, 2000319.4. N. Kong, Q. Hu, Y. Wu and X. Zhu, Chem. Eur. J., 2022, 28, e202104237.5. M. Jia, Z. Sun, M. Zhang, H. Xu, Z. Fu, Nanoscale., 2020, 12, 20776-20785.6. J. Zhou, B. Del Rosal, D. Jaque, S. Uchiyama, D. Jin, Nat. Methods., 2020, 17, 967-980.7. A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, L. D. Carlos, D. Jaque, Nanoscale., 2020, 12, 14405-14421.8. M. Kong, Y. Gu, Y. Chai, J. Ke, Y. Liu, X. Xu, Z. Li, W. Feng, F. Li, Sci. China Chem. 2021, 64, 974-984.9. L. Marciniak, K. Trejgis, J. Mater. Chem. C., 2018, 6, 7092-7100. 10. L. Labrador-Páez, M. Pedroni, A. Speghini, J. Garcí a-Solé , P. Haro-Gonzá lez, D. Jaque, Nanoscale., 2018, 10, 22319-22328.11. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118. 12. K. Maciejewska, A. Bednarkiewicz, L. Marciniak, Nanoscale Adv., 2021, 3, 4918-4925.13. M. Quintanilla, M. Henriksen-Lacey, C. Renero-Lecuna and L. M. Liz-Marzán, Chem. Soc. Rev., 2022.14. Z. Yi, Z. Luo, X. Qin, Q. Chen, X. Liu, Acc. Chem. Res., 2020, 53, 2692-2704.15. B. del Rosal, E. Ximendes, U. Rocha, D. Jaque, Adv. Opt. Mater., 2017, 5, 1600508.16. M. Tan, F. Li, N. Cao, H. Li, X. Wang, C. Zhang, D. Jaque, G. Chen, Small., 2020, 16, 2004118.17. X. Zhu, W. Feng, J. Chang, Y. W. Tan, J. Li, M. Chen, Y. Sun, F. Li, Nat. Commun. 2016, 7, 10437.【作者简介】胡倩 博士研究生2020年毕业于湖南师范大学，获化学专业学士学位。目前是上海科技大学物质科学与技术学院博士研究生，师从朱幸俊教授，主要从事近红外发射镧系纳米复合材料的温度传感和生物成像应用的研究。朱幸俊 研究员上海科技大学物质科学与技术学院研究员、博士生导师。2017年博士毕业于复旦大学生物研究院（导师李富友教授），2017-2019年在美国斯坦福大学材料科学与工程系作为博士后学者从事生物医学成像以及神经调控材料与器件的研发工作。目前已在Nature Communications, Chemical Society Reviews, Nano Letters, ACS Nano, PNAS, Biomaterials等国际著名期刊上发表研究论文30余篇，他引3500余次（H因子26），并持有多项专利。多项研究成果入选科睿唯安ESI化学和材料领域前1%高被引论文(Highly Cited Paper)。研究项目获国家自然科学基金、上海市浦江人才计划资助。课题组致力于发展适用于生物医学的新型纳米材料和技术，通过构建纳米复合材料，利用其光、热、磁、声等性质，实现高选择性、低侵入性的生物成像、疾病治疗和生理功能调控。欢迎感兴趣的同学报考上海科技大学研究生，课题组长期招聘化学、材料学以及生物学相关专业博士后。具体可邮件沟通咨询，zhuxj1@shanghaitech.edu.cn（本文编辑：刘立东）专家约稿招募中若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎自荐或引荐投稿联系人：刘编辑邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！

近日，浙江大学光电学院狄大卫教授课题组先后在Nature Communications及Nature Photonics发表其课题组的最新研究文章。《Ultralow-voltage Operation of Light-emitting Diodes》一文创纪录地发现可以以LED能带宽度的36-60%超低压下观察到发光。《Ultrastable Near-infrared Perovskite Lightemitting Diodes》实现了超高稳定性、高效率（22.8%）的近红外钙钛矿发光二极管(钙钛矿LED)。 ‍研究背景LED的发展对照明、显示和信息产业有着深远的影响。新兴的LED技术的研究倍受关注。LED发光的关键机制为电致发光（EL），即在外部电压下注入的电子和空穴的辐射复合。有文献报道III-V 族半导体的 LED 的工作电压低至标称带隙的 77%，这是由于新型量子阱设计增强的辐射复合。对于OLED，其最小工作电压约0.5Eg/q，使用TTA工艺来解释这种低工作电压仍有争议，即电致发光的最低驱动电压到底是多少，以及它们是否基于同一个机理。 研究方法 在这项工作中测试了17种不同类型的LED，首先选择钙钛矿LED，制备了以近红外发光的碘基材料FPI、NFPI以及绿色发光的溴基材料PCPB的钙钛矿LED，这三种LED的最低驱动电压分别是1.3V、1.3V及1.9V，LED中光子的最高能量分别为1.55eV、1.56eV及2.4eV。这表明三种材料的LED均可在低于带隙所限制的最小阈值电压下发光。接下来选择几种不同的OLED、QLED以及商业III–V族半导体LED，得到的结论与之前的相似。 ‍ 图 1 不同种LED的电致发光强度-电压的关系。 （a. 近红外发射FAPBI3(FPI)钙钛矿LED；b.近红外发射NFPI钙钛矿LED；c.绿光PCPB钙钛矿LED；d.基于Ir(ppy)3的磷光OLED；e.基于4CzlPN的TADF OLED；f.基于F8BT的聚合物OLED；g.基于红荧烯的荧光小分子OLED；h.基于CdSe/ZnS QDs的II-VI QLED；i.基于 GaAsP 的商用 III-V 无机 LED 。） 研究还发现几种钙钛矿LED驱动电压的数值从带隙上方调整到下方时，LED的电致发光EL谱线峰形及峰位都不变。图2. 钙钛矿LED在高于及低于带隙所限制阈值电压下的EL光谱 研究方法 为解决LED最低驱动电压到底是多少的问题，他们采用一套能探测到微弱光子信号的高灵敏度光子探测系统，确定了钙钛矿LED的光致发光强度与电压之间的关系，得出EL 的最小驱动电压为低于半导体带隙 50% 的值，并表现出每个光子0.6-1.4eV的表观能量增益。 图3. 不同LED在近带隙和亚带隙电压下的光致发光强度-电压曲线 论文中提到的测试方法中，使用了海洋光学高灵敏度QE Pro光谱仪对LED的发光性能进行表征。图4. 用于测量在亚带隙电压下的 EL 光谱的实验装置示意图 研究背景 与钙钛矿太阳能电池类似，钙钛矿LED的不稳定性是一重大难题。近年来，钙钛矿LED在外量子效率（EQE）方面发展十分迅速，但其在连续工作条件下T50工作寿命（亮度降低到其初始值一半所需时间）一般在10到100小时量级，而实际应用需器件在高EQE、宽辐亮度范围下实现更长的工作寿命（高于10000小时）。和III-V族半导体及有机半导体相比，钙钛矿在器件工作过程中存在额外的降解通道。电场作用下的离子迁移和钙钛矿晶体结构的不稳定性，是影响钙钛矿器件稳定性的关键问题。解决这些问题，以同时实现长寿命与高效率，是领域的重大挑战。研究亮点 作者选取了在高性能太阳能电池与LED均有应用的FAPbI3钙钛矿作为基本研究对象，引入双极性分子SFB10，实现了高效和超稳定的近红外（~800 nm）钙钛矿LED。器件峰值外量子效率(EQE)为22.8%，峰值能量转化效率(ECE)为20.7%。这些钙钛矿LED展现了优异的稳定性，在5 mA/cm2下连续运行超过3600h（5个月）没有观察到辐亮度衰减。据加速老化测试获得，在初始辐亮度（或电流密度）分别为0.21 W/sr/m2 (0.7 mA/cm2)时，预期T50工作寿命为2.4×106h (约270年)。 图5. 钙钛矿LED器件结构和性能 上述数据表明，钙钛矿LED可在满足实际应用的光功率(辐亮度)下稳定工作。作为参考，基于Ir(ppy)3的高效率绿光OLED器件，在1000 cd/m2的高亮度下时对应的辐亮度为2.1 W/sr/m2, 在100 cd/m2的较低亮度下对应的辐亮度为0.21 W/sr/m2。表1：经SFB10稳定的钙钛矿LED寿命数据 为了探索器件高稳定性的原因，作者研究了双极性分子SFB10对钙钛矿薄膜稳定性的影响。结果表明，双极性分子SFB10提高了钙钛矿薄膜的热稳定性、相稳定性与荧光稳定性。经SFB10稳定剂处理的钙钛矿样品在空气中放置322 天，仍然维持了具有良好光电活性的α相FAPbI3钙钛矿，而对照组样品在14天内就发生了相变与降解。图6：钙钛矿样品结构稳定性和荧光稳定性 图7：SFB10与钙钛矿前驱体化学相互作用表 论文提到的测试方法中，使用海洋光学QE Pro光谱仪进行EQE的J-V曲线测量，使用Maya2000Pro记录角电致发光强度分布。QE Pro Maya2000 Pro 光谱仪 参考文献 1. Lian Y , Lan D , Xing S , et al. Ultralow-voltage operation of light-emitting diodes[J]. 2021.2. Guo, B., Lai, R., Jiang, S. et al. Ultrastable near-infrared perovskite light-emitting diodes. Nat. Photon. (2022). https://doi.org/10.1038/s41566-022-01046-33. https://mp.weixin.qq.com/s/s_vFNym4bESl3wogh96n7Q 结语 超低驱动电压的研究为超低压LED器件的发展以及照明、显示及通信行业的发展做出贡献。超长的器件寿命有望提振钙钛矿LED领域的信心，这些近红外LED可用于近红外显示、通讯与生物等应用，为钙钛矿发光技术进入产业应用铺平了道路。

近日，中科院长春应用化学研究所徐国宝等科研人员的一项发明专利“环境友好的高灵敏电化学发光检测方法”获得了国家知识产权局的授权(专利号：200510016848.4)。　　联吡啶钌电化学发光标记分析是继放射分析、酶联分析、荧光分析和化学发光分析之后的新一代标记分析技术。它是基于高浓度的三丙胺与低浓度的联吡啶钌标记物发生电化学发光反应来进行生物分析，该技术由于具有灵敏度高、线性范围宽、抗干扰能力强、试剂稳定、重现性好等优点，被广泛应用于临床分析和科学研究。但联吡啶钌/三丙胺体系需要很高浓度的三丙胺才能实现高灵敏检测 且在不同工作电极上发光强度差别较大，铂电极上的发光强度仅约为金电极上的十分之一。因此十几年来人们一直在寻找替代三丙胺的新型共反应物，但一直没有找到发光效率高于三丙胺的共反应物。　　该研究小组针对标记分析的特定条件，调研了一系列含有不同链长和基团如羟基、羧基和氨基等的共反应物的发光情况，找到一种高效的新型共反应物二丁基乙醇胺。在浓度为20 mM时，它在金电极和铂电极上的发光强度分别约是目前效率最好的三丙胺的十倍和一百倍。与一般采用外加增敏剂提高发光效率不同，二丁基乙醇胺是通过自身的羟乙基的催化来显著提高发光效率。由于羟乙基是一个吸电子基，因此该研究表明不是所有吸电子基团都是抑制电化学发光的，为寻找更加优良的试剂提供了新途径。二丁基乙醇胺具有优良的分析性能，在浓度只有三丙胺的五分之一时检测联吡啶钌比三丙胺的检测限好一个数量级。该研究对联吡啶钌电化学发光标记分析具有重要意义。

Ca2+作为普遍的第二信使在细胞信号转导过程中起着非常重要的作用，是单个细胞生存和死亡的信号。它参与了神经传导、血液凝固、肌肉收缩、心脏收缩、大脑功能、酶功能以及内分泌腺的激素分泌等各种生理机能。而人们对Ca2+在信号转导中作用的认识，则很大程度上取决于Ca2+测定技术。目前常用的Ca2+检测方法主要有：Ca2+选择性微电极测定法、同位素示踪法、核磁共振法和水母发光蛋白检测法等。01Ca2+选择性微电极测定法:Ca2+选择性微电极一种电化学敏感器。利用内充液和组织或细胞之间产生电位差，理想情况下，该电位差是Ca2+对数的线性函数，遵循Nernst方程。优点：直接、敏感地测定组织或细胞内的Ca2+，不需使用指示剂，不影响结合钙和游离钙的平衡。缺点：反应速度慢而无法测定Ca2+的快速变化，而且穿刺损伤细胞可引起渗漏，且不适用于太小的细胞。02同位素示踪法：用放射性核素45Ca2+对Ca2+进行示踪，可测量出通过细胞膜转运到细胞内Ca2+增加的速度及浓度的大小，揭示Ca2+泵的作用，目前主要用于测定跨膜Ca2+的流动。优点：测量方法简单易行，比普通化学分析法的灵敏度高。确定放射性示踪剂在组织器官内的定量分布，可以达到细胞、亚细胞乃至分子水平。缺点：静态效果差，需要特定的同位素测定仪，并且要注意示踪剂的同位素效应和放射效应问题。03核磁共振法：是一种新的、非光学技术的Ca2+检测方法。由于正常生物体内氟含量很少，为了得到足够的响应，在检测时需要使用含氟指示剂。该指示剂经过化学修饰后进入细胞，进而被水解成游离状态，然后与Ca2+结合，根据获得的波谱图计算出Ca2+的浓度。优点：具有非破坏性和无损伤性，能够在接近生物样本生理状态下连续动态地进行检测，准确反应Ca2+浓度。缺点：需要核磁共振仪，成本较高。04荧光探针法：目前常用的Ca2+荧光探针有Fluo-3、Fluo-4、Fluo-８等。这类探针本身无法进入细胞，但它的亲脂性衍生物却可以透过细胞膜进入细胞。一旦进入细胞，这类亲脂性衍生物的亲脂性封闭基团在细胞非特异性酯酶的作用下被分裂除去，在细胞内便会形成一种带负电荷的荧光染料。与胞内Ca2+结合时，其荧光强度显著增加。优点：指示剂易导入细胞，空间分辨率高，反应速度快，而且可同时检测多重离子。缺点：需要有荧光显微镜或激光共聚焦显微镜，成本较高。05水母发光蛋白检测法:最近十几年来，水母发光蛋白(Aequorin)很受人们的关注。水母发光蛋白由189个氨基酸组成，具有3个Ca2+结合的EFhand结构，所以水母发光蛋白可作为检测Ca2+的新型探针。优点：Ca2+/水母蛋白复合物能检测~0.1μm到＞100μm范围内的钙离子浓度，且复合物不会从细胞内泄露出来，可检测几小时至数十天内Ca2+浓度的变化。比荧光探针法的背景低，样本本身不会发生自荧光。腔肠素的性质腔肠素(Coelenterazine)作为海洋动物体内贮存光能的分子，它广泛存在于海洋生物体内，比如海肾、海蜇、水螅等。腔肠素是天然荧光素中最普遍的，它可作为很多荧光素酶的底物。目前研究得最透彻的以腔肠素为底物的荧光素酶来源于海肾（Renilla），即海肾荧光素酶（Renilla reniformis，简称Rluc）。腔肠素的工作原理腔肠荧光素是一个分子量约400 Da 的疏水基团，它可以自由穿越细胞膜。在一个以荧光素/荧光素酶为基础的系统中，腔肠素作为以水母发光蛋白为代表的海洋发光蛋白的辅助因子，与水母发光蛋白进行稳定的结合，引起脱辅基水母发光蛋白和腔肠荧光素之间的共价键破裂，腔肠荧光素(Coelenterazine)被氧化脱羧，形成腔肠酰胺（Coelenteramide），释放出CO2，同时发出波长为469nm的蓝色生物荧光，该荧光可用博鹭腾高灵敏度管式/板式发光检测仪进行测定。图1.腔肠素/水母发光蛋白检测Ca2+机制水母发光蛋白一旦和Ca2+反应即丧失发光功能，因此当一部分水母发光蛋白与Ca2+反应时，被消耗水母发光蛋白的发光强度能反映出Ca2+浓度变化，而且被消耗的水母发光蛋白的发光强度与Ca2+浓度之间存在线形关系。如同萤火虫荧光素酶，海肾荧光素酶的活性也不需要翻译后修饰，一旦翻译完成即可行使遗传报告基因的功能。但是与萤火虫荧光素酶又有差异，即腔肠素/荧光素酶系统不需要三磷酸腺苷（ATP），因此更利于生物荧光的研究。技术小结由于Ca2+在生命活动的各种生理生化反应、疾病的发生和发展中都扮演着极其重要的角色，而游离的Ca2+浓度变化又与细胞的功能、信号转导乃至细胞的凋亡有密不可分的联系，因此，研究如何检测细胞内游离Ca2+浓度显得尤为重要。Ca2+选择性微电极测定法不需要使用指示剂，但是穿刺过程会损伤细胞，进而引起渗漏。同位素示踪法简单，但是静态效果差，还需要注意同位素效应和放射效应问题。核磁共振法和荧光探针法都需要特定的仪器，成本较高。水母发光蛋白检测法不需要激发光源，因而消除了细胞自发荧光的干扰，背景荧光远低于使用钙离子指示剂的荧光。另外腔肠素具有疏水性，易于通过细胞膜，适于全细胞的研究。 腔肠素/水母发光蛋白的生物荧光反应对Ca2+浓度的变化非常敏感，但是这种发光相对较弱，因此需要使用高灵敏度的发光检测仪进行检测。 图2.Lux-T020高灵敏度管式发光检测仪 图3.Lux-P110高灵敏度板式发光检测仪博鹭腾公司的管式/板式发光检测仪采用超高灵敏度的低噪音单光子PMT，同时通过计数电子记录和分化脉冲 的单脉冲输出的能力来定义高数量级，从而实现更宽的动力学范围。高灵敏度板式发光检测仪设计了2个独立的喷射式自动进样器，精度高于97%。两款产品都适用于以水母发光蛋白为载体的 Ca2+ 浓度测定，极其微小的浓度变化也可以轻松检测。除了检测上述Ca2+ 浓度以外，博鹭腾高灵敏度管式/板式发光检测仪还可以测定活细胞内报告基因、ATP、活性氧、半胱天冬酶等指标。

CellTiter-LiteTM发光法细胞活力检测试剂盒（CellTiter-LiteTMLuminescenceCellViabilityAssay），是一种通过化学发光法测定细胞内ATP含量从而检测活细胞数目的试剂盒。借助ATP依赖的萤光素酶催化的萤光素发光反应，通过测定化学发光来进行定量。由于ATP含量能很好地反映活细胞的数目，而ATP含量和发光强度成正比，这样就可以简单地通过化学发光强度来计算出细胞活力或细胞数目。本试剂盒检测ATP的原理图应用方向药物筛选：制药行业广泛采用细胞活力测定法来评价制剂对细胞的影响。细胞活性检测：主要用于筛选细胞对药物或化学制剂的反应。细胞增殖及毒性检测分析：细胞活力可以用来关联细胞的行为与数量。产品特点一、与传统方法MTT、CCK-8进行对比二、与市场上常用的P品牌化学发光细胞活性检测试剂盒进行对比1、发光信号稳定发光信号的稳定性可能会因为细胞种类、细胞培养液、外界温度等条件的不同而略有差异。1小时内，信号整体上下波动范围在可接受范围之内。发光信号稳定性测试2、产品试剂稳定性好在4℃保存14天对检测信号无显著影响。经过反复冻融5次，检测效果基本无影响，反复冻融10次，检测效果下降不超过10%。产品稳定性测试3、灵敏度高，线性范围广96孔板中，在2万个细胞范围内都有良好的线性关系。不同数量细胞的化学发光强度检测效果对比图相关产品CellTiter-LiteTM发光法细胞活力检测试剂盒操作简便、灵敏度高、即开即用、线性范围广，更有不同规格，任你选择！检测细胞活力值得拥有！

吉林检验检疫局建立的金标法检测单核细胞增生性李斯特氏菌技术作为当今检测病原体和诊断疾病方面最为敏感的免疫学技术之一，不仅操作简便、快速、特异，更为重要的是适用于广大基层食品监管部门的现场检测和诊断，这些特点都是其他免疫学方法所无法比拟的。　　该技术不仅具有巨大的发展潜力，而且还具有广阔的市场和应用前景，如可适用于医疗卫生行业，出入境食品口岸抽查和鉴定、流通领域卫生监督和工商行政部门和质监部门的食品企业监管等，甚至可以走进餐馆、家庭进行简易的食品自控和检测等。　　由吉林出入境检验检疫局承担的国家质检总局科研课题《应用化学发光探针及免疫金标法检测食品中多种致病菌的研究》在2011年获得了国家质检总局“科技兴检”三等奖。该课题建立的化学发光探针检测技术能够快速检测食品中常见的四种病原菌：空肠弯曲菌、单核细胞增生性李斯特氏菌、大肠杆菌O157和金黄色葡萄球菌。其中对单核细胞增生性李斯特氏菌还建立了应用免疫胶体金试纸条的快速检测方法。　　急需速测技术　　我国的食品生产加工企业数量多，规模小，较分散，而且为数较多企业过分追求利润法律意识淡薄，社会责任心不强导致其产品质量良莠不齐。　　据报道，我国45万个食品生产企业中，员工人数10人以下的食品生产加工小作坊就有35万家，约占80%，因而导致食品安全事故时有发生，给社会和消费者的健康造成了巨大危害。　　而目前的食品卫生监管的检测手段主要依据国家标准或行业标准规定方法进行，虽然这些方法准确可靠，但这些方法一般都需要建设专门的微生物检测实验室，配备专业的检测技术人员，需要较长的检测周期，由此造成的检测成本过高，缺乏时效性等问题，使一些突发的食品安全事件不能迅速得以解决。因此发展和建立一种快速、简便、灵敏准确的检测技术，作为标准检测方法的初筛技术，是解决上述问题的有效手段之一。　　食品检验新兵　　化学发光探针技术的原理是互补的核酸单链会特异性识别并结合成稳定的双链复合物。这一检测系统利用一个标记有化学发光物的单链DNA探针，可以特异性的识别和结合目标微生物的核糖体RNA。微生物中的核糖体RNA释放出来后，化学发光标记的DNA探针就与之结合形成稳定的DNA-RNA杂合体。标记的DNA-RNA杂合体会与非杂交探针分离，并在化学发光检测仪中进行测量。样本的检测结果通过计算与阴性对照进行比较得出结果。利用化学发光剂标记和检测核酸使得许多非放射性标记检测的灵敏度达到甚至超过了同位素标记测定。　　在众多的化学发光体系中，应用最多的化学发光体主要有三类：增强鲁米诺发光体系、吖啶类化合物发光体系和碱性磷酸酶催化的1，2-二氧环己烷发光体系。吉林检验检疫局建立的化学发光技术使用吖啶酯标记核酸探针。　　利用化学发光杂交保护分析的原理检测空肠弯曲菌、单核细胞增生性李斯特氏菌、大肠杆菌O157和金黄色葡萄球菌4种致病菌特异性RNA序列，这种方法无需物理分离，利用吖啶酯标记DNA探针，通过核酸杂交保护分析法，即应用人工合成的靶DNA保守区的寡核苷酸，在合成时引入一个烷氨基的手臂，经活化后接上吖啶酯，制成化学发光探针。　　杂交后无需分离步骤，而是利用差分水解来鉴别，即加入碱性溶液，游离的发光探针遇碱水解失去发光特性，而与特异性目的片段结合的探针形成DNA-RNA杂交体，由于吖啶酯是平面结构很容易进入双螺旋的内部而获得杂交保护，水解速度缓慢(半衰期达10分钟以上)，仍有发光性能，可以在发光仪上显示化学发光信号，从而实现对病原菌的检测。　　应用前景广阔　　该项目利用胶体金技术研制了胶体金检测试纸条，用于单核细胞增生性李斯特氏菌的快速检测，该检测试纸条的灵敏度高，具有很强的特异性，不同批次生产的免疫胶体金具有良好的检测重现性，稳定性好，操作简单，检测时间只需10至20min即可报告结果，胶体金法无污染，不会危害操作者以及环境。胶体金抗体复合物在冻干状态下室温储存相当稳定，有效期长 此外胶体金技术还具有检测迅速、灵敏、不需要复杂仪器设备、产品永不褪色等优点，适合于食品中单核细胞增生性李斯特氏菌的初筛检验。　　吉林检验检疫局建立的基因探针化学发光检测方法可在30分钟内快速确定病原体，并可直接于固体或液体培养基上鉴定目标微生物。该方法可直接应用于国外生产的LEADER 50i检测仪上，仪器自动注入检测试剂，立刻测量标记物所产生化学反应的化学发光强度，并自动计算结果及打印报告，该检测方法敏感性高，特异性强，检测成本低，操作简便、快速，对我国食品安全快速检测和监控工作具有重要意义，具有广泛的推广前景。胶体金快速检测试纸

在水样中加入微量青海弧菌液体，半小时内就能知道饮用水是否安全——著名发光细菌专家、华东师范大学生命科学学院教授朱文杰和他的团队凭借青海弧菌检测水质的专利技术，承担了保障2010年世博会饮用水安全的检测项目　　水是生命之源。即将到来的世博会上，如何保证展览现场的饮用水安全?著名发光细菌专家、华东师范大学生命科学学院教授朱文杰拿出了他的撒手锏——青海弧菌作为生物检测材料。“发光细菌是能自身发出蓝绿色可见光的细菌，青海弧菌这样的发光细菌，一旦接触到有毒物质，发光强度就会受到抑制，它们的发光强度和水样中毒物的浓度、大小相关。”只要在水样中加入微量青海弧菌液体，用便携式监测仪读取相关数据，饮用水是否安全，在半个小时内就能知道答案。　　朱文杰教授和他的团队凭借青海弧菌检测水质的专利技术，承担了保障2010年世博会饮用水安全检测项目和上海市科委“登山行动计划”世博科技专项课题。与发光细菌打了40多年交道的朱文杰对这些微小的细菌菌株再熟悉不过了。这些发光细菌，不但会在世博会的饮用水安全检测中担任重要角色，其实在上海的苏州河治理、主要污染源的监测，尤其是在“512”汶川地震灾区水质快速检测中，已经立下过汗马功劳。朱文杰在接受CBN专访时，介绍了这种发光细菌的神奇之处。　　众里寻“菌”千百度　　“水体里的发光细菌达到一定数量时，就会使这个水体发出绿荧荧的光。海洋中就会有这种现象发生，海水整个都变成绿色的发光体，闪现着绿荧荧的波浪，这就是所谓的‘海火’。当然，毕竟发光细菌所发光的亮度是很低的，因此只有在黑暗的环境中才能看到，在白天光线较亮的地方是看不到的。”关上灯，拉上厚实的窗帘，在生物实验室中，朱文杰小心翼翼地从培养箱里拿出了刚培养好的青海弧菌。在黑暗的背景中，锥形瓶里的液体发出了幽幽的蓝绿色荧光。为了寻找这种发光细菌，朱文杰在上世纪80年代走遍了全国各大湖泊。“太湖、鄱阳湖、洞庭湖、鬲湖、洪泽湖、巢湖，我们都走遍了，最后终于在青海省的青海湖里发现了青海弧菌。”在青海湖盛产的唯一一种没有鳞片的鱼——裸鲤身上，朱文杰找到了梦寐以求的淡水型发光细菌。　　“其实，海洋才是发光细菌的主要栖息地，绝大部分的发光细菌无论从数量还是种类来看，均是海洋性的，仅少数在淡水或陆地上生存。”目前已经命名的发光细菌共18种，其中霍乱弧菌和青海弧菌为淡水发光细菌。为什么朱文杰他们除了研究海洋发光细菌外，会将注意力集中于菌种稀少的淡水湖泊呢?“海洋发光细菌必须有一定浓度的钠离子存在，才能生长和发光，而淡水型发光细菌就没有这种要求。”上世纪80年代末，科学家发现，如果要用海洋发光细菌进行检测，为了满足海洋发光细菌的生理需要，必须在淡水样品中添加食盐达到3%。但如此高浓度的Na+或Cl-离子，会影响某些有毒物质的生物学毒性表现，因此根据细菌的发光情况来判断水质就会产生偏差。这是海洋发光细菌的一个“死穴”。而利用淡水型发光细菌检测，就可以轻而易举地避免这样的偏差。从另一方面来说，不少发光细菌本身就是致病菌。比如哈维氏弧菌可致虾生病死亡，Photorhabdus asymbiotica 能导致人类身体疾患，寄生于线虫体内的发光杆菌则会感染毛虫、蛾子、蝴蝶等鳞翅目昆虫，致它们于死地。朱文杰他们当时发现的青海弧菌，是罕见的淡水型发光细菌，也不是致病菌，因此是难得的水质检测好材料。　　培养发光细菌是一件比较麻烦、专业的事情，这个因素会阻碍发光细菌检测技术的普及和应用。于是上世纪90年代中期，朱文杰开始把青海弧菌由液态的保存方式转变为冻干粉的形式。“就像把面条做成方便面，开水一泡就能食用那样。”检测人员拿到冻干粉后，可以保存在-10℃以下的冰箱中，使用前只要加入复苏液，几分钟之后冻干粉中的青海弧菌就自动恢复了活力。“使用青海弧菌进行检测，要比使用进口发光细菌价格上便宜三分之二。”朱文杰说。　　发光细菌应用潜力无穷　　“如果有某一条河流受到污染，或者出现某种化学物质突然泄漏的事故，判断污染来源和污染物的主要成分，可以用物理—化学的监测方法很快得到结果，但要回答对流经区域周围的生物或居民的健康有什么影响，这些监测是无能为力的。”朱文杰介绍说，当下使用较多的检测污染物毒性的方法，是从医学毒理学引用过来的小鼠或是鱼类或是溞、藻类等的毒性试验，以受试生物的死亡数来判断毒性的大小，一般需几天时间才能有结果。“每条鱼、每只小鼠对毒物反应都不相同，为减小个体差异的影响，每次用大量的鱼或小鼠用于试验，这不仅造成检测工作量的增加，而且用成百上千的小鼠或鱼来用于一些普通样品的检测是不可能实施的，因为成本太高。”　　“而用发光细菌来检测环境污染毒性，不仅灵敏，而且成本低廉，在一刻钟到一小时内便可以有结论。其检测结果跟鱼类、小鼠毒性试验结果是吻合的。”朱文杰举了去年“512”汶川地震灾后水体检测的例子，“工作人员不但要检测当地河流的水质，很多农民也拿出自家的井水样本要求检测，如果用传统的检测方法，成本就是天文数字，时间也不允许。”而工作人员利用青海弧菌这样的发光细菌，在半小时内就知道了结果。上世纪90年代，有科学家提出利用发光细菌快速综合评价苏州河水质的方法，并得以实施。朱文杰回忆说：“苏州河治理是上海的一件大事。最近，浙江环保部门为了加强对蓝藻爆发的预警监测，也使用了我们研制的发光细菌急性毒性监测仪。”　　“发光细菌在应用方面还有很大的潜力。”朱文杰说，“现在，科学家对发光细菌利用技术的开发依旧如火如荼，比如食品卫生的快速检测、化学合成物及其降解物的毒性检测、分析有机合成化合物分子结构中不同取代基对毒性的影响等等，也有科学家在基因克隆的实验用细菌发光基因作为报告基因。”现今，朱文杰仍然继续着他每日的科研和教学工作，“希望有关方面能够多采用我们国家研究人员自己研发的发光细菌检测技术和仪器。”

图中光学照片显示的是在压电光电子效应的作用下，紫外发光二极管的发光强度随施加的应变的增加而增加。下图显示的利用能带理论解释压电光电子效应对p-n结处能带结构和载流子输运过程的调制和改变。(图片提供：王中林)　　紫外半导体发光二极管在化学、生物、医学和军事领域具有广泛的应用，目前这种材料的内量子效率虽然可达到80%，但外量子效率只有3%左右。如今，基于压电光电子学效应，美国佐治亚理工学院讲席教授王中林课题组发明了一种新型高效紫外半导体发光二极管，在合适应用作用下外量子效率可达到7.82%，其光发射强度、注入电流能力和电—光转换效率均成倍提高。新成果发表在8月在线出版的《纳米快报》上。　　王中林表示，新成果还可以扩展到从紫外到红外的整个光谱范围内的由压电材料制备的半导体发光二极管，它们将在发光二极管、光电池和太阳能电流、人机界面、纳米机器人、微—纳机电系统、人机交互等领域得到广泛应用。　　压电光电子学是压电效应、光子特性和半导体特性三相耦合的一种效应，它通过应变引起的压电势来调节和控制电光过程，或者反过来利用电光过程调节和控制力的作用。该效应由王中林于2009年首次发现。　　王中林小组进一步把光引进压电电子学器件，致力于开发和研究力、电和光三相耦合器件。他们发现压电效应可优化光电池，提高光探测器的灵敏度。而最近的研究表明压电效应还可以显著提高氧化锌微纳米线发光二极管的电子—空穴复合效率，从而显著提高发光性能。这些力、电、光三相耦合的研究构成了一个全新的研究领域：压电光电子学(piezo-phototronics)领域。据王中林介绍，力、电、光三相中的两相耦合比如光电、力电和光力耦合效应已经获得了人们的广泛关注和大量研究，很多基于这些耦合效应的新型纳米器件被研制出来。这是一个远比两相耦合复杂的耦合系统，因此有更多有趣的具有重大研究价值的效应需要人们去探索，更多的器件等待人们去开发。　　研究人员将压电光电子学效应应用于紫外半导体发光二极管性能的改造中。半导体发光二极管的光发射由载流子的注入、复合和出射效率等决定。薄膜型宽禁带半导体制备的紫外发光器件，其内量子效应虽然可达到80%，但外量子效率只有3%左右。王中林表示，这主要是由于全反射限制的光出射效率比较低引起的。他和浙江大学的访问学者杨青博士经过精心设计，在N型氧化锌纳米线衬底单根微纳米线发光二极管中引入压电势，发现由压电势引起的界面处的能带改变会形成载流子沟道，从而将载流子捕获在界面附近，提高载流子的浓度和复合效率，进而提高器件外量子效率。他们制备的未加外应力的发光二极管的外量子效率达到1.84%。在固定电压下，对器件施加0.093%的压应力，可以使光发射强度和注入电流分别提高17倍和4倍，相应的电—光转换效率提高4.25倍。合适应力作用下外量子效率达到7.82%，和纳米线增强的复合量子阱LED效率相当，远远超过已报道的简单p-n结纳米线半导体光发射二极管外量子效率。　　王中林表示：“我们所发明的这些氧化锌纳米器件可整合成一个自主发电、自动控制的智能纳米系统 完全基于氧化锌纳米线，我们能创建具有记忆、处理和感应能力的复杂系统，系统所需要的电能均取自外部环境。希望有一天，人类能将纳米尺度的发电机、传感器、光电子器件和逻辑运算器件有机地集成起来，实现自驱动和自主决策的智能纳米系统。”

在活体成像技术中，一些新的光学探针及光调控技术的出现，拓展了该技术的应用领域。上期给大家分享了检测活性氧的探针，能够在活体水平监测局部炎症中活性氧自由基(ROS)的释放，以及基于肿瘤微环境中高ROS水平介导的自发光动力效应，实现肿瘤诊疗一体化。今天给大家分享一篇2019年发表在《Nature Methods》杂志上的文章。作者设计了一种生物发光的探针BiGluc，利用该探针即可在体内、体外实时、无创的长期监测葡萄糖的摄取。葡萄糖是大多数生物体能量的主要来源，其异常摄取与许多病理条件有关，如肿瘤、糖尿病、神經退行性疾病、非酒精性脂肪性肝炎等。到目前为止，基于18FDG的正电子发射断层成像（PET）仍然是测量葡萄糖摄取的金标准。还没有光学成像技术能够很好的检测该指标。文章中作者设计了一种可以可视化和定量葡萄糖吸收的光学探针。该探针是基于结合笼状萤光素技术与生物正交‘点击’反应，即可激活的笼状萤光素三芳基膦酯（CLP）与全氟苯基叠氮基修饰的葡萄糖（GAz4）分子之间产生的生物正交点击反应，该反应导致游离萤光素的释放，此时在萤光素酶的存在下，即可产生可量化的生物发光信号，其信号强度与葡萄糖的代谢水平相关。在活体成像中，首先是表达萤光素酶的动物注射CLP, 24小时后注射GAz4，注射后即可使用IVIS 小动物活体成像系统进行成像，如下图所示。图1. BiGluc.探针的设计策略点击查看视频：https://v.qq.com/x/page/y0897ftpwnc.html为了研究BiGluc探针在活体水平的应用，文中使用基因工程鼠FVB-luc+/+【该小鼠通过β-actin启动子广泛的表达萤光素酶】来进行评价。在三组FVB-luc+/+小鼠中，首先尾静脉注射CLP溶液，24h后分别灌胃GAz4（BiGluc组)、GAz4+d-葡萄糖(BiGluc+d-葡萄糖组)或PBS(背景组)。结果显示，d-葡萄糖（1:300 ratio with the GAz4 probe）的竞争能够对BiGluc信号进行抑制，使得信号值下降至背景值。从而成功证明BiGluc探针与天然底物存在竞争（下图a-c）。为了进一步研究BiGluc和d-葡萄糖的在体内的选择性，作者进行了胰岛素耐受性试验。高水平的胰岛素会导致GLUT4易位到细胞膜，随后组织对d-葡萄糖摄取的增加。因此实验中FVB-luc+/+小鼠静脉注射CLP，24h后注射GAz4 结合 PBS溶液(对照组)或者胰岛素，随后进行生物发光成像，结果显示胰岛素处理组小鼠的信号增加了三倍（下图d）。图2. 转基因小鼠(FVB-luc+/+)中d-葡萄糖摄取的成像和定量这些实验结果表明，BiGluc探针可以可靠地用于可视化研究活体水平d-葡萄糖的摄取，并且可以进行定量，从而也提示该探针可用于糖尿病等代谢疾病的研究。同样，该探针可用于肿瘤葡糖糖摄取的研究。葡萄糖转运蛋白，特别是GLUT1，在多种类型肿瘤发展中起着至关重要的作用。实验中使用裸鼠接种4T1-luc或4 T1-luc-GLUT1?/?细胞，肿瘤生长至体积65mm3，所有的动物注射等量的萤光素，以确保肿瘤的大小和萤光素酶的表达量相同。如前所示，进行BiGluc探针成像实验。实验结果表明，与对照组相比，4T1-luc-GLUT1?/?发光强度降低38%。同样文中还研究了BiGluc信号是否可以通过化学抑制GLUT1转运体来调节。众所周知，WZB-117是一种小分子的GLUT1可逆抑制剂，能够在不同的癌症中有效地阻止葡萄糖的摄取。结果显示WZB-117处理组，葡萄糖摄取信号减少50%（下图c,d）。同样文中比较了BiGluc 探针和18F-FDG-PET在肿瘤移植体中的应用效果。结果显示 4T1-luc-GLUT1?/-细胞对葡萄糖的摄取量降低，与BiGluc探针成像结果一致（下图e,f）。图3. 使用BiGluc和18F-FDG探针对肿瘤异种移植模型中d-葡萄糖的摄取进行成像和定量这些结果都证明了BiGluc探针在研究机体葡萄糖摄取中强大的功能。相信这项技术可以广泛应用于药物研发以及监测与葡萄糖摄取异常相关疾病的发生和进展，如癌症、糖尿病和肥胖等。此外，BiGluc技术扩大了生物发光成像技术可检测的生物分子的范围。在未来，利用新的红移萤光素-萤光素酶组合技术可以进一步提高BiGluc探针灵敏度，将进一步扩大其应用范围。文章来源https://www.nature.com/articles/s41592-019-0421-z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最棘手的科学和医疗难题。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。在全球，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。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

大家好，我是流式荧光崔工，一个旨在链接与流式荧光相关的朋友，一起赚钱、一起学习、一起工作、一起生活的靓仔。——流式荧光崔工前段时间，有很多新关注崔工公众号的朋友问崔工一个问题，什么是流式荧光检测技术？它的原理是什么？传统的化学发光检测技术又有什么？问崔工这个问题的朋友应该是刚进入到这个行业，还不是很了解这个行业。今天就跟大家聊聊，供大家参考。— 1 —什么是流式荧光检测技术？从百度百科了解到，流式荧光，又称悬浮阵列、液相芯片等，是近20多年逐渐发展起来的多指标联合诊断技术。该技术以荧光编码微球为核心，集流式原理、激光分析、高速数字信号处理等多种技术于一体，多指标并行分析，最多可一管同时准确定量检测2-500种不同的生物分子。具有高通量、高灵敏度、并行检测等特点。可用于免疫分析、核酸研究、酶学分析、受体、配体识别分析等多方面、多领域的研究。流式荧光检测技术的原理是什么？将荧光标记后的单细胞（或颗粒）悬液进入吸样管，进而随鞘液进入流动室。进入流动室之前的管道变细，迫使鞘液从四周、样本在中心进入流动室，在外加压力的作用下由下向上（或由上向下）直线流动。鞘液充满流动室将样品裹挟，当二者通过流动室喷嘴流出时，压力迫使鞘液包裹的液滴包含单一细胞或颗粒垂直通过检测区。在检测区与液滴垂直的位置设置激光，在与激光垂直的位置设置探测器（透镜等），液流、激光、探测器互相垂直并聚焦于一点实现流体动力聚焦。荧光标记的细胞或颗粒在激光激发下发出散射光和荧光的发射波，散射光和发射光被检测器获取，再经一系列滤光片、光栅处理去除干扰并将光信号经光电转换和放大后输入计算机，并由软件分析处理。而细胞分选则是对荧光标记的目的分子分别加载正或负电荷，当其在随液滴滴落的过程中受到外加高压电场的作用发生偏转而落入接收容器，从而获得目的细胞群。流式荧光检测技术有什么技术特点？1、高通量：将许多种不同荧光编码的微球放在同一反应体系内，一次可同时检测2-500种生理病理指标，这与传统方法的逐个检测相比是质的飞跃。2、高敏感性：流式荧光技术最高的检测下限可达0.01 pg/ml，常规的酶联免疫吸附试验(ELISA)仅为μg级，比后者检测的灵敏度提高10—100倍。3、线性范围宽：检测的线性范围比常规的ELISA方法高10倍以上，可达3-5个数量级。检测浓度范围为pg-μg级。4、反应快速：因流式荧光技术的杂交或免疫反应在悬浮的液相中进行，反应所需的时间短(从2 h缩短到20—40 min)，杂交后常不用清洗，即可直接读数，所以检测效率高于固相杂交。5、重复性好：杂交发生在准均相液体环境中，其结果稳定，重复性非常好。检测时，抽取其中的100颗微球读数，最终的数据取其均值或中位值，这样可将误差减到最小。6、利于探针和被检测物的充分反应：由于液相环境更有利于保持蛋白质的天然构象，所以也更有利于探针和被检测物的反应。7、操作简便：流式荧光技术平台的整个反应过程只涉及加样和孵育，最后上机读数，操作步骤少，简单易用。— 2 —什么是化学发光检测技术？这里既然是跟流式荧光检测相比较的，那这里的化学发光检测技术指的是化学发光免疫分析技术。化学发光免疫分析：是将发光分析和免疫反应相结合而建立起来的一种新的检测微量抗原或抗体的新型标记免疫分析技术。化学发光检测技术的类型及原理化学发光检测技术的类型分为直接化学发光免疫分析，化学发光酶免疫分析和电化学发光免疫分析。直接化学发光免疫分析用吖啶酯直接标记抗体(抗原)，与待测标本中相应的抗 原(抗体)发生免疫反应后，形成固相包被抗体-待测抗原吖啶酯标记抗体复合物，这时只需加入氧化剂（H2O2）和 NaOH使成碱性环境，吖啶酯在不需要催化剂的情况下分解、 发光 。由集光器和光电倍增管接收、记录单位时间内所产生 的光子能，这部分光的积分与待测抗原的量成正比，可从标准曲线上计算出待测抗原的含量。化学发光酶免疫分析酶免疫分析（chemiluminescence enzyme immunoassay，CLEIA）是用参与催化某一化学发光反应的酶 如辣根过氧化物酶（HRP）或碱性磷酸酶(ALP)来标记抗原或抗体，在与待测标本中相应的抗原(抗体)发生免疫反应后，形成 固相包被抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物；经洗涤后，加入底物(发光剂)，酶催化和分解底物发光，由光量子阅读系统接收，光电倍增管将光信号转变为电信号并加以放大，再把它们传送至计算机数据处理系统，计算出测定物的浓度。电化学发光免疫分析电化学发光免疫分析 （electrochemiluminescence immunoassay， ECLIA）是以电化学发光剂三联吡啶钌标记抗体(抗原)，以三丙胺(TPA)为电子供体，在电场中因电子转移而发生特异性化学发光反应，它包括电化学和化学发光两个过程。化学发光免疫分析技术的优势是什么？1、灵敏度高：灵敏度高是化学发光免疫分析关键的优越性。化学发光免疫分析能够检出放射性免疫分析和酶联免疫分析等方法无法检出的物质，对疾病的早期诊断具有十分重要的意义。2、宽的线性动力学范围：发光强度在4-6个量级之间，与测定物质浓度间呈线性关系。这与显色酶联免疫分析吸光度（OD 值）2.0 的范围相比，优势明显。虽然同位素放射免疫也有较宽的线性动力学范围，但是放射性限制其应用。3、光信号持续时间长：化学发光免疫分析的光信号持续时间可达数小时甚至一天，简化了实验操作及测量。4、分析方法简便快速：绝大多数分析测定仅需加入一种试剂（或符合制剂）的一步模式。5、结果稳定、误差小：样本本身发光，不需要额外光源，避免了外来因素的干扰（光源稳定性、光散射、光波选择器），分析结果稳定可靠。6、安全性好及使用期长：到目前为止还未发现化学发光免疫分析试剂的危害性；另外这些试剂稳定，保存期可达一年之久。以上是对什么是流式荧光技术检测与化学发光技术检测基本原理做了一个说明，供大家参考。【行业征稿】若您有生命科学、医药、临床等行业相关研究、技术、应用、管理经验等愿意以约稿形式共享，欢迎自荐或引荐投稿联系人：刘编辑word图文投稿邮箱：liuld @instrument.com.cn微信：JaysonXY（备注来意：投稿）（本文编辑：刘立东 点击查看KOL主页）

作为一个基本物理参量，温度与细胞的酶促反应、信号传导等代谢活动密切相关。准确探测细胞内的温度变化，不仅有助于深化对细胞代谢活动规律的认识，而且也具有潜在的临床上应用价值。细胞尺度一般在微米量级，传统的手段难以实现对细胞内温度的探测。目前，细胞内温度探测往往借助于纳米温度计——温敏型纳米发光探针。然而，在进行细胞内温度探测时，现有纳米发光探针的发光性质除受温度影响外，往往还受细胞内复杂的生化环境(如：pH、离子强度等)影响。而细胞内的pH、离子强度等生化环境在时间、空间上是高度动态的，严重影响了细胞内温度探测的准确性和可靠性。　　在前期成功构建高效量子点双光子发光探针(P-QD)基础上(Sci. Rep. 5, 9908 DOI:10.1038/srep09908)，中国科学院遗传与发育生物学研究所降雨强课题组与北京大学教授沙印林课题组继续深入合作。研究发现，在近生理温度 (20-45 oC) 范围内，P-QD的发光强度随温度升高成线性下降，并且这种变化规律不受pH、离子强度的影响。基于P-QD的纳米温度计，检测灵敏度高达0.43 oC 在pH 值4到11范围内，纳米温度计的发光强度变化小于2% 当溶液的离子强度为500 mM(远高于生理条件 ~100 mM)时，纳米温度计的发光强度变化仅有2%。此外，该类纳米温度计还具有很好的可逆性，温度在25 oC和37 oC之间交替变化100次，P-QD纳米探针的发光强度变化小于5%。上述这些性质，结合其优异的生物相容性，使得P-QD可以作为一种理想的细胞温度探针。基于该类新型纳米温度计，实现了单个、活的肿瘤细胞内温度变化准确、灵敏探测。　　该研究成果已于10月8日在线发表在Scientific Reports上(Sci. Rep. 5, 14879 doi:10.1038/srep14879)。文章通讯作者为中科院遗传发育所研究员降雨强、助理研究员韩荣成及北京大学教授沙印林。上述研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委等项目的支持。　　图示：a) 不同pH环境下，P-QD纳米探针的实物图(365nm照射下)及相对发光亮度对比 b) 不同离子强度下，P-QD纳米探针的实物图(365nm照射下)及相对发光亮度对比 c) 在25℃与37℃交替变化情况下，P-QD纳米探针的发光强度对比 d) 在细胞裂解液中，P-QD探测温度与热电偶温度计探测温度具有很好的一致性。

「 冬奥会背后的光谱“秘密”」小编的话：北京奥林匹克冬奥会及冬残奥会均已落幕，中国用科技与艺术向世界生动诠释了一场简约而又不简单，空灵而又壮观的视觉盛宴。相信大家对开幕式中“黄河之水天上来的巨幕”，“破冰而出的奥运五环”，“流光溢彩的联动地屏”印象深刻。这些绚丽夺目的艺术效果其实均由LED大屏幕呈现。值得一提的是，2008年北京奥运，鸟巢用的灯具50%左右都是进口；2022年，全场使用的所有灯具、LED产品已实现百%中国制造。 冬奥虽已落幕，科技永不落幕！伴随着盛会的收官，我们一起来探究一下，冬奥LED屏的奥秘。01 冬奥LED屏的来历？北京冬奥的地屏总面积10552平米，由4万多块50×50cm的LED模块组成，分别由利亚德、京东方和洲明科技承制。 02 有何特别之处？▲ 如此大的LED屏，它由多家品牌提供，不同品牌间的LED，设计与性能都有所差别。如何对几万个LED模块进行校正以实现各品牌显示的色彩、色温、亮度一致是一个难题。▲ 其次，它不仅是一块屏幕，同时也是一个舞台。因此也要满足舞台耐磨、结构承重、防水防寒、电气安全等特性。▲ 同时，舞台还实现了与演员表演的实时互动，实时捕捉演员行进轨迹，画面与演员无缝互动。03 光纤光谱仪能做什么？即便是同厂家、同批次的LED间，仍会存在10%左右的亮度偏差，再加上LED屏幕驱动IC的差异，因此要对其进行光学校正。4万多个LED模块的联合校正，便携式光纤光谱仪能实现在线快速测量。海洋光学Flame系列光谱仪搭配FOIS-1积分球、HL-3P校准光源及光纤即能完成整个测试系统的搭建。使用光纤光谱仪能对其进行主波长、发光效率、光通量、发光强度、色温、显色指数等参数进行检测，以协助工程师完成光学校正。光的波长(λ)光的波长是指光波在一个振动周期内传播的距离，是一个很重要的指标，决定了LED的发光颜色。目前LED的颜色主要有红色、绿色、蓝色、青色、白色、暖白、琥珀色等。光通量(lm)LED光通量是在单位时间内发射出的光量。单位：流明，即lm。采用积分球法测试光通量有两种测试结构。一种是将被测LED放置在球心，另外一种是将其放在球壁。发光效率(lm/W)发光效率是光通量与功率的比值。在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。发光强度(cd)发光强度简称光强，指的是从光源一个立体角(单位为Sr)所发射出来的光通量，即光源或照明灯具所发出的光通量在空间选定方向上分布密度。单位是坎德拉（cd)。结语微型光谱仪具有易于根据不同光谱范围和分辨率要求进行重新设置的优势。随着 LED 检测需求的提高，微型光谱技术和解决方案将与时俱进，为多种应用提供准确、灵活、低成本的解决方案。 【免责声明】本文部分图片取自互联网，如果是您的摄影作品，请留言告知本文作者或公众号运营者，我们会在文章评论区注明摄影人，或删去您拍摄的图片。

随着环境检测需求的不断完善以及加强，天尔仪器为了满足不同行业的检测需求，今年研发生产了一款便携式水质毒性检测仪，仪器小巧携带方便，适用于自来水公司、环境监测站、疾控中心、水文站、水研中心、水研所等部门，运用于环境污染、紧急事故、安检、饮用水检测、生物污染、有毒化学物质、有毒有害废弃物、市政排水、工业废水排放检测、雨水检测、海水检测、钻井液和泥浆检测、工艺水检测、医疗制药产品检测、食品包装检测、个护用品和家用化学品检测、沉积物检测、雨水径流检测、固体样品检测、食品加工水检测等领域中水质毒性快速检测.天尔TE-790 水质生物毒性测定仪依据GB/T15441-1995《水质急性毒性测定发光细菌法》和ISO-11348-3《发光细菌 急性毒性的测定 费氏弧冻干粉法》检测原理设计，根据发光细菌在新陈代谢时发光强度的变化进行定性和定量检测，采用安卓智能操作系统，可视化模块设计，搭载高清彩色液晶大屏，触控式界面设计，操作简单便捷. 可在现场快速的对水质的污染情况进行检测.天尔便携式水质毒性测定仪01. 5寸高清彩色大屏，引导式界面设计，操作简单便捷；02. 运用安卓智能操作系统，可视化模块设计；03. 样品制备后可快速得到测量结果，数据准确可靠；04. 运用硅光电倍增管，可提高灵敏度，性能稳定；05. 具有电池欠压提醒和充电状态提醒功能；06. 内置大容量锂电池，可实现户外流动性作业；07. 一条曲线可做1-20个曲线浓度点，根据用户需求自由选择，保证曲线值更准确；（曲线浓度点可自由输入）08. 存储空间8GB（可扩展），存储数据大于1000万组；09. 配置USB Type-C 双面充电接口，支持充电，也可实现数据传输；10. 标配蓝牙热敏打印机，检测完成可实时打印检测报告；11. 历史数据可实时查询，可选择开始结束时间调取往期检测数据.

蛋白归一化在Western Blot中的应用 在Western Blot（WB）实验中，归一化是实验数据处理的关键步骤。WB实验常设计不同的内部对照或检查点，对样本或者实验中的偏差进行监控、修正。在WB中的偏差通常来自蛋白样本浓度不均、凝胶上样不一致或转膜不完全。这些不一致性可以通过凝胶和膜的可见光或荧光标记法监控，用泳道总蛋白或内参蛋白（比如GAPDH、β-tubulin、β-actin或cyclophilin B）进行归一化校正, 来保证实验结果的可靠性。那么泳道总蛋白校正和内参蛋白校正有什么不同呢？内参蛋白校正使用内参蛋白校正是目前比较成熟的一种手段。具体校正方法就是在各蛋白样品中选一种表达量保持一致的蛋白作为内参蛋白（一般是管家基因），将每个样品目的蛋白含量与内参蛋白含量相除，得到每个样品目的蛋白的相对含量。再进行样品与样品之间的比较。例：当前有三份蛋白样品S1、S2、S3，选择的内参基因为Control，需要检测目的蛋白Test在这三份样品中的相对表达量。经过电泳、转膜、封闭、孵育、清洗等一系列实验操作后，获得一张蛋白印迹膜。用GelView 6000 Pro全自动化学发光成像系统或GelView 6000Plus智能图像工作站进行显影成像，获得的发光图。如图1所示：图1BioAnaly分析软件具有蛋白归一化分析功能，可以直接输出蛋白归一化结果，不需要进行额外的操作，方便快捷，如图2所示： 图2最终得到实验结果如图3所示：图3如果仅看三个样品中目的蛋白的灰度值（如图3中蓝色数据条所示），会发现其发光强度基本一致。此时并不能判断目的蛋白的含量一致，因为内参蛋白的灰度值相差较大（如图3中橙色数据条所示），因此还需要通过内参蛋白进行校正，将内参蛋白的灰度值归一化，可得到三个样品中目的蛋白的真实灰度值，该结果才能比较准确地反映目的蛋白的含量。计算结果如图4所示：图4通过内参蛋白校正后发现待测蛋白在三个样品中的相对表达量呈梯度上升趋势。泳道总蛋白校正总蛋白校正是一种新兴的实验策略。具体校正方法就是直接测量样品中总蛋白的含量（通过非特异性蛋白染料对泳道中所有蛋白进行染色测定），将每个样品目的蛋白含量与总蛋白含量相除，得到每个样品目的蛋白的相对含量。再进行样品与样品之间的比较。例：当前有四份蛋白样品S1、S2、S3、S4，需要检测目的蛋白Test在这四份样品中的相对表达量（本次实验中使用的非特异性荧光染料，可以对所有蛋白进行染色；二抗为FITC荧光标记）。经过电泳、转膜、封闭、孵育、清洗等一系列实验操作后，获得一张蛋白印迹膜。用GelView 6000Plus智能图像工作站的荧光模块进行荧光成像，结果如图5所示，泳道内所有蛋白均产生荧光，荧光强度可以代表样品总蛋白的含量：图5通过分析软件BioAnaly计算灰度值，得到实验数据，如图6所示：图6使用475nm的蓝光（不同荧光染料所需波长参照试剂的使用说明）激发目的蛋白Test，结果如图7所示：图7通过分析软件BioAnaly计算发光强度，得到实验数据，如图8所示：图8从上图可以看出，目的蛋白在S3中的发光强度最大，接近S2的2.5倍。然而经过蛋白归一化后，结果，如图9所示：图9我们不难发现目的蛋白在四份样品中表达量基本一致，所以我们说蛋白归一化是必须的。相应的，BioAnaly分析软件也可以直接对总蛋白进行归一化分析。两种方法的对比内参蛋白校正优点1、发展时间久，技术成熟；2、成本低，不需要额外的染色；缺点1、需要根据不同的组织选择不同的内参蛋白，以保证样品间的一致性；2、内参蛋白大小与目的蛋白大小相差5KD以上，防止发光时互相干扰；3、内参蛋白与目的蛋白表达量不能相差过大，防止内参蛋白曝光过度；4、需要证明内参蛋白本身的表达量在各样品间保持一致；总蛋白校正优点1、适用于任何组织样本；2、具有更好的说服力，投稿更方便；缺点1、染料具有一定的线性范围，需要一定程度上控制上样量；2、每次都需要对整张膜进行染色，试剂使用量大；总结在Western Blot实验中，归一化处理是关键步骤，归一化以后才能进行蛋白浓度的对比。其中，内参蛋白校正由于其发展时间久、成本低等优点，受众多，积累了大量的使用经验，同时有丰富的试剂种类可供选择，对于常规实验对象的研究是很好的方法；总蛋白校正则是直接测得整个泳道（样本）内所有蛋白的含量，不用担心内参蛋白本身带来的误差，对于没有参考资料的新样本来说十分适合。所以，两者是相辅相成的，大家可以根据自己的实际情况进行选择。除了选择合适的归一化方法以外，一台高灵敏度的光信号捕捉设备也是获得理想实验数据所必需的。博鹭腾公司在光子信号的高效率识别接收领域有着多年的研发经验，旗下的GelView6000系列产品配备了科研级冷CCD相机、多色荧光光源以及功能强大的BioAnaly分析软件，能对泳道内的蛋白做准确的定量和定性分析，完全兼容这两种归一化方法的需求，并且设备操作简便，5分钟即可上手，欢迎各位老师咨询试用。

仪器信息网讯 2014年11月25-26日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表行业协会分析仪器分会联合主办的&ldquo 第七届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会(简称 CIOAE 2014)&rdquo 在国家会议中心召开。北京城市排水集团有限责任公司水质检测中心翟家骥在会上做题为&ldquo 利用水质在线预警技术监测水质变化&rdquo 的报告。北京城市排水集团有限责任公司水质检测中心 翟家骥　　环境污染对人民群众的生活带来很大的威胁，及时有效的发现污染物的泄漏或排放有着十分重要的意义。尤其，对于污水处理厂，及时有效的发现进水的异常状态，对于构筑物和活性污泥都能起到很好的保护作用，同时也能够更好的确保出水水质稳定，这其中水质在线监测预警技术将会起到非常重要的作用。　　水质在线预警系统一般包括样品采集设备、水质在线监测仪器、数据采集设备、数据传输设备、通讯设备和终端接收设备等。其中，对采集的各种监测数据传输至环保系统，目前有多种传输方式，如：电话线方式、GPRS方式、GSM短消息方式、局域网方式、无线电台方式等。水质在线监测预警系统示意图　　在线预警常用指标有：化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)。　　COD是水质监测分析中最常测定的项目，评价水体污染的重要指标之一　　实验室测定COD的方法主要有：GB11914-89《水质 化学需氧量的测定 重铬酸钾法》，ISO 15705《水质&mdash &mdash 化学需氧量的测定(ST-COD)&mdash &mdash 小型密封试管法》，HJ/T399-2007《水质 化学需氧量的测定 快速消解分光光度法》。　　GB11914-89是测定CODCr经典的方法，适用于各种天然水体、工业废水、生活污水和污水处理厂进出水的测定。测定的精密度和准确度都很好，可信度高，广泛用于各方面的检测和仲裁等。但存在水电等能耗高，氧化性、腐蚀性药品用量大，检测人员工作强度大，分析时间长等缺陷。　　ISO 15705是国际化标准组织水质技术委员会颁布的一种测定水中CODCr的便捷的方法。与HJT 399-2007不同之处有两方面：一是消解温度为150℃，二是消解时间为120min。这一方法在国外的一些CODCr测定仪生产公司中被采用，如HACH公司。但这种方法测定较低浓度的CODCr时，结果往往偏高，更适合测定200mg/L以上的样品。　　2007年，HJ/T399-2007颁布，这种方法在各方面的检测中得到了越来越广泛的应用。该方法的消解时间仅为15分钟，可谓非常快捷，很适合用于大批量样品的检测和应急监测中。但由于其采用的温度较高，对于污水处理厂二级处理出水和再生水的检测会因原污水的性质不同而受到影响。有些样品中会因为含有一定量的高沸点有机物，采用HJ/T399-2007法测定，结果会偏高。　　在线监测COD的方法主要有：化学法(重铬酸盐法)、光谱法(UV254 双波长法)、相关系数法(通过TOC间接求出COD)、连续流动分析法(重铬酸钾法演化)、分光光度法(重铬酸钾法演化)等。　　在线监测COD技术的干扰因素主要有：氯化物(加硫酸汞)、加药管路堵塞和污染(清理管路)、催化剂投加(加硫酸银)、本底校正(空白实验)等。COD自动在线监测仪流程图　　TOC在线监测技术比较方法性能燃烧氧化法湿式氧化法氧化能力氧化能力强氧化能力弱，难氧化颗粒物、烷基苯磺酸、腐植酸、咖啡因等。检测限常用情况为几毫克每升，特殊用途可达约１０&mu g/L。常用情况为几毫克每升，特殊用途可达约几微克每升。前处理不需前处理，直接由TC-IC求出TOC，无挥发性有机物损失必须前处理，挥发性有机物有损失可操作性容易、快速、使用高温炉和催化剂较复杂，使用氧化剂、UV灯 　　&ldquo 十二五&rdquo 期间&ldquo 氨氮&rdquo 成为硬性指标　　氨氮在水中会以铵盐离子形态和游离态溶解氨存在，铵盐离子一般认为没有毒性，游离态溶解氨毒性大小与氢离子浓度有关　　氨氮的实验室测定方法：HJ 535-2009《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》，HJ 535-2009是以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成淡红棕色络合物，该络合物的吸光度与氨氮含量成正比，于波长420nm处测量吸光度。　　HJ 536-2009《水质 氨氮的测定 水杨酸分光光度法》，HJ 536-2009在碱性介质(pH=11.7)和亚硝基铁氰化钠存在下，水中氨、铵离子与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成蓝色氯化物，在697nm处用分光光度计测量吸光度。　　在线监测主要方法是氨气敏电极法。氨气敏电极法氨氮在线监测仪的测量原理是将水样中的NH4+转为气态的NH3(NH4++OH-D NH3+H2O)，氨气通过渗透膜进入到电极内，使得电极内部的平衡反应NH4+D NH3+H+发生变化，引起电极内部[H+]变化，由pH玻璃电极测得其变化，并产生与样品中铵离子浓度有关的输出电压，得出相应的氨氮浓度。　　在线监测正在从单一参数的检测向对水体安全进行全面评估的生物毒性预警发展　　目前对水质的考核指标多为对某几类污染物的限值要求，但是，即使考核的污染物含量都达到要求，对水质的实际安全性依然存疑。目前尤为关注的包括水中残留的难降解有机物，以及消毒副产物等存在较大生物毒性的物质，这些物质无法简单用COD、BOD或TOC来表征，存在于水体中对环境和生态都有一定的威胁。所以，对生物毒性进行综合的评价，能够有效的对水体的安全进行全面的评估。　　生物毒性实验室测定方法主要有SOS/umu生物检测生物遗传毒性、发光细菌急性毒性(发光菌)、大型蚤暴露生物急性毒性(大型蚤)、斑马鱼活体暴露风险评价慢性毒性(斑马鱼)、胚胎暴露生物早期发育影响(斑马鱼卵)等。　　而在线监测生物毒性方法主要有发光菌监测系统、双壳软体动物监测系统、鱼类监测系统、水溞监测系统等。　　其中，发光细菌法是利用灵敏的光电测量系统测定毒物对发光细菌发光强度的影响，判断毒物毒性的大小。发光细菌含有荧光素、荧光酶、ATP等发光要素，在有氧条件下通过细胞内生化反应会产生微弱荧光。当细胞活性升高，处于积极分裂状态时，其ATP含量高，发光强度增强。发光细菌在毒物作用下，细胞活性下降，ATP含量水平下降，导致发光细菌发光强度降低。基于鱼类毒性的在线测定技术，鱼活对水环境的变化十分敏感，当水体中有毒物质达到一定浓度时，就会引起一系列中毒反应。

近日，从中国计量科学研究院获悉，由该院承担完成的“十一五”科技支撑计划重点项目——“光辐射量子计量基准及关键技术研究”课题通过专家验收。专家们一致认为，该课题的完成将大幅提高我国光辐射计量的准确度，提升我国光学计量在国际上的影响力，使光学计量整体水平达到了一个新的高度。　　据课题负责人、中国计量科学研究院光学所副所长林延东介绍，该项目历时4年，开展了基于相关光子测量的光辐射计量量子基准研究，建立了基于相关光子测量法的光电探测器量子效率绝对定标装置，测量不确定度为0.7% 在基于低温辐射计的探测器量子效率测量研究中，建立了外量子效率数学模型，合成不确定度达1.8×10-4 在复现坎德拉技术研究中，实现了514nm和633nm两个波长点的发光强度量值的高一致性复现。这些研究成果均达到了国际先进水平，尤其是飞秒脉冲参数测量方法研究方面，首次提出并实现了将小波变换方法应用于飞秒脉冲光谱相位的测量技术，降低了传统方法的不确定度和色散测量方法的误差，提高了光谱相位测量的准确度，具有国际领先水平。

日前，中科院外籍院士、美国佐治亚理工学院和中科院北京纳米能源与系统研究所王中林研究小组，利用垂直生长的纳米压电材料阵列，研制出大规模发光二极管阵列，并且利用压电光电子学效应，首次实现利用外界应力/应变改变纳米压电发光二极管发光强度的过程 首次研制出主动自适应式的、高分辨率的、以光电信号为媒介、并行处理的压力传感成像芯片系统。相关论文于8月11日在线发表于《自然&mdash 光子学》杂志。　　用电信号或光电信号成功实现对高分辨率触觉的模拟，将对新型机器人、人机互动界面等领域有着重大意义。相比于其他感知器官(如视觉、听觉、嗅觉、味觉等)的研究，触觉的仿生研究目前还很少。现有的压力传感研究的分辨率多为毫米或厘米量级，而且受制于多种因素，难以实现大面积、高分辨的应力分布快速成像。　　当器件表面受到外力作用时，受压的纳米线所在的发光二极管光强比没有受压的纳米线所在的光强显著增强，而且增强程度与器件局域所受的外加应力成正比。通过对整个器件的发光二极管阵列发光强度变化的监控，就可以很容易得知器件表面的受力情况。该研究组创新性地采用光信号(而非传统的电信号)来作为表征信号，CCD相机采得的发光二极管阵列图像为载体，这就使得该器件在光传输、数字化处理、光通信等方面有很好的应用前景。　　该研究首次实现了大规模基于单根纳米线阵列的纳米器件制造、表征和系统集成 首次奠定了压电光电子学效应及其在大规模传感成像中的应用 首次在高于人皮肤分辨率的情况下实现了大尺度应力应变成像及记录。　　据介绍，该研究应用范围涵盖生物医疗、人工智能、人机交互、能源和通信等领域，通过封装和填充材料还可起到增强器件机械强度和延长器件工作寿命的作用。在未来可被进一步发展成多维度压力传感、智能自适应触摸成像和自驱动传感等。

日本东京大学科学家最近利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。氮化硼是一种含有氮和硼原子的薄晶体材料。氮化硼晶格中人工产生的自旋缺陷适合作为传感器。（a）六方氮化硼中的硼空位缺陷。空位充当用于磁场测量的原子大小的量子传感器，对磁场敏感，像一个纳米“磁针”。（b）量子传感器纳米阵列的光致发光。通过分析响应微波的光致发光强度的变化，研究人员可测量每个传感器点的磁场。图片来源：东京大学研究团队研究团队在制作出一层薄的六角形氮化硼薄膜后，将其附着在目标金丝上，然后用高速氦离子束轰击薄膜，这样就弹出了硼原子，形成了100平方纳米的硼空位。每个光点包含许多原子大小的空位，它们的行为就像微小的磁针。光斑距离越近，传感器的空间分辨率就越好。当电流流经导线时，研究人员测量每个点的磁场，发现磁场的测量值与模拟值非常接近，这证明了高分辨率量子传感器的有效性。即使在室温下，研究人员也可检测到传感器在磁场存在的情况下自旋状态的变化，从而检测到局部磁场和电流。此外，氮化硼纳米薄膜只通过范德华力附着在物体上，这意味着量子传感器很容易附着在不同的材料上。高分辨率量子传感器在量子材料和电子设备研究中具有潜在用途。例如，传感器可帮助开发使用纳米磁性材料作为存储元件的硬盘。原子大小的量子传感器有助于科学家对人脑进行成像、精确定位、绘制地下环境图、检测构造变化和火山喷发。此次的纳米级量子传感器也将成为半导体、磁性材料和超导体应用的“潜力股”。

pspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　strong仪器信息网讯 /strong11月至今，大连理工大学在中国政府采购网上连续发布了7篇采购公告，预算2019万元采购高分辨拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、气相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用仪、流式细胞仪等多台仪器设备。仪器信息网编辑发现，以上项目均为“单一来源”采购，且无一国产入选。/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　高校为何青睐单一品牌?来看看大连理工大学给出的原因及相关说明:/span/pp　　strong大连理工大学流式细胞仪单一来源公告/strong/ppstrong　span style="color: rgb(255, 0, 0) "　预算金额：134.62万元(人民币)/span/strong/pp　　大连理工大学精细化工国家重点实验室拟开展用于细胞中的荧光探针方面的研究，主要工作是研发具有特异性好，串色少，样品损伤小的新一代高效荧光探针，使其可以应用于细胞的标记表达，在癌症治疗方面发挥重要作用。/pp　　基于该项目研究内容，流式细胞仪购置需求如下：/pp　　1. 声波和流体动力学双重聚焦 /pp　　2. 4个激光器能检测14个荧光通道以上 /pp　　3. 正位移式注射进样 /pp　　4. 单一软件具有多种荧光补偿功能 /pp　　5. 一键开关机，清洗消毒程序自动进行。/pp　　经调研，国内无此类实验设备。国际上可以提供同类产品的主要有Life，BD，Beckman等几家公司。Life公司的Attune NxT采用声波和流体动力学双重聚焦技术，其分析速度是传统流式仪器的10倍，并且在最高流速下仍能保证最佳的灵敏度 配置4根大功率固态平顶激光器，保证最佳的激发效率，配置16个独立光学检测器，能检测14个荧光通道 正位移式注射泵定量进样，无需辅助微球直接进行绝对计数 软件与硬件完美兼容，软件除了可以操控仪器内部各个硬件，还具有强大的分析功能，支持线上补偿、线下补偿、单管补偿、样本补偿、自动补偿等多种补偿方式 内置清洗液和关机液，一键式开关机，清洗消毒程序自动进行。能够满足采购需求。BD 公司的LSRFortessa非常局限的流体动力学聚焦技术，在做肿瘤细胞的凋亡等实验中，非常容易造成机器堵塞 4根高斯分布的激光器，激光光斑能量分布较散，荧光的激发效率较差 正压式进样设计，造成样品测试时噪音巨大，设备体积也大 单一软件只能提供在线，离线补偿两种补偿模式 无自动关机清洗程序。不能满足采购需求。Beckman公司的CytoFLEX S采用流体动力学聚焦和蠕动泵式上样的组合，极其容易造成样品堵塞的情况 非常规的激光器仪器造成设备光学灵敏度和分辨率均低于业界标准。不能满足采购需求。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "因此，只有Life的Attune NxT流式细胞仪能够满足本项目的技术需要，只能采用单一来源采购方式进行采购。/span/pp　　strong大连理工大学气相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用仪单一来源公告/strong/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　预算金额：188万元(人民币)/strong/span/pp　　环境暴露组学成为近年来国际环境健康研究的前沿，其在筛选环境污染的生物标志物，识别污染物的代谢路径和毒性通路上具有优势，有助于全面剖析化学品环境暴露产生的有害效应。从我校环境学科建设的系统性和先进性角度，拟建设环境暴露组和代谢组学研究的基础平台，发展环境暴露组和代谢组学研究的相关技术，建设研究团队，为我校环境学科培育一个新的研究方向。/pp　　目前，在环境污染物暴露分析中，挥发性有机物、半挥发性有机物、持久性污染物众多，且大气、水、土壤和生物等环境基质复杂，未知组分众多( 1000种)，不仅需要正确定性，还需要准确定量，以评估环境污染物的环境风险。在实际检测过程中经常遇到基质干扰大、共流出严重、灵敏度不够、未知组分难以准确确认等分析难题。目前主流的分析仪器气相色谱-单四极杆质谱系统(GC-MS)对环境样品中复杂组分的分析能力有限，质量分辨率低，非常容易出现因结构性质相近(如苯类同系物)，保留时间和定量离子相同导致错误的物质定性，定性错误也就意味着后续的定量都会存在重大错误。/pp　　为了有效提高环境样品分析中定性和定量的正确率和准确率，需要采用质量高分辨，数据采集速率快，质量精度高，检测灵敏的质谱系统才能保证对未知化合物的准确定性和定量。此外，单级质谱仪在对未知化合物进行定性分析后，无法再进一步提供对结构确证的分析手段，而二级质谱模式的质谱仪可以进一步对特征离子进行定性，也可以有效降低定性的错误，并提高定量的精度。因此，环境暴露分析需要具备以下性能指标的质谱系统：/pp　　1、气相色谱-质谱系统，且具有二级串联质谱功能，如MS-MS或QTOF /pp　　2、高质量分辨率： 20000 FWHM@271.9867 m/z /pp　　3、具有高分辨的环境污染物和农药的数据库。/pp　　通过系统调查整个色谱质谱分析仪器市场，目前只有气相色谱-四级杆串联飞行时间质谱仪(GC-QTOF)可以同时满足以上性能指标，该类仪器也是目前进行挥发性有机物、半挥发性有机物分析最有力的技术和设备。但我国国内尚无该类设备生产，也无法采用其他国产设备可以替代，需要购买进口设备。在进口产品中，市场上有串联质谱功能的质谱仪公司有安捷伦公司，热电公司，岛津公司和布鲁克公司。span style="color: rgb(255, 0, 0) "但目前同时满足(1)具有飞行时间高分辨的能力，(2)具有串联质谱的功能，(3)具有高分辨的环境污染物和农药的数据库的只有安捷伦公司一家，只能采用单一来源采购方式进行采购。/span/pp　　strong大连理工大学活体和组织快速多光子荧光成像系统采购项目单一来源公告/strong/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　预算金额：360万元(人民币)/strong/span/pp　　大连理工大学精细化工国家重点实验室拟开展活体及在体和组织以及细胞等多光子荧光探针方面的研究，主要工作是研发具有特异性好，串色少，样品损伤小的新一代高效荧光探针，使其可以应用于活体、在体、组织、细胞等多生命体结构的标记表达，在癌症治疗方面发挥重要作用。/pp　　对于生命体的荧光探针成像，尤其是活体及在体成像，由于研究对象处于成活状态，需要将活体或在体按照日常状态正立固定观察，这就需要采用正置性显微成像系统。需要快速在极短时间内完成成像，成像速度要求512× 512时常规扫描速度在15幅/秒以上，高速扫描512× 512时在30幅/秒以上，512× 32时在430幅/秒以上，并且需要所有扫描速度的扫描视野数相同。需要高效率的可以深层次成像的脉冲激光器等光源，要求所有激发光激光器全部是固体激光器，保证长使用寿命，要求激发光强度控制等级在0.1%级，且要有激发光强度反馈控制装置保证激发光强度的准确性和实验的可重复性。需要长工作距离的水介质物镜，并同时保证分辨率。生命体涵盖细胞，组织，在体，活体等形态，需要从宏观到微观，不同倍率的成像。需要高速度，高灵敏度，高分辨率的成像。/pp　　经调研，国内无法生产此类实验设备。国际上可以提供同类产品几家公司中，奥林巴斯公司此类设备的参数是常规扫描速度512× 512时在16幅/秒，高速扫描速度512× 512时在30幅/秒，512× 32时在438幅/秒，并且所有扫描速度的扫描视野数相同，均为18 配备高效率的可以深层次成像的MaiTai DeepSee固体脉冲激光器，激发光强度控制等级在0.1%级，并且有激发光强度反馈控制装置 25× 水介质物镜，工作距离是2.0 mm，NA值为1.05，同时保证水介质物镜的长工作距离和高分辨率。能够满足采购需求。其他公司提供的此类产品的常规扫描速度512× 512 时是7幅/秒，两种高速扫描模式，一种高速扫描速度512× 512时是28幅/秒，另一种高速扫描速度512× 512时是40幅/秒，但是不同扫描速度的扫描视野数不同，分别是20、13、7，无512× 32时参数(但512× 16时最高仅是428幅/秒) 激光器控制等级1%，无激发光强度反馈 有25× 水介质物镜，虽然工作距离是2.5 mm，但NA值只有0.95，分辨率不够。不能满足采购需求。另有其他公司同类产品常规扫描速度512× 512 时是13幅/秒，高速扫描速度512× 512 时是19幅/秒，无512× 32时参数(但512× 16时最高仅是430幅/秒) 激光器大部分是气体激光器，激光器控制等级1% 没有25× 水介质物镜，只有20× 水介质物镜，工作距离是1.7 mm，NA值为1.0，工作距离和分辨率均不够。不能满足采购需求。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "因此，只有奥林巴斯公司的活体和组织快速多光子荧光成像系统产品能够满足本项目对扫描速度，激光器类型及控制精度，水介质物镜的工作距离和分辨率等技术要求的需要，只能采用单一来源采购方式进行采购。/span/pp　　strong大连理工大学X射线光电子能谱仪项目单一来源公告/strong/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　预算金额：620万元(人民币)/strong/span/pp　　大连理工大学精细化工国家重点实验室拟采购一台X射线光电子能谱仪设备。该项目拟从事催化剂材料(高温、高压下催化剂的性能)、太阳能转换材料(研究钙钛矿材料、有机太阳能电池材料等组分及能带信息)、光电功能材料(OLED材料等)、碳素材料以及纳米材料(金属、金属氧化物、半导体材料)等研究工作对材料的结构、成分及各组成的化学状态进行深入解析，对有效利用清洁太阳能资源以及环境保护等方面具有重大意义。/pp　　该项目要求实验设备达到超高真空条件下(真空度优于5× 10-8 Pa)或者高温、高压条件下(1200K@7ba)实现材料表面( 10nm)的元素组成(包含H元素)尤其是元素价态的定性及半定量的分析。这对于催化剂相关样品确定催化剂活性中心、半导体界面处的载流子复合中心及实现相应的缺陷钝化具有不可替代的作用。要求配套的紫外光电子能谱(UPS)和反射电子能量损失谱(REELS)附件能够对半导体的能带位置进行确定，从而指导高效光电转换器件的构建。多数样品表面成分与体相差异造成材料性能的差异，设备中所带的原位X射线荧光光谱仪(EDXRF)功能可对此类样品原位的进行表面和体相成分分析，可以解决此类样品的分析问题。/pp　　国内目前无厂家生产此设备，国际上目前主要有三家生产商：赛默飞世尔科技有限公司，日本岛津公司，日本Ulvac-Phi公司，其型号分别为EscalabXi+，Axis Supra，Versa Probe III。日本岛津公司、日本Ulvac-Phi公司两家生产的设备均无法实现EDXRF原位X射线荧光光谱仪功能，也无法实现同轴的REELS反射电子能量损失谱功能。无法满足大连理工精细化工国家重点实验室各种储氢能源材料、有机材料H元素测试，无法实现表面体相存在差异的材料的原位EDXRF测试实现精细解析。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "因此，只有赛默飞世尔科技有限公司的ESCALAB Xi+型X射线光电子能谱仪产品能够满足本项目原位X射线荧光光谱和同轴REELS反射电子能量损失谱技术要求的需要，只能采用单一来源采购方式进行采购。/span/pp　　strong大连理工大学超低温时间分辨电子顺磁共振波谱仪采购项目单一来源公告/strong/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　预算金额：385万元(人民币)/strong/span/pp　　大连理工大学精细化工国家重点实验室开展人工光合作用，染料敏化太阳能电池，有机光电转化，分子荧光探针，光催化材料，燃料电池和锂电池等方面的研究，对绿色能源和疾病诊断有重大意义。需要购买一台超低温时间分辨电子顺磁共振波谱仪(EPR)设备。鉴于该项目中涉及的研究对象中分子激发态自由电子的浓度含量非常低，存在的寿命也很短，要求EPR波谱仪具备超低温、高灵敏度和时间分辨等功能。性能指标要求液氦温度(3.8k)，信噪比达到3000：1以上，时间分辨率达到ns级别。国内没有厂商能生产该类型的仪器。国外其他厂商提供的同类产品灵敏度约为420：1(信噪比)，时间分辨是约1 ms，因此在灵敏度和时间分辨率这两项重要指标都达不到实验要求。而Bruker公司该两项指标:灵敏度是3000：1(信噪比)，时间分辨是80 ns，达到我校科研测试要求。span style="color: rgb(255, 0, 0) "因此只有布鲁克公司的E500电子顺磁共振波谱仪设备能够满足科研工作需求，特申请以单一来源方式采购该设备。/span/pp　　strong大连理工大学体三维测速系统采购项目单一来源公告/strong/pp　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　预算金额：187万元(人民币)/strong/span/pp　　大连理工大学化工机械与安全学院拥有国家安监总局“石油化工爆炸机理和安全泄放技术科技研发平台”(全国仅15个)，承担了国家科技重大专项、国家科技重点支撑计划等科研项目。为拓展研究领域，加强在工业介质爆炸与抑爆技术及装备、高效流体热功转换技术及装备、多相流热固耦合作用机理等方向上的科研实力，提升理论研究成果水平，提出购买此套实验设备。/pp　　鉴于此套设备需要应对的复杂特殊测试要求，以及使用目的和意义的重要性，购置的实验设备需要满足特定的技术指标要求。经过大量的国内外调研和用户走访，提出采用单一来源采购方式的主要原因有：/pp　　(1)必须保证能够实现气体和液体的冷态流场、带有火焰的反应流场的测量与诊断，并保证在以后较长年限内仍具有一定的先进性和延续性。经过对体三维测速系统的调研，只有德国LaVision公司具备在气、液相冷态流场和带有火焰的反应流场实现空间诊断的能力。/pp　　(2)研究内容和研究目标要求火焰OH-自发光(OH- Chemiluminescence)形态和3D空间流场能够并行同步测量，且流场和火焰测量能够集成至统一平台，具备对两种测量过程进行时序控制功能。经调研，只有德国LaVision公司能够基于Tomo PIV系统平台，整合升级成火焰OH-自发光测量分析系统，能够在DaVis软件平台上对流场和火焰实现同步测量与分析。/pp　　(3)在空间流场测量过程中，为提高空间分辨率和流场重构质量，要求采用PIV技术(自相关和互相关算法)而非PTV技术(粒子直接追踪)确定速度矢量，允许较宽泛的示踪粒子布撒密度范围，粒子密度不低于0.15PPP。德国LaVision公司采用PIV技术，示踪粒子密度能够达到0.17PPP以上，高浓度的重构粒子能够保证获得速度场高空间分辨率,能够最充分地提取流场的速度信息。 (4)为了更准确的描述流场空间形态，特别是获得如孔洞、褶皱、拉伸与扭转等三维信息，要求体三维测速系统配置3台以上的CCD相机，且相机之间能够实现0° -180° 任意阵列角，能够按照测量场地实际情况进行灵活布置。只有德国LaVision公司能够实现多台相机的联合工作，相机位置摆放灵活，可升级到12台相机配置，进一步提高空间分辨率。/pp　　(5)空间诊断的重要一环是利用靶板对空间坐标进行标定，德国LaVision公司拥有自标定专利技术，可以通过软件算法修正用标定板标定产生的误差(最大允许硬件误差达12个像素)。对应靶板拍摄一次，即可完成空间标定过程。经调研，其他厂家提供的同类产品标定过程复杂，需要多次拍摄校正，标定精度低，直接影响了流场重构质量和可靠性，不满足使用需求。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "综上所述，经多方调研和论证，只有德国LaVision公司提供的Tomographic PIV产品能够全面满足使用要求，故只能从唯一供应商处采购。/span/pp　　strong大连理工大学高分辨拉曼光谱仪采购项目单一来源公告/strong/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　预算金额：145万元(人民币)/strong/span/pp　　大连理工大学海洋能利用与节能教育部重点实验室拟开展利用置换法开采天然气水合物的相关研究。研究内容主要包括在分子水平研究二氧化碳对天然气水合物的置换作用，二氧化碳以及多孔介质对水合物结构类型、填充度、置换效率的影响。分子水平的研究有助于深入探明水合物生成、分解动力学，对水合物资源开发利用，以及水合物技术开发具有重要的理论指导意义。拉曼光谱能够表征物质的组成和结构的微小变化，是水合物相关研究工作不可或缺的重要设备，因此提出了高分辨拉曼光谱仪的购置需求。/pp　　拟采购的高分辨拉曼光谱仪将用于低温、高压条件下的原位水合物生成，拟开展的研究需要进行原位实验，即拉曼光谱仪需与原位反应池联用，有别于常规的常温常压下容易操作的拉曼光谱研究 拟开展的研究需要仪器具备共焦光路设计，采集反应池中的拉曼信号，屏蔽反应池窗片及周围环境中的杂散光干扰，共焦针孔大小需连续可调，以保证最优的共焦性能和通光量。堀场(中国)贸易有限公司是法国HORIBA公司在国内的直属贸易公司，提供的法国HORIBA公司生产的LabRAM HR Evolution型高分辨拉曼光谱仪采用了真共焦光路设计，共焦针孔10-1000um连续可调，是唯一能够满足我们实验需求的供应商。/pp　　对比市场上其他拉曼光谱仪供应商，国内厂家提供的型号不具备共焦设计，国外厂家所提供的拉曼光谱仪共焦针孔大小固定，不能调节。以上均不满足需求。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "因此，只有堀场(中国)贸易有限公司的LabRAM HR Evolution型拉曼光谱仪能够满足本项目“采用真共焦光路设计，共焦针孔连续可调”的技术要求的需要，只能采用单一来源采购方式进行采购。/span/p

量子钻石单自旋谱仪是一台以NV色心自旋磁共振为原理的量子实验平台。该谱仪通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮—空位（NV色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，与传统顺磁共振、核磁共振相比，具有初态是量子纯态、自旋量子相干时间长、量子操控能力强大、量子塌缩测量实验结果直观等独特优势。带有负电的NV色心具有优良的量子特性。当施加532nm的绿色激光，电子从基态跃迁到激发态，从激发态衰减到基态的过程中，会发出红色荧光。ms=0态的荧光强度比较强，而ms=±1态发出的荧光比较弱，可以通过荧光强度区分自旋状态。量子钻石单自旋谱仪具有超高灵敏度与纳米级超高分辨率，能在室温大气条件下运行，可以完成单分子、单细胞的微观磁共振谱学和成像。该谱仪具备高保真度量子自旋态调控技术，通过自主研发的50ps时间精度脉冲发生器以及宽带高功率微波调制器件，能够实现对自旋低噪声、高效、快速的量子相干操控。与谱仪配套的高智能化控制与信号采集软件，能够实现自动光路调节、自动磁场调节以及长时间的无人值守自动测样实验，是科研实验的好搭档。公司同时具有完善的高品质金刚石探针制备工艺，可以自主制备长相干时间、高稳定度的金刚石探针。产品参数：产品特点：实现单自旋灵敏度，纳米级分辨率的磁共振谱学方法；50皮秒时间精度，超高谱线分辨率，高保真度量子自旋态操控；智能化仪器控制和信号采集；完善的金刚石探针制备技术；可进行长时间无人值守实验。欢迎下载样本了解更多产品详情。 创新点：量子钻石单自旋谱仪是一台以NV色心自旋磁共振为原理的量子实验平台。该谱仪通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮—空位（NV色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，其具有超高灵敏度与纳米级超高分辨率，可以完成单分子、单细胞的微观磁共振谱学和成像，可在室温大气条件运行，对于生物样品具有良好的兼容性。与传统顺磁共振、核磁共振相比，具有初态是量子纯态，自旋量子相干时间长，量子操控能力强大，量子塌缩测量实验结果直观等独特优势。带有负电的NV色心具有优良的量子特性。当施加532nm的绿色激光，电子从基态跃迁到激发态。从激发态衰减到基态的过程中，会发出红色荧光。ms=0态的荧光强度比较强，而ms=± 1态发出的荧光比较弱，可以通过荧光强度区分自旋状态。钻石单自旋量子精密测量谱仪

据美国物理学家组织网11月7日(北京时间)报道，由于密封在法国巴黎国际计量局(BIPM)三层玻璃罩内的国际千克原器质量发生不明改变，世界最重要计量标准单位——千克将转变为量子物理制，以解决当前面临的困境。　　国际千克原器由铂铱合金(90%的铂，10%的铱)制成，用于规定全世界的“千克”。自1889年以来，人们曾认为它像恒星一样恒久不变，但到了1992年，它的质量却发生了变化。经与其他“千克”原器相比，国际千克原器变化了大约50微克，相当于一个直径0.4毫米的小沙粒。BIPM质量部主管艾伦皮卡德说：“确切地说，我们无法确定它的质量是多了还是少了。这一变化可能是由于表面影响，失去了表面原子或结合了污染物。”　　这个变化给物理学家带来了巨大的理论挑战，尤其是对那些需要精确测量的复杂实验而言。因此国际单位(SI)委员会决定淘汰千克原器，在今年10月21日召开的第24届国际计量大会上，同意用一个基于普朗克常数的固定值来代替“千克”。普朗克常数用字母“h”来表示，相当于两个粒子能够交换的最小能量包或称量子。　　大会还表示，在2014年之前“将不会采用这一常数”，此之前还将通过实验评估测量技术的精确性，以确保精确度在亿分之二以内。如果今后用普朗克常数来表示质量，日常生活不会受到任何影响，比如要买500毫克阿司匹林、半公斤胡萝卜或一艘5万吨的游船，千克仍然是千克。然而，这一变化会即刻对专业实验室的高精检测产生重大影响。　　从日常生活到工程设计、科学研究和工商贸易，“千克”是用得最广的度量单位之一。SI中有7个“基本单位”：千克、米、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉，分别用于测量质量、长度、时间、电流强度、温度、物质的量和发光强度。1983年，国际单位“米”被光速基本常数(c)所取代，即光在真空中1/c秒内所经路程的长度，从此国际米原器作为纪念品而保存。“千克”是国际单位制(SI)的基石，也是最后一个由物质材料来定义的单位。

齐瑶研究难点病毒是一种个体微小、结构简单、只含一种核酸（DNA或RNA）、必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。而病毒侵染宿主细胞却是一个非常复杂的过程，主要分为吸附（Attachment）、进入（Entry/Penetration）、复制（Replication）、大分子合成（Biosynthesis）、装配（Assembly）、释放（Release）等几个阶段，如图1。图1.HIV病毒侵染人源细胞过程示意图[1]如何从初始的吸附和进入阶段进行干预阻断，是病毒性疾病防治的切入点之一。以人类免疫缺陷病毒（HIV），也就是引发艾滋病的病原为例，它通过颗粒表面的包膜糖蛋白（Env）与免疫细胞表面的CD4分子、辅助受体互作，实现病毒与宿主细胞的融合、感染过程。科学家们曾运用BlaM（β-内酰胺酶分析：测量细胞群中病毒融合的技术）或细胞内病毒衣壳蛋白p24分析等多种方法对病毒的侵染过程进行检测，但由于技术的限制，均不能直接实时监测病毒进入宿主细胞的动态融合过程[2]。因此，在时间和空间上都具备高灵敏度的FLIM-FRET，成为了该项研究的破冰技术。FLIM-FRET经常关注徕卡课堂的同学们，想必对FLIM-FRET都不陌生了。在这里，我们再简单回顾一下几个关键性的概念。荧光寿命：荧光是指荧光分子吸收能量后，其处于基态（S0）的电子跃迁至激发态（S1），经过短暂停留，由激发态（S1）再回到基态（S0）时释放出光的现象，而荧光分子停留在激发态的时间就是荧光寿命（图2A）。与荧光光谱一样，荧光寿命也是荧光物质的一种内在特有性质。FLIM（Fluorescence Lifetime Imaging，荧光寿命成像）：是一种基于荧光寿命的显微成像技术，其成像结果提供像素位点的寿命信息（如图2B），使得我们在荧光强度成像之外，能更加深入地对样品进行功能性测量。荧光寿命成像具有不同于荧光强度成像的众多优点，如不受荧光物质浓度、光漂白、激发光强度等因素的影响。但会因为分子构象、分子间相互作用、分子微环境、生理状态等条件改变而发生变化，因此荧光寿命可用于分析分子的这些变化，基于荧光寿命测量的FRET是FLIM的重要应用之一。图2. A. 荧光寿命示意图；B. FLIM：提供每个像素位点的荧光寿命信息（左）；基于荧光寿命信息的细胞成像结果（右）FRET（Fluorescence Resonance Energy Transfer，荧光共振能量转移）：供体荧光基团（Donor）的发射光谱与受体荧光基团（Acceptor）的吸收光谱有一定的重叠，当供体被激发后，且两个荧光基团间的距离小于10nm时，处于激发态的供体将把一部分或全部能量转移给受体，使受体被激发，即发生荧光能量的非放射性转移现象，为FRET（如图3），这一过程也伴随着供体荧光寿命的缩短和受体荧光寿命的延长。图3. FRET原理（左）[2]及FRET实例（右）（右）：用FLIM-FRET测量N1E-115 细胞膜上PH结构域的相互作用，发生FRET的细胞呈现较短的荧光寿命（偏绿），未发生FRET的细胞呈现较长的荧光寿命（偏红）FLIM-FRET兼具 FLIM 和 FRET 两者的优势，不受荧光物质浓度、光漂白、激发光强度等因素的影响，且样品制备简单，测量结果准确性高，易重复。因此，FLIM-FRET非常适合于进行分子间相互作用、分子构象或生理状态改变等的研究。应用实例那么科学家是如何将FLIM-FRET应用于监测HIV病毒侵入宿主细胞的动态过程呢，让我们看以下两个实例：（一）利用FRET生物传感器示踪HIV进入宿主细胞过程[3]来自牛津大学的研究者设计了一个HIV-Chameleon生物传感器，由一对能够发生FRET的荧光团（mTFP1和eYFP）组成，两个荧光团之间通过短肽序列（包含烟草蚀刻病毒TEV蛋白酶切割位点）链接在一起（如图4A右）。TEV蛋白酶（TEVp）可以与HIV-1 Vpr蛋白或Gag蛋白融合，掺入病毒颗粒中。当包含TEV蛋白酶的病毒与表达生物传感器的细胞融合时，Vpr-TEV或Gag-TEV（rTEV）被释放到细胞质中，并特异性地裂解链接序列，增加mTFP1与eYFP之间距离至10nm以上，阻断FRET，并可通过FLIM进行测量。图4B为FLIM伪彩图与图像中所有像素的寿命直方图，其中蓝色表示较短的寿命（无融合），红色表示较长的寿命（融合）。这样就可以实时定量荧光寿命的改变，从而示踪病毒与宿主细胞融合的瞬间动态过程。作者将所得结果与广泛使用的BlaM分析结果比对，二者具有高度匹配性，因此，HIV-Chameleon生物传感器与FRET-FLIM的结合使用，可以实现单个活细胞或群体的病毒融合动力学实时监测。图4. HIV-Chameleon检测病毒融合[3]A.（左）TEV蛋白酶（TEVp）与HIV-1 Vpr蛋白或Gag蛋白融合的两种包装过程；（右）HIV-Chameleon生物传感器示意图；B.病毒融合前后的荧光寿命成像（Scale Bar=30μm） （二）细胞代谢水平对于HIV-1侵染宿主细胞的影响[4]研究人员在HIV-1病毒的侵染机制研究中发现，病毒侵染过程中，宿主细胞代谢水平与膜状态改变有关。将FRET生物传感器瞬时转染到细胞中（如图5A），记录瞬时表达这些生物传感器的细胞的FLIM图像，并进行BlaM分析，结果表明，乳酸浓度较高的单细胞与病毒融合性更高，此外，具有更高ATP/ADP比率的细胞与病毒的融合性更高（如图5B）。也就是说，糖酵解通量较高的细胞更容易被HIV-1感染。 图5. 单个细胞中的相对乳酸浓度和ATP / ADP比率与HIV-1融合相关[4]；（A）FRET生物传感器 （B）同样区域细胞的BlaM（上）和FLIM成像（下），白色实线所示为正在与病毒融合的细胞，在BlaM中呈红色，荧光寿命较长，白色虚线所示为未融合的细胞，BlaM中呈绿色，荧光寿命较短进一步的分析表明，2-脱氧-d-葡萄糖（2-DG）对糖酵解的靶向抑制作用大大降低了HIV-1的融合和感染。而用2-DG处理的细胞分别具有较低的膜胆固醇和较高的膜张力值。因此，作者构建了一种基于Ypet/eCFP FRET的膜张力感应器MSS，由一个弹性张力传感模块和两个与脂分子连接的蛋白质组成，这两个蛋白质锚定在质膜的Raft和非Raft区域，对膜张力变化非常敏感（如图6）。通过FLIM测量单个细胞MSS张力探针瞬时表达，证实了HIV-1需要在膜张力较低的区域进入细胞，也进一步确定了宿主细胞糖酵解活性和膜张力之间的联系，其在活细胞中的单病毒融合水平上实时影响HIV-1融合。图6.（左）灵敏型膜张力感应器MSS探针以及对照组非灵敏型感应器KMSS探针示意图；（右）多种不同处理条件下，TZM-bl 细胞表达MSS的FRET效率成像[4]总结FLIM-FRET提供了基于群体方法或光谱方法所难以实现的单细胞微环境中的分辨率，能以高时空分辨率在单个细胞中可视化和识别影响HIV-1感染的关键因素，实现单一病毒跟踪技术。这对于在HIV-1感染早期阶段寻找艾滋病的治疗方法，有着重要的科学意义。创新、高效的技术和设备，是科研工作者们揭示生命奥义的得力工具，也是在面对新型突发病毒时的尖兵利器。Leica全新 STELLARIS 8 FALCON荧光寿命成像系统，搭载新一代白激光（440-790nm）以及HyD X高灵敏度专用检测器，提供超快速、多维度荧光寿命成像解决方案。想了解更多关于Leica STELLARIS 8 FALCON产品信息或病毒的研究方法，敬请关注徕卡的微信公众号“徕卡显微系统”，我们下期再见。 [1] https://ricochetscience.com/viruses-human-genome/[2] Molecular Sensors and Nanodevices (Second Edition). Chapter 5 - Optical transducers: Optical molecular sensing and spectroscopy(2019)[3] Imaging real-time HIV-1 virion fusion with FRET-based biosensors. Jones DM, Padilla-Parra S. Sci Rep. 2015 Aug 24 5:13449.[4] Single-cell glycolytic activity regulates membrane tension and HIV-1 fusion. Coomer CA, Carlon-Andres I, Iliopoulou M, Dustin ML, Compeer EB, Compton AA, Padilla-Parra S. PLoS Pathog. 2020 Feb 21 16(2):e1008359.

供稿：郎云贺成果简介近日，四川大学吴鹏课题组利用单线态氧1270nm的NIR-II特征发射（聚噻吩光敏剂）测定D2O纯度，相关文章已发表在Analytical Chemistry上，该工作也表明了单线态氧的NIR-II发射在分析检测中具有潜在的应用价值。背景介绍重水（D2O）在核工业及生物有机分析等领域应用广泛。但由于D2O与H2O的物理性质极为相似，加之D2O具有强吸湿性，致使区分D2O和H2O极具挑战。单线态氧的特征磷光发射（1270 nm，NIR-II）具有半峰宽窄、信号干扰小的特点，能够有效区分D2O/H2O。图文导读单线态氧的特征磷光发射强度与溶剂相关。与O-D（ν = 2550 cm-1）相比，高振动频率的O-H（ν = 3250 cm-1）能够更快速有效的促使单线态氧非辐射失活，表现为更弱的信号强度（图1A）。目前，最直接、方便产生单线态氧的方式是通过光敏过程（图1B）。然而，常规情况下该特征磷光发射非常弱，难以满足定量分析的要求。图1 光敏氧化产生的1O2特征磷光发射区分H2O和D2O四川大学吴鹏教授团队筛选具有优良光敏稳定性、较高单线态氧量子产率的聚噻吩光敏剂，加入至不同比例的D2O/H2O溶液中，利用激光器作为激发光源，通过提高激光功率增强了光敏氧化产生的单线态氧1270 nm磷光发射信号。信号采集时间约30 s，最终实现D2O纯度的定量分析与检测。收集1O2的弱磷光发射信号的仪器设置在本研究中，主要是由四川大学分析测试中心分子光谱组瞬态荧光光谱仪（HORIBA Fluorolog-3）支撑，装备近红外检测器（H10330，Hamamatsu）。通过该仪器，完成了光敏剂分子荧光光谱、荧光寿命、单线态氧磷光光谱、单线态氧磷光寿命等的测量。HORIBA Fluorolog-3 荧光光谱仪作者借助外置激光器（提高激光功率），得到了平滑的单线态氧磷光发射曲线（如图2D），实现了通过NIR-II光谱完成D2O纯度的定量分析。该仪器具有功能多样、灵敏度高等优势，NIR-II光谱平均扫描时间仅30 s。值得注意的是，该仪器与脉冲激光器相连接，能够得到不同溶剂的单线态氧寿命衰减曲线（图2E）。该仪器对发光强度很弱的单线态氧NIR-II磷光及其他稳态/瞬态相关的研究提供了广阔的平台。图2 光敏剂PT10的光物理性质研究如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。文献信息Analysis of the Isotopic Purity of D2O with the Characteristic NIR-II Phosphorescence of Singlet Oxygen from a Photostable Polythiophene Photosensitizer署名作者：Yunhe Lang, Shihong Wu, Qin Yang, Yanju Luo*, Xia Jiang, and Peng Wu*文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01160扫码查看文献吴鹏教授课题组简介吴鹏，四川大学分析测试中心/化学学院教授，博导，国家优青，四川省学术与技术带头人。近年来的研究工作以室温磷光和单线态氧的光物理和光化学调控为基础，探究其在核酸检测、光动力治疗等领域的新应用。已在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Anal. Chem.等国际知名期刊上发表论文90余篇，H-index 38。

近日，电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室正式发布了全球首款CMOS单片集成之全硅微显示芯片。该实验室的硅光研发小组依托“中国电科—电子科大”共建的核心电子材料与器件协同创新中心开展校企合作，成功研发了全球首款“基于硅材料自身发光”的全硅微显示芯片样品。学科前沿课《硅基光电集成器件》首批研修班学生合影留念，2021年4月12日该项工作的“原创理念”是创新性地完全规避了硅材料（间接带隙）能带结构的天然缺陷，利用PN结反向偏置，获得一种类似“轫致辐射”的发光，再引入与标准硅IC（即Si-CMOS ）工艺完全兼容之MOS结构，大幅提升了发光强度。这一“原创理念”已于2019年5月在Compound Semiconductor英文版以《Another Step Towards Silicon Optoelectronic Integration》为题予以发布。这一研发小组致力于全硅光电集成，继续将这一“原创理念”发扬光大，不仅追求“能发光”，而且强调“能够用”，服务中国微电子事业。他们于近期已成功实现以该发光管为像素单元的“全硅微显示”阵列；这一新型MicroLED显示芯片的诞生颠覆了传统思维，有望在既定领域全面取代LCD和OLED。换句话说，与LCD或OLED不同，该款样品不需要大面积的基板进行光刻或蒸发，采用Si-CMOS工艺即可完成所有制备流程。像素单元的实现很简单，硅材料更是确保了成本更低，显示清晰，转换稳定，这使得全硅微显示MicroLED几乎成为一种完美的、全新的、颠覆性的跨时代显示技术。通过开展阵列后端驱动电路设计，并实现电路与发光阵列的单片集成，在10×10mm2的芯片面积上完成了大规模像素单元的矩阵化（100×100）排列，调制端口的设计大幅度增强了单位面积的光通量和像素阵列整体发光的均匀度，光强增加了≧139.2％，驱动电压降低了≧67％，成功达到了“多发光、少发热”的目标。该芯片针对微显示对低功耗，高帧率的迫切需求，设计了半有源寻址式驱动电路，图像显示帧频达到≧100fps，并有效削弱了像素间串扰带来的负面影响；为了解决普通封装无法提供足够多接口引出控制线的问题，在芯片集成环节，专门设计并嵌入了可变可控的数字接口模块，仅需3根信号线便可保障数据从主机到芯片的高速传输。无需对驱动电路以及接口电路模块进行额外的工艺调整和后处理，便可与处于芯片中央的像素阵列实现匹配，减少了芯片设计和制造的成本，体现了以全硅材料发展低成本、高品质微显示技术的开创性理念。芯片样品（封装后）（来源：网络）显示图像可在“我-爱-中-国”4个字之间转换（来源：网络）

中国食品质量报2010年1月4日消息，一种快速、灵敏、可靠的饮用水安全检测仪将亮相上海世博会。华东师大近日发布信息，该校朱文杰、徐亚同教授带领科研团队，完成了世博科技专项《快速检测饮用水中有害物质综合毒性的传感仪研制》课题。科研人员在待测水样中加入一种发光细菌——青海弧菌，如果水中含有害物质，这种细菌的发光强度会偏离正常范围，减弱或增强。只要用便携式仪器一测，半小时内就能知道饮用水是否安全。　　什么是发光细菌?华东师大生命科学学院朱文杰教授从培养箱里取出发光细菌，在黑暗背景中，锥形实验瓶里的液体发出幽幽的绿色荧光。一旦外界条件不利于此类细菌的生理代谢，其发光反应将受到刺激或抑制，甚至猝灭。发光细菌的发光状况对外界条件的变化极为敏感，并可以通过发光强度的改变很快反映出来，所以可利用发光细菌来快速检测环境中的有毒、有害物质。　　确定发光细菌能检测有毒物质，只是研究的第一步。为了找到适合用于饮用水监测的发光细菌，科研人员可谓“踏破铁鞋”。绝大多数发光细菌生存于海洋，仅少数发光细菌在淡水或陆地上生存。海洋发光细菌必须有一定浓度的钠离子存在才能生长和发光，而淡水发光细菌就没有这种限制。如果用海洋发光细菌检测水质，为满足其生理需要，必须在淡水样品中添加食盐，这样就会影响某些有毒物质的生物学毒性表现，使检测结果产生偏差。如果利用淡水发光细菌检测水质，就可以避免这样的偏差。为了寻找淡水发光细菌，华东师大的科研人员走遍了太湖、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖等全国各大湖泊，终于在青海省的青海湖中找到了梦寐以求的淡水发光细菌——青海弧菌。　　要普及发光细菌检测技术，一个关键因素就是运用简单的方法快速培养大量发光细菌。华东师大科研人员把青海弧菌由液态的保存方式转变为冻干粉的保存方式。检测人员拿到冻干粉后，可以将其保存在-10℃以下的冰箱中，使用前只要加入复苏液，几分钟之后冻干粉中的青海弧菌就自动恢复了活力，可立即用于检测毒性物质，十分方便。　　科研人员介绍，利用淡水发光细菌进行毒性物质检测，在世界上尚属首次，并拥有自主知识产权。与传统检测方法相比，这种新型检测技术速度快、灵敏度高、成本低廉。在过去两年中，该课题组通过对市场上销售的瓶装饮用水，以及多种重金属、常见农药等污染物的检测研究，形成了检测饮用水的全套技术规范方法。该项技术还在上海苏州河治理、汶川大地震后灾区水质安全快速检测中得到应用和科学验证。

TX1315 便携式生物毒性分析仪在环监站的应用哈希公司 污染物之间的毒性效应往往具有加和、协同、拮抗等作用，常规理化参数监测项目单一，难以评估。通过生物综合毒性检测能监测未被检测的污染物的潜在的毒性效应，可以有效反应污染物对人体健康、环境生态系统的综合影响。因此，在供水安全、预警突发环境污染事件场景和公共卫生事件中，生物毒性在水质安全保卫中发挥着重要的作用。急性毒性检测根据选取受试生物不同，分为鱼类急性毒性测试法、浮游生物急性毒性测试法和微生物急性毒性测试法。前 2 种方法工作量大，测试时间长，不适于大批量水样的快速检测，发光细菌法因其检测速度快、自动化程度高、人为错误少等优点得到广泛应用。早在 20世纪 70 年代末，国外科学家就已从海鱼体表分离出了发光细菌用于检测水体的生物毒性，90年代德国与欧盟均颁布了应用发光细菌检测水质急性毒性的标准方法，而我国于 1995 年颁布实施了《水质 急性毒性的测定 发光细菌法》（GB/T15441-1995），现该法已成为我国水质急性毒性快速检测的主要方法。通过建立污染水体作用剂量与毒性效应之间的关系，可以将损害程度量化，直观地反映污染水体对生物种群的影响，提供环境污染预警，更好地指导环境污染防治。因而水质急性毒性检测已经逐步成为评价水质污染地重要手段之一。浙江省某环监站担任着省内环境安全和保证供水系统安全的重任，需要对水质综合毒性指标能进行快速检测的能力，经过与国家标准方法的对比，认为 TX1315 便携式生物毒性分析仪可以胜任毒性检测的需求，并且可以针对突发事故进行现场检测。1) 复苏菌a. 1mL 冷的 2.5% NaCl 加入到冻干粉中；b. 冰箱中复苏 30 分钟。2) 配置测试样品a. Hg 标液 1000mg/L 稀释到 20mg/L；b. Hg 标液 20mg/L 稀释到 2mg/L；c. Hg 标液 2mg/L 稀释到测试用不同梯度浓度。3) 测试a. 加样：2mL Hg 标液/2mL 3% NaCl+ 10ul 发光菌液；b. 反应 15 分钟；c. 每个浓度三个平行样，每个测试管配一个参考管。根据《水质 急性毒性的测定 发光细菌法》（GB/T15441-1995）标准要求，使用明亮发光杆菌作为受试菌种，检测汞的不同当量浓度标准液的 RLU 值和相对发光度，结果如下图所示。发光细菌法测定水质急性毒性可选用参比毒物来表征，也可选用抑制率来表示。我国国标中采用氯化汞作为参比毒物，在检测样品的同时，制作一系列浓度的氯化汞与发光强度关系曲线。以样品的相对发光强度从标准曲线上查得相应的氯化汞浓度，则该样品的毒性即相当于该浓度氯化汞的毒性。发光细菌发能较好的反映水质的综合毒性，但是不能获得具体某一类型毒性物质的毒性信息。

学科交叉的实质是不断产生创新，而创新又是科学研究的本质要求，因此创新与学科交叉有着十分密切的关系。学科交叉是科学发展规律的具体体现。科学发展史表明,科学上的重大突破、新的生长点乃至新学科的产生,常常在不同的学科彼此交叉和相互渗透的过程中形成，学科交叉是创新的动力和源泉。 在中国化学会第29届学术年会召开期间，笔者碰巧听到了北京师范大学化学学院那娜副教授所作的学术报告，再一次领略了在分析科学创新研究中学科交叉的魅力。 那娜，女，2002年获河北大学化学与环境科学学院学士学位，2005年于北京师范大学化学学院硕士毕业，同年赴清华大学攻读博士学位，师从张新荣教授。2007年9月～2008年6月在&ldquo 国家建设高水平大学公派研究生项目&rdquo 资助下，作为联合培养博士生赴美国普渡大学化学系库克斯(Cooks)教授组学习。2009年获清华大学化学系博士学位，现为北京师范大学化学学院副教授。同时兼任英国皇家化学会旗下J.Anal.Atom.Spectrom.杂志的中国区新闻记者。 纳米材料表面化学发光是样品分子在纳米催化剂表面发生催化氧化反应时伴随的化学发光现象。近年来，那博士和她的合作者们对纳米材料表面的催化化学发光现象进行了深入系统地研究，设计了一系列适用于有害气体和挥发性有机物检测的传感器。具体而言就是，不同的样品分子在同一种纳米材料表面响应所得到的化学发光信号不同，同一种样品分子在不同纳米材料表面上的化学发光响应信号也不同。因此，每一种物质若在一组特定的纳米材料上进行响应，就可以获得该物质的化学发光信号指纹图谱。利用线性判别分析（LDA）方法对这些数据进行分析，从而可实现不同样品分子的识别。由于各传感单元的发光强度和光谱特征又能够通过温度进行调节，因此这种传感器阵列可综合化学发光强度、光谱变化、温度效应所提供的多维信息进行样品检测，具有较强的识别能力。 但是这类传感器阵列仍存在一些应用上的局限。譬如对于气态烃类物质而言,当使用碱土纳米材料作为感应单元时，它们的催化发光活性非常差；再譬如，如果不采用高温和大体积进样的话，该技术很难用于检测液态样品。那博士和她的合作者们巧妙地将质谱技术中的低温等离子体技术和电喷雾离子化技术引入到他们的实验装置中，从而极大地提高了被分析物的催化反应活性，实现了在相对低的温度下对液态样品（例如：糖尿病病人尿液中的糖）的分析。这一成果已发表在美国化学会分析化学杂志上。 如果仔细品味一下那博士在会议上所介绍的工作，就会发现它涉及了催化化学、质谱技术、纳米材料、化学计量学、光谱学、临床诊断等诸多领域。它需要一个团队的通力合作，而且这个团队里成员的学术背景也应是各有特色，互为补充。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，这一点已为大家所认可。那么，如何取得原始性创新呢？借助学科交叉来开拓新的视角，是实现创新的一条道路。（主编当班）

用户访谈Modern Water走进高校实验室Modern Water开展用户访谈这一系列专题，是为了更好的了解用户实际需求及研究过程中的痛点问题，在产品设计及应用等多方面进行展开。南京大学某课题组 Microtox技术访谈Q1:请简单介绍你的研究方向和这两项研究中对Microtox 发光细菌毒性测试技术的应用。本人的研究方向主要涉及水样的毒性评估，Microtox 发光细菌毒性测试技术可方便快捷的通过发光菌的发光强度来直观的表示加入待测水样前后的毒性差异，在快速准确的判断水样毒性方面有很强的实际意义。Q2:许多国家已经在废水污染物排放标准中引入了综合毒性指标。发光细菌这一测试方法在废水综合毒性评价中具有哪些优势？在国内城镇污水处理厂污染物的排放控制方面是否具有大规模应用的潜力？发光细菌的优势有以下几点：①检测速度快。发光细菌测试法往往可在30min内完成对水样毒性的检测工作；②检测结果准确。发光细菌检测通过加入水样前后发光细菌的发光强度直观表现毒性情况，通过客观的示数和图像来表示毒性强度；③检测过程便捷。发光细菌检测可通过较少的实验步骤和较易学会的实验流程完成对实验结果的检测。综上所述，发光细菌的这些优势以及其针对不同毒性水平的专门测试平台，也为其在污水处理厂污染物的排放控制方面有较大的潜力。Q3:你为什么选择Microtox 产品？Microtox 系列毒性分析仪如何为你的科研工作带来价值？Microtox 产品的毒性测试仪，其操作步骤简单，测试结果准确，并且每一步的步骤介绍非常详细，对初学者非常友好。Microtox 产品为我的科研工作提供了很多发光细菌毒性测试数据，为本人分析水样毒性带来了很大的贡献和价值，也让本人学会了一种检测水样毒性的方法，其产品非常具有推广意义。Microtox 生物毒性Microtox 生物毒性检测技术被广泛用于环境污染事件现场快速/应急水质监测，部分突发事件的特征污染物可能不在日常检测范围，要求现场快速检测，并评估对人体和环境的综合影响，在国内各省市级环境监测站广泛使用的方法。在汶川地震灾区、奥运会、世博会等场合的水质应急监测与保护中发挥重要作用。Microtox LX 实验室生物毒性分析仪Microtox LX 实验室生物毒性检测仪用生物发光菌检测技术，对于饮用水、地表水及工业用水的紧急污染事件进行快速的毒性检测。自1984年亚特兰大奥运会以来，历届夏季奥运会都会采用Microtox 技术监测水质，确定了该方法在毒性检测分析领域的领先地位。，时长02:01● 全自动样品色度校正● 符合ISO 11348-3等方法标准● 对超过5000种污染化合物敏感 ● 结果与传统生物体检测致死浓度(LD)具有极高相关性Microtox FX Plus 便携式生物毒性分析仪Microtox FX 是一款操作简便且灵敏度极高的便携式水质生物毒性分析仪，采用生物发光检测技术，并使用先进的光电倍增管（PMT），可检测到发光细菌在分析过程中的发光量变化，可对事故或人为的饮用水及废水污染紧急事件进行快速毒性检测。，时长02:01● 对超过5000种污染化合物敏感● 轻量便携，电池续航长达8-10小时● 样品准备后5分钟内获得检测结果● 全中文操作界面

为进一步贯彻落实中共中央国务院《中国制造2025》《关于开展质量提升行动的指导意见》《计量发展规划(2013—2020年)》精神，根据国家市场监督管理总局《关于加强国家产业计量测试中心建设的指导意见》，上海市市场监督管理局、经济和信息化委员会、科学技术委员会、国有资产监督管理委员会发布了《关于促进上海产业计量测试中心建设的指导意见》，明确上海市积极指导、服务国家产业计量测试中心，主动培育、建设上海市级产业计量测试中心，逐步与国家级产业计量测试中心实现技术互补、分工协作和信息对接。这表明从中央到地方对建设产业计量测试中心给予高度重视，说明计量测试作为国家质量基础设施重要组成部分对战略性新兴产业的健康发展具有关键支撑左右，对支撑上海市“五个中心”建设、打响“四大品牌”等具有重要的战略意义。　　计量是国家质量基础设施的重要组成部分　　2006年，联合国工业发展组织(UMIDO)和国际标准化组织(ISO)正式提出国家质量基础设施(NQI)的概念，将计量、标准化、合格评定(主要包括认证认可、检验检测)并称为国家质量基础的三大支柱。其中：计量是基准，是控制质量的基础 标准是依据，用以引领质量提升 合格评定是手段，控制质量并建立质量信任。三者构成一条完整的链条，是保护消费者权益，提高企业生产力和质量、保护环境、维护生命健康安全的重要技术手段，能够有效支撑国际贸易和可持续发展。　　国家质量基础设施的概念已被国际社会广泛接受。认可从之前的合格评定中单独列出，与计量、标准共同承担公共机构的角色，合格评定(认证、检验检测)则以第三方的姿态服务于企业。质量基础设施体系依赖于计量、标准、认可、合格评定和市场监督。政府治理表现除市场监督之外，还体现为五大技术要素(计量、标准、认可、认证和检验检测)。我国《计量法》《标准化法》《认证认可条例》为NQI的体系化建设和高效率运行提供了周全的法制保障。　　计量是实现单位统一、保证量值准确可靠的活动，关系国计民生，是国际公认的国家质量基础设施的重要组成部分，是相关产业创新、核心竞争力提升以及高质量发展的重要助动力。计量测试技术的发展水平应与战略性新兴产业发展水平相适应，应满足高端计量测试服务需求，具备产业关键领域测量能力，为产业发展提供“全溯源链、全寿命周期、全产业链”计量测试服务，支撑产业高质量发展。　　计量发展水平是国家核心竞争力的重要标志之一。国际单位制(SI)是构成国际计量体系的基石，反映了计量发展水平。国际单位制自建立以来就随着计量技术的进步而不断发展。回顾计量学的发展历程，分为3个阶段。　　古典阶段，在农牧业和手工业社会背景下，特点是以权力和经验为主的初级阶段，没有或者极少有科学依据。作为最高依据的计量基准，多用身体的某一部分、动物的丝毛或某种能力、植物果实、乐器以及物品等，诸如“结绳记事”“布手知尺”“滴水计时”等计量方法。在公元221年，秦朝“一法度衡石丈尺，车同轨，书同文”，自此，我国有了统一的度量衡单位。　　经典阶段，在资产阶级革命和工业革命的社会背景下，特点是计量标准已开始摆脱利用人体、自然物体等的原始状态，进入了以科学为基础的发展阶段。但是，受到科技水平的限制，这个时期的计量基准都是在经典理论指导下的宏观器具或现象。标志性时间是1875年5月20日，《米制公约》在法国签署，米制被认定为国际通用的计量单位，规定了米、千克、秒的定义。　　现代阶段，在第二次世界大战后，全球经济快速发展，技术日新月异。特点是参量之间的互相渗透，检测方法与设备的光、机、电结合，标志是由经典理论为基础转为量子理论为基础，由宏观实物基准转为微观量子基准，以期保持基本单位的长期稳定性。1954年至1971年，米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、开尔文(K)、坎德拉(cd)、摩尔(mol)被确定为SI的基本单位。1967年，时间单位“秒”率先从“天文时”变更为“原子时”，测量精度提高了1 000万倍上。1979年，发光强度“坎德拉”完成量子化定义，以“光源在给定方向上发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683 W/sr时的发光强度”。1983年，长度单位“米”完成量子化定义，“光在真空中1/299 792 458秒所经过的距离”。2018年11月16日，第26届国际计量大会将SI基本单位中的其他4个：千克、安倍、开尔文和摩尔分别改由自然常数(普朗克常数h，基本电荷e，玻尔兹曼常数k，阿伏伽德罗常数NA)定义，至此实现7个基本单位全部由基本物理常数定义。　　新量子化定义已于2019年5月20日正式生效，人类也随之迎来全新的国际单位制量子化新时代。计量科学及其测试技术的发展，以及人们生产和贸易的需求，促进了计量单位制的统一，并最终促进了国际单位制的建立和发展。国际单位制的统一反过来又促进了计量科学向着更高准确度更精尖方向前进。二者是相互依赖、相互促进成为支撑现代产业发展的重要技术基础。　　国家质量基础设施的完善是战略新兴产业持续发展的关键支撑　　战略性新兴产业是指建立在重大前沿科技突破基础上，代表未来科技和产业发展新方向，体现当今世界知识经济、循环经济、低碳经济发展潮流，尚处于成长初期，未来发展潜力巨大，对经济社会具有全局带动和重大引领作用的产业。战略性新兴产业包括新一代信息技术(人工智能、集成电路、汽车电子、新型显示、卫星应用和位置服务等)、智能制造装备(机器人、精密加工装备、增材制造、高端仪器仪表等)、生物医药与高端医疗器械、新能源与智能网联汽车、航空航天、海洋工程装备、高端能源装备(核电装备、气电装备、智能电网与分布式能源装备等)、新材料、节能环保(先进环保、高效节能、资源循环利用等)。　　战略性新兴产业的快速发展涌现出大量的战略性、前沿性和卡脖子计量测试技术难题。例如，在智能制造装备领域，赛迪顾问智能制造产业研究中心发布的《2018年智能制造装备产业发展及投资价值》研究报告显示，2020年智能制造装备的产业规模将突破2万亿元。在该领域，智能测控装置与系统涉及传感器及其系统、智能控制系统、智能仪器仪表三大子领域，包含了智能制造系统最核心的五官、神经和手脚，是我国与发达国家技术差距的主要方面之一。高质量产品的生产制造离不开超精密的计量测量技术、相关标准和合格评定的支撑。在核电领域，截至2019年12月，中国大陆商运核电机组达到47台，约占全国发电量4.88%，比2018年同期上升了18.09%。为确保核电站的安全运行，三门和海阳核电站每年需要向国外公司购买测试服务，解决IE级传感器响应时间的在线测试难题。在国际关系复杂多变的当下，攻克保障安全的关键测试卡脖子技术尤为必要。　　因此，支撑战略性新兴产业的发展需要进一步完善国家质量基础设施。计量的任务是保证全国计量量值的准确一致，计量体系是工业测量体系的基础，工业测量体系支撑我国战略新兴产业对测量数据准确可靠的庞大需求，只有检得出、检得准、检得好才能造得出、造得精，而建设产业计量测试中心是完善工业测量体系的重要抓手。　　上海市明确将围绕海洋动力、智能测控装置、商用飞机发动机、智能制造、医疗器械、火电装备制造、轨道交通维保等产业建设一批计量测试技术能力强、科技创新水平高的产业计量测试中心，建设10家具有国内外影响力的国家级产业计量测试中心，建设20家具有长三角乃至全国辐射力的上海市级产业计量测试中心，形成不少于30项自主核心测量技术或能力，研制不少于40套专用计量测试设备，申请不少于50项具有自主知识产权的专利，制定不少于60项国家、行业或地方计量技术规范或标准，打造若干个“计量测试服务”品牌，全面提升计量服务本市经济社会转型的能力和水平。　　上海工业自动化仪表研究院有限公司按照国家和上海市有关精神主动出击，积极申报筹建国家智能测控装置和系统产业计量测试中心，结合多年国家工控系统安全和自动化仪表产品质量监督检验中心、国家能源核电站仪表研发(实验)中心、国家级仪器仪表防爆安全监督检验站的运行经验，和全国工业过程测量与控制标准化技术委员会第一分技术委员会秘书处在国家、行业标准制修订方面技术积淀，围绕以下6项主要任务，支撑智能测控产业发展的核心需求。　　一是开展产业计量测试需求分析，深入了解产业发展现状和重点任务，研究智能测控装置和系统关键计量参数量值传递与溯源和影响产品性能指标的关键参数，持续跟踪产业计量测试技术需求。　　二是梳理智能测控装置和系统产业参数量值溯源情况，编制产业参数量值溯源表，建立健全产业参数量值溯源体系。　　三是结合智能测控装置和系统产业实际情况，开展环境可靠性试验评估、功能安全检测认证、防爆安全检测认证能力、软件测评、网络信息安全测评等高端能力作为计量测试技术服务产业发展的重点领域和重点项目的进行完善与建设。　　四是开展具有智能测控装置和系统产业特点的量值传递技术和产业关键领域关键参数的测量、测试技术研究，研制产业专用测量、测试装备。　　五是开展在线监测关键技术研究与建设，为产业提供产品全寿命周期的校准、测量、测试等技术服务。　　六是承担产业计量测试平台和产业计量测试联盟的牵头共建任务，汇聚行业技术、人才、信息等优势资源，聚焦产业共性关键检测技术的供给，突破产业“卡脖子”计量测试和标准以及产业溯源难题。　　计量测试技术的未来发展展望　　2019年5月20日，一年一度的世界计量日的主题为“国际单位制(SI)——根本性飞跃”。这是极具历史意义的一天，从这一天起，“千克”等国际单位制的所有计量单位正式迎来物理常数新定义，用实物基准定义计量单位的方法成为历史，计量迈入量子化新时代。国际单位制的变革以及正式生效，对我们建设世界科技强国和工业强国是一个绝好的良机。　　首先，计量单位的量子化必将带来计量测试技术的新革命。未来，量子测量技术的发展将使计量基准可随时随地复现，量值传递溯源链路实现扁平化，量值溯源链条更短、速度更快、测量结果更准更稳，通过嵌入式芯片级量子计量基准能够更准确地控制产品制造全过程，有力支撑流程再造、节能减排和质量提升等。传统测量原理、测量方法和测量仪器将全面创新，集多参量、高精度为一体的芯片级综合测量使不受环境干扰、无须校准的实时测量成为可能。　　其次，我国测量体系中的计量基础技术和设施比较薄弱，对未来颠覆性技术系统性、前瞻性研究和布局不够，很多关键和核心技术受制于人。量子化计量时代的到来使得全球又重新回到了一条新的起跑线上，让中国有了赶超其他国家的机会。中国具有集中力量办大事的体制优势，国家市场监督管理总局将汇聚各方资源，加快制定量子化时代计量发展战略并研究编制新一轮国家计量发展规划，加快推进国家先进测量体系建设，加强量子测量技术产业创新和布局发展。　　以国际单位制的量子化为标志的计量测试技术变革，必将极大地推动我国战略性新兴产业的发展，为当前世界范围内正在进行的新一轮以信息技术大数据和人工智能为特征的科技革命、插上“飞翔”的翅膀，为我国实施“科技强国”战略、走向工业制造强国带来新的机遇。　　宋延勇，上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司副所长，高级工程师，主要从事工业自动化仪表产品检测、校准方法研究工作。　　郭爱华，国家工业控制系统安全和自动化仪表质量监督检验中心主任，国家能源核电站仪表研发(实验)中心常务副主任，教授级高级工程师，长期从事计量检测技术和标准化工作。