超分辨单分子动力分析仪

原位变温低场核磁共振系统用于抗冻蛋白分子动力学分析什么是抗冻蛋白？抗冻蛋白是一种能抑制冰晶生长的蛋白质或糖蛋白质.自二十世纪发现以来,研究对象先后从极区鱼类,昆虫,转移到植物材料上。抗冻蛋白是生活在寒冷区域的生物经过长期自然选择进化产生的一类用于防止生物体内结冰而导致生物体死亡的功能性蛋白质。对于抗冻蛋白抗冻机制的研究有助于揭开冰晶成核、生长和冰晶形貌调控的分子层面的机理。抗冻蛋白生长机制的模型抗冻蛋白吸附在冰晶表面,通过EAFC3效应抑制其生长.机制的模型为:一般晶体的生长垂直于晶体的表面,假如杂质分子吸附于冰生长通途的表面,那么需要在外加一推动力(冰点下降),促使冰在杂质间生长.由于曲率增大,使边缘的表面积也增加.因表面张力的影响,增加表面积将使体系的平衡状态发生改变,从而冰点降低。通过对抗冻植物抗冻活性的研究,认为抗冻植物形成了一种特殊的控制胞外冰晶形成的机制,即抗冻蛋白和冰核聚物质的协同作用.在植物体内,热滞效应并不明显,而冰重结晶抑制效应显著.吸附抑制学说是否适应于植物有待于进一步的证实.原位变温低场核磁共振系统用于抗冻蛋白分子动力学分析原位变温低场核磁共振系统是指可以实现在线原位改变样品温度，并在设置温度下对样品进行原位测量的低场核磁共振系统。该系统可同时实现弛豫分析和磁共振成像功能。传统的低场核磁共振系统是常温测试系统，测试过程中样品的温度保持与实验室温度（环境温度）一致，检测到的数据与样品在室温下的特性相关。而原位变温低场核磁共振系统可对样品进行程序控温（高低温），并进行原位检测，可研究不同温度下样品的特性。可对样品进行冷冻过程、干燥过程、蒸煮过程、样品冰点、食品变性过程等相关研究。 原位变温低场核磁共振系统是在常规低场核磁共振系统上加配了变温探头、控温硬件以及控温软件。系统样机如下图：

Creoptix公司，光学生物传感器的领军企业，2022年加入马尔文帕纳科，拥有专利的光栅耦合干涉（GCI）技术，开创新一代动力学，实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据具备先进的GCI技术的WAVE系列分子互作分析仪，究竟能为生物开发领域带来什么样的支持呢？他和传统的分子互作技术相比又有哪些差异和优势呢？本文将针对以上问题予以解答。1关于光栅耦合干涉技术（GCI）光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry, GCI）是一种近年发展起来的具有极高灵敏度的基于芯片的非标记生物传感器技术，它区别于依赖荧光和免疫等标记分子的传统分子间相互作用技术。通过一次GCI实验，用户可以快速、准确、可靠的获取一整套描述分子间相互作用的信息，包括并不限于结合有无、结合特异性、描述结合强弱的亲和力KD或键合常数KA、描述结合快慢与稳定性的动力学常数（结合速率常数ka与解离速率常数kd）、样品活性浓度、分子间结合机制以及理论热力学信息（范德霍夫焓变）等。GCI技术的商业化产品是Creoptix WAVE系列（2022年初被马尔文帕纳科收购作为旗下Label-Free分子互作分析平台的一员）。 GCI技术具有高灵敏度、分析物的分子量无下限以及捕获快速解离动力学等优势，改进了基于片段的小分子筛选和动力学分析，与无堵塞的流路集成芯片配合使用，加速了药物开发的过程。图1 光栅耦合干涉技术（GCI）示意图2弱相互作用也能得到很好的数据在基于片段的筛选中发现的弱结合物通常是根据亲和力而不是动力学进行排名的，因为它们的解离速率常数kd非常快，这是传统的SPR仪器无法解决的问题。然而，由于具有超快速的流路切换时间，Creoptix WAVE系统可以提供出色的分辨率，在高达10 s-1的解离速率下仍然能够可靠地确定动力学，提供了一个多功能的片段药物筛选和分析平台。使用4PCZ WAVE芯片固定淀粉样纤维蛋白（Amyloid Fibrils），小分子硫黄素（ThT，319 Da）以4种浓度（50 mM ~ 6.25 mM）注入，拟合后显示出10 s-1左右的解离速率常数。图2 淀粉样纤维蛋白与硫黄素的结合分析下图为在PCP WAVE芯片上捕获的6-mer寡核苷酸（1.7 kDa）与其互补的ssDNA结合的传感图，拟合后显示出10 s-1左右的解离速率常数。图3 寡核苷酸与其互补的ssDNA的结合分析3创新的waveRAPID技术加快药物发现的早期阶段对于更快地将新药送到患者手中至关重要。为了满足用户需求，Creoptix推出了测量动力学的新方法。在传统的动力学实验中，分析物以不断增加的浓度被注入，每次注射的持续时间一样。然而，Creoptix创新的waveRAPID （Repeated Analyte Pulses of Increasing Duration）技术通过以不同时长注入单一浓度的分析物，不断增加在芯片表面的脉冲时间来进行动力学分析，该方法免去了浓度梯度的稀释步骤，大大减少了人为稀释误差和实验前的准备时间。图4 waveRAPID与传统动力学的方法比较用waveRAPID和传统的多循环动力学测量小分子化合物FUR（分析物）与碳酸酐酶CAII（配体）的结合。使用WAVEcontrol软件的“Direct Kinetics”分析，两种方法都能提供高度一致的结果。图5 waveRAPID与传统动力学的数据比较使用waveRAPID技术，在18小时内完成了对90个小分子的动力学分析，图中显示的结果为筛选过的具有低统计学误差的速率常数，突出展示了三种不同结合强度的相互作用的传感图和拟合图。图6 小分子药物苗头化合物的waveRAPID动力学筛选结论Conclusion通过Creoptix WAVE所提供的亲和力和动力学信息能够表征药物结合的详细动力学机制，为开发具有高选择性的药物提供了理论基础，使得未来药物设计中的计算和实验更加合理化。提高通量是药物发现过程中经常提到的需求，使用waveRAPID技术大大缩短了总测量时间，在药物发现领域得到了广泛应用。参考文献[1] Kartal O, Andres F, Lai MP, et al. waveRAPID-A Robust Assay for High-Throughput Kinetic Screens with the Creoptix WAVEsystem. SLAS Discov. 2021 26(8): 995-1003.[2] FitzGerald EA, Butko MT, Boronat P, et al. Discovery of fragments inducing conformational effects in dynamic proteins using a second-harmonic generation biosensor. RSC Adv. 2021 11(13): 7527-7537.相关产品WAVE 分子相互作用分析仪WAVE分子相互作用分析仪拥有基于光栅耦合干涉技术（GCI）的光学生物传感器，且具有创新性的微流控技术，实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据，帮助药物和生物科学研究人员加快新药发现和开发的进程。与传统动力学分子互作分析技术相比具有如下优势：无需配置浓度梯度样品10倍于传统分子互作技术分析速度超高灵敏度，捕获快速动力学微流控技术，不堵塞流路点击下载产品手册马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展，我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。

p　　飞秒强激光为在原子时空尺度(阿秒时间与亚埃空间尺度)探测物质微观结构及电子超快动力学提供了重要手段。近日，我国专家在利用飞秒强激光探测原子分子结构及电子超快动力学研究方面取得重要进展。/pp　　飞秒强激光诱导的电离电子波包或可重新返回母离子实并与之发生再散射过程，由再散射引起的高次谐波谱或光电子谱为探测原子分子结构及电子态超快演化提供有效途径。当前，发展时空高分辨的原子分子结构及动力学探测方法为研究领域广泛关注。/pp　　中国科学院武汉物理与数学研究所柳晓军研究员、全威研究员等人与北京应用物理与计算数学研究所陈京研究员、吴勇副研究员等合作，提出一种新的激光诱导非弹性电子衍射方案，并采用这一方案实验测定了电子与惰性气体离子碰撞引起的非弹性散射微分截面。/pp　　据介绍，在这一方案中，专家利用飞秒强激光驱动原子产生的再散射电子波包替代传统电子束，通过电子碰撞的方法对惰性气体母离子结构进行探测。结合武汉物数所前期建成的高分辨电子-离子动量谱仪装置与符合测量方法，他们实验测量了对应于电子-离子碰撞电离过程的光电子二维动量谱，并从中提取出电子与母体离子作用的非弹性散射微分截面，实验结果与扭曲波波恩近似理论计算结果吻合。/pp　　这一方案继承了传统电子衍射方法的超高空间分辨优点，而且具有超高时间分辨能力，为在飞秒乃至阿秒时间尺度研究激光诱导的原子分子超快动力学过程提供了重要手段。相关研究成果近期发表在学术期刊《物理评论快报》上。/p

研究背景与成果生物分子的结构解析与相关生物学功能的关联研究已成为现今生命科学的前沿。生物分子存在多级结构，而其结构复杂度的一个重要因素为分子异构。不同的异构分子（Isomers and isoforms）具有相同的化学式和分子量，但化学结构不同。例如，单糖存在多种异构体，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等；多糖由单糖两两通过糖苷键相互连接组成，导致出现更为复杂的构造异构（分子中原子或原子团互相连接次序不同，Structural or constitutional isomers）和立体异构现象（连 接 次 序 相 同 但 空 间 排 列 不 同，Spatial isomers or stereoisomers）。离子迁移（Ion mobility, IM）与质谱（Mass spectrometry, MS）联用（IM-MS）分析已经发展为生物分子特别是生物大分子结构解析的一种主要手段，并成为质谱仪器发展的主要方向。IM可以区分MS不能区分的异构体或同重素（Isobars），这一独到的特性对生物分子的结构解析研究十分关键，近年来被广泛用于糖结构、脂质结构、蛋白质结构和活性、蛋白质-分子相互作用等研究中。近年来，多种IM 分析方法被纷纷提出，例如迁移时间 DTIMS （Drift time ion mobility spectrometry）、囚禁式 TIMS（Trapped ion mobility spectrometry）、行波 TWIMS（Travelling wave ion mobility spectrometry） 以及非对称场 FAIMS（Field asymmetric ion mobility spectrometry）等。然而，这些技术均基于低E/N场原理（E/N 30 Td，E代表电场场强，N代表中性气体数密度，Td是Townsend数），分离分辨率一般在40-200，不足以解决目前生物分子异构体解析研究的迫切需求。图1. 离子云扫描分析技术的仪器设置、原理和性能表征。（a）Mini β质谱仪器系统。（b）实验装置示意图。（c）离子云扫描技术原理。强迫振动下的两种异构体离子（紫色和蓝色）的离子轨迹。（d）获得的离子云扫描谱图。针对以上难题，清华大学精密仪器系生物医学仪器与应用研究团队向高E/N场寻求突破离子迁移分析低分辨率的局限，提出一种超高场离子云扫描技术，并在Mini β质谱仪器系统（PURSPEC科技(北京)有限公司）上实现迁移分辨率超过10,000的高分辨IM分析，提升较现有技术水平一个数量级以上（图1）。超高场离子云扫描技术采用强迫振荡的物理原理，在超高场（约1×105 Td）条件下实现异构体离子的离子云分离，通过扫描激发振荡电压可以获得异构体离子的高分辨IM谱图。成果优势利用高场离子云扫描分析技术，对四种二糖异构体 （海藻糖、麦芽糖、纤维二糖和乳糖，图2a）开展了结构分析（图2b），并对乳糖和纤维二糖的混合物进行了离子云扫描分析（图2c），并与传统串联质谱分析（图2d）结果对比。从图2d可见，乳糖和纤维二糖具有到相同的碎裂模式，无法通过串联质谱技术加以区分。但这两种异构体可以通过离子云扫描实现完全分离（图2c）。此外，离子云扫描分析技术也展现出优异的定量分析特性（图2e和2f）。图2. 二糖异构体分析。（a）四种二糖异构体及其（b）离子云扫描谱图。乳糖和纤维二糖混合物的（c）离子云扫描谱图和（d）串级质谱分析谱图。（e）两种二糖标准品及（f）混合物的定量分析结果。离子云扫描技术对各类生物分子异构体具有普遍适用性。如图3所示，该技术同样可分辨脂质和多肽分子异构体。研究工作中，离子云扫描方法展现出多种优点，如分析部件结构简单、操作方便、具有强大的时间/空间串级质谱能力等，可以方便地与多类质量分析器联用，用于设计混合型串联分析质谱仪器，在生物分子复杂结构解析上展现出较好的应用前景。图3. 脂质与多肽异构体分析。（a）脂质异构方式示意图。各种脂质异构体的离子云扫描谱图：（b）sn异构、（c）碳碳双键位置异构和（d）双键顺反异构。（e）多肽的不同翻译后修饰类型及其异构方式示意图。不同翻译后修饰类型的多肽异构体离子云扫描谱图：（f）甲基化、（g）乙酰化和（h）磷酸化。本研究由国家自然科学基金项目和清华大学精准医学科研项目资助。论文第一作者为清华大学精仪系周晓煜副教授，通讯作者为欧阳证教授，其他作者还包括精仪系博士生王卓凡和范菁津，第一完成单位为清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室。这项研究也得到了清华大学化学系瑕瑜教授、精仪系马潇潇副教授与张文鹏助理教授的大力帮助。

近期政策利好消息推动国内高校、科研院所纷纷启动仪器设备采购工作。自10月8日以来清华大学、北京大学、复旦大学等21所高校分别发布了各自的仪器采购意向，据仪器信息网最新统计(截至10月27日)，总意向金额累计超过180亿元。位居榜首的是中山大学，采购总预算超50亿元。紧随其后的是中南大学，采购总预算超41亿元，北京化工大学仪器采购总预算达10.8亿元，排名第三。分子互作仪作为研究分子间相互作用的重要工具，在生命科学、临床医学、食品安全、环境检测和药物筛选及相关药物动力学检测等研究中发挥了重要作用，自然成为本次高校实验室设备更新换代的主要目标之一。截至10月27日，复旦、浙大等15所高校发布了分子互作分析仪的采购意向，总意向金额累计超过1.3亿元。中山大学以采购总预算2553.03万元位居高校榜首，意向采购数量高达9套（台）。其次是北京化工大学，采购总预算达1580万元，而华南理工大学以1390万元采购预算摘得探花。另外，中南大学于10月16日发布了中南大学湘雅医学院分子生物学平台采购项目，预算金额为15407.万元，其中包含2套生物分子相互作用分析系统。15所高校意向采购分子互作分析仪项目详情如下：序号采购项目名称采购需求概况预算金额(万元)中山大学1分子相互作用仪详情链接 4002微量热泳动分子互作仪详情链接 2403高通量生物分子相互作用分析仪详情链接 3004化学学院分子相互作用分析仪采购项目详情链接 1705中山医学院生物分子相互作用系统采购详情链接 2986高灵敏度分子相互作用仪详情链接 5107分子相互作用仪详情链接 3008高通量分子相互作用分析仪详情链接 0.039药学院（深圳）高灵敏度分子相互作用仪详情链接 335共计2553.03北京化工大学1高精尖实验室非标记生物分子互作分析仪项目详情 3402定量合成生物育种交叉学科平台非标记生物分子互作分析仪项目详情 3403生物大分子相互作用仪项目详情 5004ForteBio Octet Red96e分子相互作用分析仪（BLI）项目详情 400共计1580华南理工大学1生物分子相互作用系统详见项目详情 3002高通量生物分子相互作用分析系统详见项目详情 4103生物分子相互作用分析系统293详见项目详情 2934高通量生物分子相互作用分析系统详见项目详情 450共计1453复旦大学1超灵敏高通量无标记筛选仪详见项目详情 4002表面等离子共振生物分子互作分析系统详见项目详情 3203单分子荧光分子互作分析与成像系统详见项目详情 670共计1390浙江大学1分子互作系统详情链接 3502生物大分子互作仪详情链接 4153分子互作检测仪详情链接 380共计1145山东大学1高通量分子相互作用分析仪详情链接 3902细胞原位分子互作动态分析系统详情链接 4303高灵敏生物分子相互作用检测系统详情链接 290共计1110中国药科大学1中国药科大学分子互作分析仪项目详情链接 5002中国药科大学分子相互作用分析仪项目详情链接 450共计950北京理工大学1高通量分子间相互作用筛选仪详见项目详情 2802分析测试中心蛋白及活性分子作用研究高清分析系统采购项目详见项目详情 460共计740中南大学1中南大学湘雅医学院分子生物学平台采购项目(2套分子互作分析仪)详情链接 15407兰州大学1第一第二临床医学院西部高发肿瘤诊疗创新平台建设项目-表面等离子体共振（SPR分子互作仪）详情链接 3202草地农业科技学院微流控毛细管生物大分子分析仪设备采购项目详情链接 108共计428南京农业大学1多功能微量热泳动分子互作仪（MST）详情链接 2052细胞裂解液分子互作仪检测系统详情链接 180共计385东北师范大学1SPR生物分子相互作用仪详见项目详情 380吉林大学1多功能分子互作分析系统详情链接 280江南大学1生物分子相互作用分析系统详情链接 160四川大学1分子间相互作用仪详见项目详情 150为了能够帮助大家轻松入门，快速了解分子互作市场概况和技术流派，仪器信息网特别组织策划“分子互作分析技术”专题(点击查看)。

高温、高压和快速反应相关的高能反应系统常常依赖于吸收光谱学进行反应动力学基础研究及在线监控。对于这样的端环境，高带宽的吸收光谱测量可以为非平衡环境中的物质形成、温度测量和量子态种群的研究提供丰富的信息。通常此类反应时间短，且经常伴随复杂的热化学反应，因此在高带宽基础上，光谱测量速度至关重要。然而在如此端的条件下直接进行快速光谱测量是一个具挑战的技术难题。现有的宽带测量技术，例如傅立叶变换红外光谱仪或快速调谐的宽扫描外腔量子联激光光谱，虽然能提供令人满意的光谱覆盖范围，达到宽光谱的测量要求，但由于其原理上低时间分辨率的特点，无法达到快速测量的目的。通常，快速测量解决方法是使用一系列激光测量系统在特定范围波长下获取物质的光谱信息，然后组合形成混合的光谱信息。这种方法虽然可以较快速地实现光谱测量，但其所能提供的频谱信息十分有限，限制了其在相关高能反应系统体系下进行反应动力学研究的应用。针对这一技术难题，IRsweep公司基于快速发展的量子联激光（QCL）双频率梳技术开发了红外固态快速双光梳红外光谱仪 (DCS)。DCS突破了传统傅里叶红外光谱仪受其工作原理和光源限制所带来的时间分辨率低、高的分辨率下信噪比低、红外透射方法难以测量厚度大及毫米尺度的样品等缺点。可同时满足高测量速度（微秒时间分辨率， 1 μs）、高光谱分辨率（3x10-4 cm-1）和宽光谱范围的要求，能够成功用于高温、高压、快速反应的端条件下的快速红外光谱研究。因此，该双光梳光谱仪在相关应用和文献报道中引起了研究者的广泛关注。近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）为我们演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了一种剧烈的丙炔氧化化学反应 （图1）。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C3H4 / 18％O2的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱（图2）。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μs的时间分辨率（理论时间分辨率 2 μs）。同时，作者使用另一套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μs时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学（图3），DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收特征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细特征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显优势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的一致性（图4）。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进一步提升。 随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。图1 高能反应系统实验装置示意图A：QCL双光梳快速红外光谱系统（DCS）包括相应的探测器；B：立的ICL激光系统用于探测p-C3H4反应；C：立的ICL激光探测系统，用于探测反应中水的变化 图2 2％ p-C3H4 / 18％ O2/ 80% Ar 在1225 K，2.8 大气压条件下丙炔氧化反应动力学研究结果（a）测量和模拟反应的热力学条件；（b）DCS测量的吸收光谱随时间的变化关系。 白色虚线区域表示具有高信噪比的两个区域 图3 丙炔氧化反应动力学DCS研究结果（ 1215 cm-1-1225 cm-1）图4 p-C3H4 / Ar在 1120 K、3大气压条件下的高温扫描QCL激光（ICL, 灰色）和DCS（蓝色）光谱对比 参考文献：[1] Nicolas H. Pinkowski et al., Dual-comb spectroscopy for high-temperature reaction kinetics, 2020, Meas. Sci. Technol. 31 055501, https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab6ecc.

在绿色入射激光的激发下，处于STM纳腔中的卟啉分子受到高度局域且增强的等离激元光的强烈影响，使得分子的振动指纹信息可以通过拉曼散射光进行高分辨成像。　　记者从中国科学技术大学了解到，该校的科学家们在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。国际权威学术期刊《自然》杂志于6月6日在线发表了这项成果。世界著名纳米光子学专家Atkin教授和Raschke教授在同期杂志的《新闻与观点》栏目以《光学光谱探测挺进分子内部》为题撰文评述了这一研究成果。《自然》三位审稿人盛赞这项工作&ldquo 打破了所有的纪录，是该领域创建以来的最大进展&rdquo ，&ldquo 是该领域迄今质量最高的顶级工作，开辟了该领域的一片新天地&rdquo ，&ldquo 是一项设计精妙的实验观测与理论模拟相结合的意义重大的工作&rdquo 。　　这一成果是由该校微尺度物质科学国家实验室侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组完成的，博士生张瑞、张尧为论文共同第一作者。　　光的频率在散射后会发生变化，而频率的变化情况取决于散射物质的特性，这是物理学上获得诺贝尔奖的著名的&ldquo 拉曼散射&rdquo 。&ldquo 拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息，不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此，正如通过人的指纹可以识别人的身份一样，拉曼光谱的谱形也就成为科技工作者识别不同分子的&lsquo 指纹&rsquo 光谱。&rdquo 论文通讯作者之一的董振超教授介绍说，拉曼光谱已经成为物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。　　上世纪70年代以来，随着表面增强拉曼散射技术，特别是针尖增强拉曼散射(TERS)技术的发展，光谱探测的灵敏度以及拉曼成像的分辨率都有了极大提高。&ldquo 迄今，科学家们已将TERS测量的最佳空间成像分辨率发展到几个纳米的水平，但这显然还不适合于对单个分子进行化学识别成像。&rdquo 董振超说。　　微尺度实验室单分子科学团队多年来一直致力于自主研制科研装备，发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统。他们利用针尖与衬底之间形成的纳腔等离激元&ldquo 天线&rdquo 的宽频、局域与增强特性，通过与入射光激发和分子拉曼光子发射发生双重共振的频谱匹配调控，实现了亚纳米分辨的单个卟啉分子的拉曼光谱成像，使化学识别的分辨率达到前所未有的0.5纳米，可识别分子内部的结构和分子在表面上的吸附构型。　　&ldquo 可以说，在任何需要在分子尺度上对材料的成分和结构进行识别的领域，该项研究成果都有很大的用途。&rdquo 董振超说，这项研究对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。

明亮的实验室里，约两台电脑主机般大小的桌面式荧光相关光谱单分子分析仪，正快速地分析着从复旦大学寄来的样品。大约1周后，样品的分析数据就会发回给学校，一段科研合作就此完成。近年来，类似的合作不断在广东中科奥辉科技有限公司内进行着，除了为高校研究院提供分析测试服务外，在以创始人黄韶辉博士为核心的科研队伍的共同努力下，公司自主研发的桌面式荧光相关光谱单分子分析仪（全球首创）还卖进了美国顶尖的研究机构，并多次获广东省高新技术产品认定、入选中科院首批国产仪器推荐目录。2021年，凭借强劲的“创新”势头，该企业入选首批中山市专精特新培育企业名单。广东中科奥辉有限公司拥有光学、电子、软件、机械、计算机、测试计量、生物物理、生物化学等多学科专业技术人员组成的研发团队总计15人。■体格小功能大 将国际领先科研成果产业化黄韶辉祖籍中山小榄镇，在国外生活30多年，在美国康奈尔大学完成了博士后研究，是中国科学院引进的杰出技术人才。2017年，被中山投资经贸洽谈会暨中山人才节所吸引，黄韶辉回到中山，于翠亨新区中瑞（欧）工业园健康医药示范区成立了广东中科奥辉科技有限公司，希望将国际领先的科研成果快速产业化。很快，他的愿望成为了现实。公司成立数月，团队便研发出了世界上第一款双通道桌面式荧光相关光谱单分子分析仪，并将其产业化。这种荧光相关光谱单分子技术，可实现单分子分辨率对微量（＜5微升）溶液样品中的分子特性（浓度、大小、相互作用等）进行快速（数秒至数分钟）定量分析，在科学研究、药物开发、医疗检测、环境监测等领域具有广泛的应用前景。“别看它小小一台，每台的价值可达上百万元。”黄韶辉介绍，目前这款仪器在市场上的竞争对手非常少，因为它克服了国际上现有设备操作复杂、费用贵、不可移动、体积大等问题。“传统的设备单是一个放置高精度仪器的光学平台就有数吨重，而整个桌面荧光相关光谱单分子分析仪仅有20公斤重，价格仅为传统设备的四分之一甚至八分之一。”黄韶辉说。■市场环境变化 政策红利助企业站稳脚跟目前，企业已与国内多所高校如北京大学、清华大学、澳门大学等形成了产学研合作模式，在2021年全球生命科学领域排名前十的大学/机构中，他们的客户便有3家。黄韶辉认为，企业之所以能在短短几年内在业内打响名号，一定程度上得益于市场环境的变化。在过去，90%的国内高端科学研究设备都是依靠进口，自中美贸易战发生后，许多“卡脖子”技术对国内发展造成了重大影响，形势便发生了改变，国产的高端科研设备也随之崛起。“近年来，国家也加大了对科学研究、精密仪器制造等重点行业的支持，北京、杭州、中山等地方政府也相继出台了政策，尤其是翠亨新区，在全市的扶持基础上，又针对高端精密仪器制造产业出台了配套的政策，在这种空前的重视下，我们才能快速在市场上站稳脚跟。”黄韶辉说。此外，企业对科研投入的重视也是提高竞争力的有力手段。目前，该公司拥有光学、电子、软件、机械、计算机、测试计量、生物物理、生物化学等多学科专业技术人员组成的研发团队总计15人，其中研究生及中级职称以上学历11人。“我们每年投入到研发领域的资金占企业收入的30%，这样的力度在企业中是极为少见的。”黄韶辉说。■克服产品化难点 成立平台服务其他企业为什么精密仪器制造会成为“卡脖子”技术？黄韶辉认为，也许在老百姓眼里，国家缺乏技术人才是主要的原因，但实际上国家既不缺技术人才，也不缺市场，缺的是能把技术变成产品的综合性人才。“做研究跟做产品还是有很大区别的，做研究只要结果成功就行了，产品却要满足不同客户以及不同场景的需求。”他举例说，公司做出来的第一台样机在运去美国参展前曾做了很多次测试，比如模拟运输过程中的震动，但事实上到达展会时仍然出现了问题，“所以把实验室技术变成商品并没有那么简单”。此外，由于桌面式荧光相关光谱单分子分析仪属于全球首创，并没有现成的生产经验和生产设备能使用，所以绝大多数的核心部件都是由中科奥辉自主设计、加工、生产的。经过多年的探索，企业已经形成了完整的研发生产线，在政府的资金支持下，这里还成立了中山市高端医疗器械及科研设备工程技术研究中心、医疗器械与科研设备公共技术服务平台，为其他有精密仪器制造需求的企业提供多种公共服务功能，如设计加工、技术开发、检验测试、技术咨询等。■探索医疗检测领域 盼望享受“首台套”政策支持“科学技术是促进国家发展的强大动力，而基础科学研究设备则是支持科技发展的重要工具。”黄韶辉博士认为，虽然目前在人才、成本、市场、供应链方面还存在着一些问题，但随着国家的日益重视，高端精密仪器制造产业必将迎来一片蓝海。未来，企业计划在医疗检测方面下苦功，将荧光相关光谱单分子分析技术运用至病毒核酸检测、癌症肿瘤标记物的检测等领域。他希望，未来政府能进一步加大对产业的扶持，如落实更具有吸引力的高端研究人才、产业技术人才及管理人才的政策；加强高端仪器产业的配套公共服务设施建设（比如，工程中心、测试中心、认证中心、法律咨询、投融资及配套生活设施等）；科研仪器也能享有与工业仪器类似的“首台套”支持政策等。这将更好地促进国产高端精密仪器制造行业的发展。

目前，全球信息技术正跨入以量子效应为特征的&ldquo 后摩尔&rdquo 时代。单分子尺度体系具有丰富的功能结构和独特的量子性质，将成为量子计算和信息技术物质载体的最佳选择之一。　　十余年来，中科院院士、中国科学技术大学教授侯建国领衔的&ldquo 单分子尺度的量子调控研究集体&rdquo 对单分子尺度体系进行不断的探索，取得了一批重要创新成果，并由此获得2014年度中科院杰出科技成就奖。　　领先国际水平　　单分子尺度量子调控研究是国家量子调控科学领域的重大科学问题和需求。近年来，该研究集体进一步发展和提升了单分子尺度量子态的探测、操纵及调控技术，率先实现了国际上最高水平的亚纳米分辨的单分子拉曼成像。　　&ldquo 2013年，我们在单分子化学识别方面取得重大突破，实现了亚纳米分辨的单分子拉曼成像。该工作在《自然》杂志上发表后，立即引起国际科技界的广泛关注。&rdquo 中国科学技术大学教授杨金龙在接受《中国科学报》记者采访时表示。　　&ldquo 我们通过技术上的创新和概念上的突破，将非线性效应融入到常规的针尖增强拉曼散射过程中，从而大大提高了拉曼信号的探测灵敏度和空间分辨能力，将光学光谱探测推进到前所未有的亚分子亚纳米水平，使单分子尺度的化学识别成为现实。&rdquo 中国科学技术大学教授董振超说。　　团队成员之一、中国科学技术大学教授王兵表示，尽管科学发展进程非常快，但他们在拉曼成像方面取得的成绩迄今仍保持着世界纪录。　　此外，该集体还利用单分子选键化学实现了单分子磁性自旋态控制 成功设计并实现具有多重功能集成的单分子器件 利用纳腔等离激元共振实现了单分子电致发光 揭示出氧化物表面光催化分解水的微观机制等。　　团队建设尤为重要　　&ldquo 我们能取得现在的成绩，离不开团队的长期密切合作。&rdquo 杨金龙表示，单分子尺度体系的研究并不是一项短平快的研究，这个&ldquo 硬骨头&rdquo 需要很多人一起慢慢地&ldquo 啃&rdquo 。　　中国科学技术大学单分子尺度的量子调控研究集体由侯建国(实验)和杨金龙(理论)领衔，一共10位成员组成。&ldquo 团队合作对于整个研究获得新突破是非常重要的，协作是全方位的，贯穿了整个团队发展的始终。每一次新的发现，都是整个团队共同协作和努力的结果。&rdquo 王兵说。　　其中一位团队成员告诉记者，每次新加入的成员都会带来新的思路，团队建设实际上也是一个逐渐积累和发展，然后不断提升创新研究能力的过程。　　在董振超看来，团队的支持对自己的科研工作非常重要。&ldquo 在学术上，我们经常进行热烈的探讨和争辩，有时甚至争论得面红耳赤，大家都在试图攻击对方的弱点。待这些弱点被攻克后，课题研究自然也就往前迈进了一步。&rdquo 　　&ldquo 我们的团队研究有两个最鲜明的特色：一个是实验和理论紧密结合，因为量子里面有很多实验现象需要理论支撑 第二个是多学科交叉，包括物理、化学、电子、光学、生物等，这样才能有效促成技术的创新集成和知识的融会贯通。&rdquo 董振超说。　　应用前景广阔　　&ldquo 目前，我们的研究尚属于基础研究阶段。&rdquo 杨金龙表示，团队成员并不满足于现在的进步，会一直探究下去。　　&ldquo 科学的魅力在于对未知的探索。&rdquo 董振超说，当你朝着某个方向努力，但作出来的结果与原来的想象和理论不一样时，就会出现新的信息，这样会反过来促进对一些现象新的理解，进而推动科研向前发展。　　该团队一位研究人员表示，他们的目的是深刻理解和有效调控分子尺度上的量子行为。目前的研究离真正的应用还有一段距离，但是研究课题都是瞄准未来的能源、信息、生物等前沿领域，旨在为这些未来技术提供基本信息和科学依据。　　&ldquo 比如单分子拉曼成像技术，其最主要的优点是能把微观世界里相邻分子的成分和结构&lsquo 看&rsquo 出来，这在材料科学、纳米催化、分子纳米技术、生物技术等领域可能都有很重要的应用前景。&rdquo 董振超介绍说。　　&ldquo 在生命科学领域，拉曼成像的应用有可能提高疾病的早期检测技术水平。比如现有技术只能检测出已达到一定量的癌细胞，如果能事先对生命体作单分子检测，就能在癌变细胞极少的情况下将其检测出来，这对癌症早期治疗意义重大。&rdquo 杨金龙表示。　　&ldquo 在研究过程中，我们一方面从科学角度出发，另一方面也从国家整体需求出发，在进行科学探索的同时，关注国家战略方向。&rdquo 王兵说。

生物分子的结构解析与相关生物学功能的关联研究已成为现今生命科学的前沿。生物分子存在多级结构，而其结构复杂度的一个重要因素为分子异构。不同的异构分子(Isomers and isoforms)具有相同的化学式和分子量，但化学结构不同。例如，单糖存在多种异构体，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等 多糖由单糖两两通过糖苷键相互连接组成，导致出现更为复杂的构造异构(分子中原子或原子团互相连接次序不同，Structural or constitutional isomers)和立体异构现象(连 接 次 序 相 同 但 空 间 排 列 不 同，Spatial isomers or stereoisomers)。　　离子迁移(Ion mobility, IM)与质谱(Mass spectrometry, MS)联用(IM-MS)分析已经发展为生物分子特别是生物大分子结构解析的一种主要手段，并成为质谱仪器发展的主要方向。IM可以区分MS不能区分的异构体或同重素(Isobars)，这一独到的特性对生物分子的结构解析研究十分关键，近年来被广泛用于糖结构、脂质结构、蛋白质结构和活性、蛋白质-分子相互作用等研究中。近年来，多种IM分析方法被纷纷提出，例如迁移时间DTIMS(Drift time ion mobility spectrometry)、囚禁式TIMS(Trapped ion mobility spectrometry)、行波TWIMS(Travelling wave ion mobility spectrometry)以及非对称场FAIMS(Field asymmetric ion mobility spectrometry)等。然而，这些技术均基于低E/N场原理(E/N 30 Td，E代表电场场强，N代表中性气体数密度，Td是Townsend数)，分离分辨率一般在40-200，不足以解决目前生物分子异构体解析研究的迫切需求。　　针对以上难题，清华大学精密仪器系生物医学仪器与应用研究团队向高E/N场寻求突破离子迁移分析低分辨率的局限，提出一种超高场离子云扫描技术，并在Mini β质谱仪器系统(PURSPEC科技(北京)有限公司)上实现迁移分辨率超过10,000的高分辨IM分析，提升较现有技术水平一个数量级以上(图1)。超高场离子云扫描技术采用强迫振荡的物理原理，在超高场(约1×105Td)条件下实现异构体离子的离子云分离，通过扫描激发振荡电压可以获得异构体离子的高分辨IM谱图。　　　　图1.离子云扫描分析技术的仪器设置、原理和性能表征。(a)Mini β质谱仪器系统。(b)实验装置示意图。(c)离子云扫描技术原理。强迫振动下的两种异构体离子(紫色和蓝色)的离子轨迹。(d)获得的离子云扫描谱图　　利用高场离子云扫描分析技术，对四种二糖异构体(海藻糖、麦芽糖、纤维二糖和乳糖，图2a)开展了结构分析(图2b)，并对乳糖和纤维二糖的混合物进行了离子云扫描分析(图2c)，并与传统串联质谱分析(图2d)结果对比。从图2d可见，乳糖和纤维二糖具有到相同的碎裂模式，无法通过串联质谱技术加以区分。但这两种异构体可以通过离子云扫描实现完全分离(图2c)。此外，离子云扫描分析技术也展现出优异的定量分析特性(图2e和2f)。　　　　图2. 二糖异构体分析。(a)四种二糖异构体及其(b)离子云扫描谱图。乳糖和纤维二糖混合物的(c)离子云扫描谱图和(d)串级质谱分析谱图。(e)两种二糖标准品及(f)混合物的定量分析结果　　图3.脂质与多肽异构体分析。(a)脂质异构方式示意图。各种脂质异构体的离子云扫描谱图：(b)sn异构、(c)碳碳双键位置异构和(d)双键顺反异构。(e)多肽的不同翻译后修饰类型及其异构方式示意图。不同翻译后修饰类型的多肽异构体离子云扫描谱图：(f)甲基化、(g)乙酰化和(h)磷酸化　　离子云扫描技术对各类生物分子异构体具有普遍适用性。如图3所示，该技术同样可分辨脂质和多肽分子异构体。研究工作中，离子云扫描方法展现出多种优点，如分析部件结构简单、操作方便、具有强大的时间/空间串级质谱能力等，可以方便地与多类质量分析器联用，用于设计混合型串联分析质谱仪器，在生物分子复杂结构解析上展现出较好的应用前景。　　该研究成果近日以“超高场离子云扫描技术实现高分辨生物分子异构体分析研究”(High-Resolution Separation of Bioisomers Using Ion Cloud Profiling)为题发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。　　论文第一作者为清华大学精仪系周晓煜副教授，通讯作者为欧阳证教授，其他作者还包括精仪系2020级博士生王卓凡和范菁津，第一完成单位为清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室。研究得到了清华大学化学系瑕瑜教授、精仪系马潇潇副教授与张文鹏助理教授的大力帮助。该研究由国家自然科学基金项目和清华大学精准医学科研项目资助。　　论文链接：　　https://www.nature.com/articles/s41467-023-37281-7

三中全会部署深化科技体制改革　　11月9日至12日，党的十八届三中全会召开，会议把深化科技体制改革作为全面深化改革的重要内容进行系统部署。会议通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》明确提出深化科技体制改革、加强知识产权运用和保护、整合科技规划和资源、改革院士遴选和管理体制等。　　三中全会关于科技体制改革的部署，既体现了与以往改革思路的继承发展，对实践中先行先试的经验予以肯定，又结合经济领域改革的大方向，突出了今后一个时期改革的重点领域和环节，为实施创新驱动发展战略、建设创新型国家提供了重要的制度设计。　　&ldquo 嫦娥三号&rdquo 实现月面软着陆　　12月14日21时11分，&ldquo 嫦娥三号&rdquo 在月球正面的虹湾以东地区实现软着陆。这将开创人类月球探测史的多项&ldquo 首次&rdquo 。月面软着陆就位探测与月球车巡视勘察二者同时进行并有机结合，将获得比以前更有意义的探测成果 在国际上首次利用测月雷达实测月壤厚度和月壳岩石结构 首次在软着陆地点利用数据转发器精确测定地月间距离，进行月球动力学研究 首次开展日地空间和太阳系外天体的月基甚低频射电干涉观测，进行太阳射电爆发与空间粒子流、光千米波辐射&hellip &hellip 　　运-20大型运输机首飞成功　　1月26日，我国自主发展的运-20大型运输机首次试飞取得圆满成功。运-20是中国研制的最大的飞机，其成功标志着中国跻身世界大飞机国家。　　该型飞机是我国依靠自己的力量研制的一种大型、多用途运输机，可在复杂气象条件下执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。运-20大型运输机的首飞成功，对于推进我国经济和国防现代化建设，应对抢险救灾、人道主义援助等紧急情况，具有重要意义。该型飞机首飞后将按计划继续开展相关试验和试飞工作。　　&ldquo 天河&rdquo 超级计算机再夺冠　　6月中旬，在德国莱比锡&ldquo 2013国际超级计算大会&rdquo 上，中国天河二号超级计算机跃居第41届世界超级计算机500强排名榜首。其峰值计算速度达每秒5.49亿亿次、持续计算速度达每秒3.39亿亿次。这是继2010年天河一号首次夺冠之后，中国超级计算机再次夺冠。　　天河二号超级计算机系统内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦。据天河二号工程副总指挥李楠研究员介绍，天河二号运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算1000年，其存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册。较之上届&ldquo 状元&rdquo 美国&ldquo 泰坦&rdquo 超级计算机，天河二号计算速度是它的2倍，计算密度是它的2.5倍，能效比相当。　　神十进行载人航天应用性飞行　　6月26日，神舟十号载人飞船返回舱在预定区域安全着陆，航天员健康出舱，天宫一号与神舟十号载人飞行任务取得圆满成功。神舟十号开创中国载人航天应用性飞行的先河。　　此次任务的主要目的有4个：　　一是发射神舟十号飞船，为天宫一号目标飞行器在轨运营提供人员和物资天地往返运输服务，进一步考核交会对接技术和载人天地往返运输系统的性能 　　二是进一步考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力，以及航天员执行飞行任务的能力 　　三是进行航天员空间环境适应性和空间操作工效研究，开展空间科学实验和航天器在轨维修等试验，首次开展我国航天员太空授课活动 　　四是进一步考核工程各系统执行飞行任务的功能、性能和系统间协调性。　　首次测到量子反常霍尔效应　　由清华大学薛其坤院士领衔的团队从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，这是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。该成果于北京时间3月15日在《科学》杂志在线发表。　　美国科学家霍尔曾发现霍尔效应和反常霍尔效应。在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，电子的运动轨迹将产生偏转，从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压，这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。而在磁性材料中不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。其美妙之处是不需要任何外加磁场，这将推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术进步的进程。　　体细胞重编程技术重大突破　　8月，北京大学研究团队，成功将体细胞制成多潜能性干细胞。此前，通过借助卵母细胞进行细胞核移植或使用导入外源基因的方法，哺乳动物体细胞被证明可以进行&ldquo 重编程&rdquo 获得&ldquo 多潜能性&rdquo 。邓宏魁团队的方法则更简单和安全。　　该成果将为未来细胞治疗及器官移植提供理想的细胞来源，极大推动人类&ldquo 克隆&rdquo 组织和器官治疗疾病的医学研究。这一重大发现有助于人们更好地理解细胞命运决定和细胞命运转变的机制，使人类未来有可能通过使用小分子化合物的方法，直接在体内改变细胞命运。　　制出人感染H7N9禽流感病毒疫苗株　　10月26日，我国科学家宣布成功研发出人感染H7N9禽流感病毒疫苗株，改变了我国流感疫苗株需由外国提供的历史，为及时应对新型流感疫情提供了有力的技术支撑。　　目前，该病毒疫苗种子株已通过中国医学科学院医学实验动物研究所新药安全评价研究中心的安全性雪貂评价实验。检测结果显示，该病毒疫苗株各项基数指标均符合流感病毒疫苗株的要求。　　该成果的领衔者、中国工程院院士李兰娟介绍，课题组于4月3日收到H7N9病例咽拭子样本，并成功分离获得一株H7N9禽流感病毒。随后，联合课题组采用国际通行的流感疫苗种子株制备方法，通过反向遗传技术，以PR8质粒为病毒骨架，与自行分离的病毒株进行基因重排，并成功研制出H7N9流感疫苗种子株。　　实现世界最高分辨率单分子拉曼成像　　6月，中国科学家在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。国际权威学术期刊《自然》杂志于6月6日在线发表了这项成果。　　光的频率在散射后会发生变化，而频率的变化情况取决于散射物质的特性，这是物理学上获得诺贝尔奖的著名的&ldquo 拉曼散射&rdquo 。&ldquo 拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息，不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此，正如通过人的指纹可以识别人的身份一样，拉曼光谱的谱形也就成为科技工作者识别不同分子的&lsquo 指纹&rsquo 光谱。&rdquo 这项研究对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值。　　4G牌照发放助力信息消费升级　　12月， 工信部向中国移动、中国电信和中国联通颁发了4G牌照。此举预示我国进入到一个全新的通信时代，将对包括用户网速、语音通话、移动互联网、电子商务、智慧城市等带来深远影响。据预计，到2014年，4G手机在国内市场的销量会接近1亿部，并拉动15%的消费需求。　　工信部向三大电信运营商颁发了LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)经营许可。此次4G牌照的发放打破了电信和联通对于固网牌照的垄断，实现了三大运营商固网+移动的格局。

Vasco Kin原位时间分辨纳米粒度分析是新一代动态光散射纳米粒度分析仪，通过远程光学探头，进行原位非接触测量和反应动力学，用于监测纳米颗粒的合成、团聚或悬浮液稳定性的研究或监测。常用于实时纳米颗粒合成过程监控, 核反应堆内现场测量，与其它粒度特性测量仪器联用(如光谱仪、SAXS等)。粒度测量范围 : 0.5nm 到 10μm背向动态光散射原理，实时远程非接触测量监测纳米颗粒合成过程；监测整个过程的粒度变化情况，有助于稳定性研究全自动非接触测量：能穿透玻璃和塑料针管，测定包装物及反应釜中的粒度分布和随时间的变化适用样品浓度：0.1ppm-40%（w/v）时间分辨: DLS的分辨率为0.2s，用于动力学监测随时间变化的粒度分布彩色地形图“时间切片”功能：用户对测试后数据可进行任意时间段内的粒度分析样品前处理：无需样品前处理，直接测试硬件规格（核心单元）：1. 激光源： 高稳定性激光二极管（可选蓝光和绿光）2. 探测器： 无伪影雪崩光电二极管（APD）3. 计算设备： 内嵌专用电脑4. 数据处理： NanoKin 相关和分析软件5. 典型测量时间：最快200ms。测量时间由样品和测量设置决定6. 操作条件/存储条件：15℃ ~ 40℃ / -10℃ ~ 50℃ – 非冷凝相对湿度 70% 7. 尺寸/重量： 220 x 220 x 64 mm (上半部分) / 2.5 kg 220 x 220 x 48 mm (下半部分) / 2.8 kgNano Kin™ 软件的主要特点： - 三个层级登录配置文件：管理员、专家、操作员 - 运行模式：包括测量、模拟、后分析（导入） - 直观导航（顺序） - 时间切片和动力学模式：独特的技术，允许监测快速动力学和/或准确的再现性测量（时间分辨率高达200毫秒）。 - 可读数据和绘图： - 动态导出数据/绘图（右键单击到剪贴板） - 报告文件格式：.pdf或.rtf（兼容writer软件） - 反转算法：- CUMULANTS 累积量算法：用于具有单分散趋势的单峰样品 - PADE-LAPLACE算法（专有）：多峰样品的离散数学方法。 - 稀疏贝叶斯学习算法（SBL；专有）：多峰样品的连续分布数学方法。对于所期望的分布斜率不需要先验知识，正则化参数自学习概率计算模块。创新点：VASCO 原位在线纳米粒度分析仪是基于光纤动态光散射（DLS）技术的纳米级悬浮和胶体特性的独特表征仪器。监测纳米颗粒合成，团聚或悬浮体系稳定性研究，帮助您实时分析样品动力学。独特的“时间切片” 功能允许VASCO KinTM 用户对测试后的数据进行任意时间段内的粒径分析。用户可以获得所选时间尺度的相应的相关图和粒度分布。稳频激光光源，雪崩光电二极管（APD）探测器；可直接测量亚纳米样品（如蛋白质），无需稀释，测量精度高 。Vasco Kin原位时间分辨纳米粒度分析仪

近日，中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮和厦门大学副教授陈鑫团队借助单分子定位超分辨成像技术“随机光学重建显微镜（STORM）”，首次揭示了“坏死小体”在细胞中的组织结构特征及其对细胞死亡的决定作用，为人类相关疾病治疗干预提供了新思路。相关论文已在《自然细胞生物学》上发表。超清成像技术让推论“眼见为实”细胞是生命体的基本功能单元，而决定细胞命运的关键一环是细胞的程序性死亡。在细胞程序性死亡中，有一种形式叫“坏死样凋亡”，其中起决定作用的一个重要信号处理枢纽就是“坏死小体”复合物。“坏死小体”在死亡细胞中的结构究竟如何？“坏死小体”如何精准发力决定细胞死亡命运？这些涉及多个核心分子（RIP1/RIP3/MLKL）的招募激活和信号放大/转变等复杂过程。由于细胞体尺寸非常微小，例如哺乳动物细胞一般在几十微米，要观察到其内部“坏死小体”的精准调控机制难度可想而知。在此前的研究中，科学家曾借助常规共聚焦荧光显微镜，观察到细胞死亡过程会产生大小不等的“坏死小体”点状信号，提示了该信号枢纽很可能存在动态组装过程。但“坏死小体”在细胞中是如何精准处理复杂信号，进而决定细胞死亡的始终是一个未解的谜团。韩家淮院士和陈鑫团队借助于蓬勃发展的超分辨成像技术，尝试了多种目前较成熟的技术流派，最终找到了精准观察“坏死小体”运行机制的利器——单分子定位超分辨成像技术（STORM）。研究人员通过对STORM成像全流程进行细致优化，在生物样本上实现了优于常规共聚焦显微镜10倍以上的分辨率（13—18纳米定位精度）。这些技术的提升使许多原本看不见、看不清的研究对象变得清晰明朗，让原来靠推测得到的结论“眼见为实”。“坏死小体”这样杀死细胞在历时8年的研究中，团队成员成功观察到死亡细胞中的“坏死小体”由初始点团样结构演化为直径约50纳米，长度约200—600纳米的规则棒状结构的组装模式，并且在该规则棒状结构中呈现出明显的由RIP1/RIP3组成的马赛克状分布。进一步的观察研究发现，只有马赛克状分布中的RIP3区域满足一定的尺度要求（如四聚体及以上），才能有效地诱导下游效应分子MLKL发生多聚化，进而靶向细胞膜导致细胞死亡发生。同时，通过抑制关键因子RIP1的激酶活性可以阻碍“坏死小体”的有序马赛克样棒状结构的产生，从而抑制细胞死亡。此外，RIP3激酶活性缺失导致的细胞死亡模式转变也有赖于该结构中的RIP1多聚化程度，这提示了团队发现的“坏死小体”马赛克样组织结构很可能是细胞内控制死亡方式的信号选择模块。“该结果在细胞原位揭示了关键信号枢纽纳米尺度上的组织特性及其对信号传递/放大/转换的贡献，为发展特异性抑制程序性细胞死亡的干预手段提供了潜在的切入点，希望我们的发现能够对帕金森病、多发性硬化症等神经退行性疾病、脓毒症等病原菌感染性疾病的临床应对和治疗有所帮助。”韩家淮介绍。有望解析更多生物大分子复合物细胞内数量众多的生物大分子复合物都是控制生命活动的核心功能枢纽，如DNA复制/转录起始复合物和细胞器膜上的各类转运复合物等。现代生物学的理论基石——细胞学说诞生至今已近两百年，但人类始终无法彻底解析任一细胞在稳态/应激条件下的分子水平精细结构，自然也无法随心所欲地改造/控制细胞，实现保障人类健康和社会进步的宏伟目标。目前单颗粒冷冻电镜技术是解析蛋白质结构的利器，但面对细胞内结构巨大、成分复杂、高度异质的功能复合物，其仍存在较明显局限性。韩家淮院士和陈鑫团队的工作证明纳米尺度光学成像是解析此类大型生物大分子复合物的组织特征和功能模式的可行方案之一。

北京佰司特贸易有限责任公司中标浙江大学的超快速高分辨大分子互作显微镜项目 公司新闻：北京佰司特贸易有限责任公司成功中标浙江大学的超快速高分辨大分子互作显微镜项目。项目编号：QSZB-Z(H)-A22417(GK)项目名称：超快速高分辨大分子互作显微镜 超快速高分辨大分子互作显微镜用来在溶液下对生物大分子（蛋白、DNA、RNA、病毒等）、细胞等进行高速高分辨三维成像，测量分子与分子之间的相互作用力，特异性生物大分子的构象识别。1. 工作条件：1.1 适于在电源 220V（10％）/50Hz、气温摄氏+15℃～＋30℃和相对湿度小于 70％ 的 环境条件下运行能够连续正常工作。1.2 配备基础防尘条件，避免光学元件受到污染2. 技术规格：2.1 超快速高分辨大分子互作显微镜2.1.1 生物大分子或者待检测物质无需特殊标记，即可在液体或大气环境下实时进行成像观测。成像分辨率不低于2nm。▲2.1.2 检测模式: 扫描管移动扫描的轻敲模式，多种成像模式共同探测。2.1.3 探测所需探针需适合生物大分子，尤其是蛋白质或者DNA。探针弹性系数不大于0.1 N/m；曲率半径不大于10nm；共振频率400-600kHz（液体环境下）。▲2.1.4 用于生物大分子的标准扫描管扫描模式：最高扫描成像速度能达到 20 帧/秒，线扫速度不小于1500line/秒；扫描尺度不小于500nm×500nm（XY方向），300纳米（Z方向）。（需要有相关数据支撑。未提供或不符合要求的视为本项负偏离）2.1.5 配备细菌对光反射所需的紫外光学系统。2.1.6 用于活细胞成像超大尺度扫描模式：高扫描成像速度不小于 0.1帧/秒，扫描尺寸不小于 30微米×30微米（XY 方向），1.2微米（Z方向）。2.1.7 样品台扫描，XYZ三轴扫描台独立控制，满足高速扫描需求。▲2.2 具备动态PID反馈，实时调整增益。2.2.1 悬臂探针自动漂移校准，适用于长时间样品观测。2.2.2 频谱放大器：差分频谱放大器，傅里叶变换分析系统确保信号准确2.2.3 具备主动扫描驱动漂移校正系统2.2.4 具备PID控制模块，可驱动压电位移台实时反馈。2.3 专用微流控模块：可快速替换样品池中的组分，以改变其成分及 pH值；2.4 加热模块：室温至50℃连续可调；2.5 紫外光学系统：可以将紫外光整合导入到原子力显微镜的扫描探针部位。2.6 减震系统：宽带阻尼结构工作桌面，可消除表面共振；尺寸≥0.7m*0.7m,负载≥100 kg； 固有频率：垂直：1.0～2.0Hz 水平：1.0～2.0Hz；振幅：1（um）； 2.7 仪器采集软件系统：可实时观测采集数据2.8 操作台主机：主机配置不低于Intel Core# i5处理器；一个256GB SSD硬盘；一个2TB的HHD硬盘；16GB内存；27寸显示器，分辨率2560*16002.9 数据分析软件系统2.9.1 2D/3D 数据分析▲2.9.2 可导出原始数据和分析得到的视频数据。3.产品配置要求： 3.1 超快速高分辨大分子互作显微镜 1套3.2 标准成像模块 1套3.3 超大尺度扫描模块 1套3.4 防震台 1套3.5 成像用探针 20根3.6 配套工作站及软件 1套 2022 年 12 月 16 日 北京佰司特贸易有限责任公司 (https://www.best-sciences.com)：类器官串联芯片培养仪-HUMIMIC；单分子质量光度计-TwoMP；灌流式细胞组织类器官代谢分析仪-IMOLA；光片显微镜-LSM-200；超高速视频级原子力显微镜-HS-AFM；蛋白质稳定性分析仪-PSA-16；全自动半导体式细胞计数仪-SOL COUNT；农药残留定量检测仪（台式）—BST-100；农药残留定量检测仪（手持式）—BST-10A；蓝光/绿光LED凝胶成像；台式原子力显微镜-ACST-AFM；微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000；

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，Microfluidic Platform for Time-Resolved Characterization of Protein Higher-Order Structures and Dynamics Using Top-Down Mass Spectrometry [1]，文章的通讯作者是北京大学生物医学前沿创新中心的王冠博教授和中国科学院深圳先进技术研究院的门涌帆副研究员。　　蛋白质的高阶结构和动力学特性对理解蛋白质的生物学功能和揭示其潜在机制至关重要。自顶向下质谱法(Top-down MS)在完整蛋白水平和肽段碎片水平都能获得结构信息。非变性Top-down MS可以分析蛋白质复合体的结构以及完成亚基鉴定和修饰分析。自顶向下氢/氘交换质谱(Top-down HDX MS)为构象或结合界面分析提供了高空间分辨率，并实现了构象特异性表征。微流控芯片可以为这些质谱工作流程的前端反应提供优越的平台。然而，目前大多数质谱微芯片装置是为Bottom-up或Top-down蛋白质组学设计的。本文中，作者提出了一种用于蛋白质高阶结构和动态Top-down MS分析的芯片设计策略。它适用于时间分辨的非变性质谱和HDX质谱，该设计旨在有效电离完整的蛋白质复合物，灵活控制多种反应物流动，并在较大的流速范围内精确控制反应时间在亚微升/分钟。本文通过对单克隆抗体、抗体-抗原复合物和共存蛋白构象等体系的分析来验证该装置的性能。　　TDK-MS(Top-down and kinetic MS)芯片的结构如图1A所示，该方法可以有效电离完整的蛋白质，包括单克隆抗体(mAb)和抗体-抗原复合物(图1 B, C)。　　图1. 完整蛋白质和蛋白质复合体在非变性条件下的高效电离　　虽然分析蛋白质组合化学计量学和监测构象变化需要保持蛋白质高阶结构和非共价相互作用的完整性，然而为了推导结构信息或在串联MS中展开蛋白质以提高碎裂效率，往往需要不同程度的变性来产生亚复合体，因此变性剂的浓度和变性的时间对变性程度至关重要。本文中，作者采用交错人字微结构(Herringbone microstructure, HM)(图2A, B)，并对其性能进行了评估(图2C−E)。如此高的混合效率为进一步微型化芯片混合模块提供了可能。在监测Mb的变性时，作者使用TDK-MS芯片和商用混合三通管平行混合holo-Mb溶液(5 μM)与乙腈(ACN)，并比较它们在混合比例变化时的响应(图2F)。TDK-MS芯片在非变性和变性条件之间切换的快速响应通过NIST mAb的变性得到了证明，在向NIST mAb溶液中添加甲酸后，响应时间小于5分钟(图2G)。　　图2. 高效混合和快速响应的流体控制　　微芯片的灵活通道设计允许引入独立控制的溶液。例如，尽管酸和有机溶剂都能诱导变性，但这两种变性剂同时存在时，对变性途径的影响是不同的。Mb和Hb是血红素蛋白，其中血红素基团分别非共价连接在1条多肽链和4条非共价组装链上，因此这是研究共存复合体解离动力学和亚基构象变化的理想模型。将5 μM holo蛋白溶液与ACN和FA按一定的混合比例依次混合，可以通过解离产物的出现和蛋白质离子电荷态分布的变化来表征复杂的解离和蛋白质的展开。在固定ACN浓度下，随着FA浓度从0.01增加到0.3% (v/v)，依次观察到的主要现象是血红素丢失、apo-Mb展开以及折叠的holo-Mb转化为展开的apo-Mb(图3A)。相比之下，在FA浓度恒定的情况下，当ACN从1增加到50%时，Mb主要表现为血红素损失，只有中等程度的apo-Mb展开，这可能是由于展开的部分迅速聚集(图3B)。　　图3. (A)增加FA浓度，固定ACN浓度和(B)增加ACN浓度，固定FA浓度时获得的Mb和Hb的质谱图。　　在HDX MS检测中，TDK-MS芯片提供了快速和有效的氘代及淬灭，精确控制HDX反应时间，并在2H-标记形式下高效电离完整蛋白质(图4)。　　图4. 2H标记完整的(A)Mb、(B)Hb α亚基和(C)Hb β亚基在不同反应时间下的HDX质谱图　　由于过大的流速不利于电离效率，并且有可能会增加堵塞或流动中断的风险，因此流速应保持在最佳范围内，这又限制了混合通道中HDX时间的可调节范围，从而影响了HDX动力学分析的灵活性。为了解决这一问题，作者设计了一个具有多个不同长度反应通道的混合模块，在不更换芯片的情况下，除了改变流速外，还可以通过通道切换在更大范围内调整反应时间。在原型芯片中，5个不同长度的通道可以在对蛋白质电离和流动稳定性都最优的流速下，产生从几秒到几分钟不等有效的HDX时间(图5)。　　图5. Top-Down HDX MS 分析　　本文中作者开发的策略将有利于生物大分子结构的精细分析，并有助于质谱微芯片的方法开发。

近年来，随着活细胞体系单分子荧光成像技术的发展，膜蛋白单分子研究，特别是受体动力学的研究，已成为目前单分子研究领域中活跃的研究方向之一。近几年发展起来的超分辨成像技术因其能够突破光学衍射限，而比传统光学显微镜具有更高的分辨率和更高的定位精度。英国Oxford Nanoimaging公司新推出的超分辨荧光显微镜—Nanoimager，由牛津大学Achillefs Kapanidis教授团队经过8年时间研发而成，是全球台大视野单分子FRET显微镜，将以超强的分辨率在单分子示踪、活细胞成像、蛋白互作、3D成像等研究领域发挥重要作用。Nanoimager主要技术特点? 横向分辨率20nm；纵向分辨率50nm ? 稳 定 性：1 μm/K的漂移；1 nm (1 Hz to 500 Hz)振幅 ? 支持同时双色成像和顺序四色成像 ? 采用1激光，使用安全 图1 Nanoimager 超分辨成像 Nanoimager采用PALM/dSTORM技术和光激活定位显微技术 (PALM) ，利用单分子定位算法并结合光学系统艾里斑的形状，以超高精度（纳米量）获得荧光分子的中心位置，然后用CCD将其信号进行采集转化终得到分辨率为20nm的超分辨图像。 Nanoimager主要应用案例1、单分子FRET FRET是一种两个荧光分子间非辐射性的能量转移方式，反映两者的分子间距（一般在2 – 10 nm的间距发生）。Nanoimager是台用于大视野单分子荧光共振能量转移(smFRET)的商业化仪器，其适用于smFRET的关键功能包括：同时双色成像；单分子散射光强度和总体平均的实时分析；视野中数千个单分子的高通量成像，以及用交替荧光激发 (ALEX) smFRET的功能来定量化学计量与FRET效率。图2是smFRET用于研究单个DNA霍利迪交叉的动力学。 图2 用smFRET检测霍利迪交叉(HJs)的实时构象变化 2、单分子示踪 Nanoimager可以在两个通道同时示踪细胞或者纯化物样品中的单分子 (图3)，并计算扩散系数。细胞中分子的扩散系数可以被示踪，如酶或蛋白可以通过药物和抗生素的反应来示踪。低扩散率可以表示标记分子与另一分子或结构的相互作用或相结合。 Nanoimager可以直接反映纯化样品中荧光粒子的扩散率和预估大小，具有敏感性 (单荧光分子别) 和特异性 (双色标记可以显著降低检测杂质的可能性)。 图3 Nanoimager双色追踪单分子/粒子 3、更大视野的成像 Nanoimager的每个成像通道均有50 μm x 80 μm的大视野，且照明均匀，可以实现单分子或细胞的高通量成像并快速收集数据。图4显示了以10倍于其他技术的速度对突变的大肠杆菌细胞的不同表型进行成像。为了获得不同表型的可靠的结果，需要对大量细胞进行比较。使用具有大视野，能够自动对焦和自动获取数据的Nanoimager可以显著加快整个实验速度和通量。将大视野与超分辨成像结合是Nanoimager的特优势。 图4 Nanoimager的大视野可以在高分辨率下实现高通量成像 超分辨荧光显微镜以其特的优势，已成为生物医学研究的重要工具。如果您想了解更多关于Nanoimager的技术和应用详情，欢迎致电010-85120280咨询，我们会尽快给您满意的答复！ 相关产品及链接 1、新一代超分辨荧光显微镜 (NEW)：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C273664.htm2、LaVision BioTec光片照明显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C132856.htm3、双光子荧光显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C132637.htm4、LVEM5 台式透射电子显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C157727.htm

p　　近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所传感创新中心周连群研究员及其团队，研发的生物分子界面分析仪(Mole-Q)，通过权威实验室CE(EMC\LVD)\FCC(EMC)等相关测试，获得相关认证证书及报告。/pp　　分子界面分析仪主要应用在生物生命分析领域中，实现对生物分子的分子相互作用、动力学研究、细胞吸附、迁移变化、药物作用与药物筛选、生物相容性、聚电解质膜层的组装等高灵敏度检测和分析，也可应用于石油、化工、航天等领域。采用薄膜压电技术，利用薄膜压电晶片实现生物分子界面分析。当物质在压电薄膜表面发生吸脱附反应或表面的液体性质发生变化时，均引起频率的变化。芯片共振频率的变化，与芯片表面吸附的物质的质量相关。通过分析频率的变化可以获得吸附层相应的质量、吸附层厚度、粘弹性(剪切模量)等信息。/pp　　该款迷你型生物分子界面分析仪(Mole-Q)是面向国内外科研院所、高校、企业以及个体研究人员的测试需求定向开发的便携式产品。产品外形采用象牙白和透明材质曲面设计，总体重量不超过500g，便携性强，“即插即用”，仪器通过USB数据线连接分析终端如PC电脑即可实现数据实时采集和分析。液体流路易于观察，传感器易于清洗更换。芯片上方测试样品为10μL，频率分辨率0.1Hz，在空气中10分钟内频率漂移小于2Hz。该产品和芯片的部分参数性能优于目前市场上动辄百万元的同类进口产品，综合性能达到国际先进水平。/pp　　周连群研发团队攻克高灵敏度压电薄膜核心技术，优化微纳加工工艺实现薄膜化压电晶片(Lamb波器件、高频QCM器件)的批量化制备，完善质量控制和工序管理，提高生物分子分析仪核心传感单元工程化的效率。研发出厚度信号强度大于60dB的薄膜压电传感器，将对生物分子检测灵敏度提升至皮克量级。独创的芯感® MEMS技术、结合一体式微流控进样和高频信号采集等模块，实现芯片和系统的低成本、高性能、高兼容性。突破国外垄断产品的专业壁垒，获得20余项相关发明专利的授权，申请的国际PCT专利已进入日本和美国。/pp　　在苏州医工所“创新”“转化”双轮驱动政策的大力支持下，“分子界面分析仪(Mole-Q)”产品和芯片已落地在苏州国科芯感医疗科技有限公司(简称“国科芯感”)进行研产转化。新型成果转化模式的拓展，有效弥补传统技术研发与市场需求脱节、开发速度慢、周期长、权属模糊等弊端，促进科研和产业优势互补，实现研产双赢。此次Mole-Q产品通过欧盟CE认证及美国的FCC认证，证实苏州医工所科研能力和成果有效转化的实力，促进后续系列产品的研发和推广，也为产品出口欧盟等国际市场提供强有力的保障。/pp/pp /pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="W020171206585288196153.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/noimg/0df49df2-5d14-4f84-9300-856809703341.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"分子界面分析仪(Mole-Q)产品/p

一、项目基本情况项目编号：OITC-G240261656-2项目名称：中国科学院2024年仪器设备部门批量集中采购项目预算金额：1129.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1129.000000 万元（人民币）采购需求：1、采购项目的名称、数量：包号货物名称数量（台/套）用户单位采购预算（人民币）最高限价（人民币）是否允许采购进口产品11场发射电子探针显微分析仪仪器配置1中国科学院新疆理化技术研究所634万元634万元是包号货物名称数量（台/套）用户单位采购预算（人民币）最高限价（人民币）是否允许采购进口产品16快速超分辨活细胞成像系统1中国科学院上海营养与健康研究所495万元495万元是投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。2、技术要求详见公告附件。合同履行期限：详见采购需求本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年07月25日 至 2024年08月01日，每天上午9:00至11:00，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：www.oitccas.com；北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层方式：登录“东方招标”平台www.oitccas.com注册并购买。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院新疆理化技术研究所　　　　　地址：新疆乌鲁木齐市新市区科学二街181号　　　　　　　　联系方式：010-68290560/0509　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：东方国际招标有限责任公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层　　　　　　　　　　　　联系方式：赵倩 任伟松 焦怡泽 杨帆 陈小舫,010-68290560/0509，yzjiao@oitc.com.cn　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：赵倩 任伟松 焦怡泽 杨帆 陈小舫电　话：　　010-68290560/0509

成果名称适用于单细胞内单分子动态观测的层状光超高分辨率扫描荧光显微系统的研究单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：超分辨技术是利用随机光学重构等方法，突破光学衍射极限的一种新型显微技术，它使得我们有机会在单分子水平上观察亚细胞结构。但是传统意义的超分辨技术是基于全内反射照明的，这就使得我们可观测的样品厚度远小于细胞厚度，从而无法对细胞深处，如细胞核内的分子进行实时观测。层状光扫描技术是利用高斯光束的性质，通过光线的单方向汇聚产生亚微米级的层状光，从而可以对组织样品进行3D扫描。层状光荧光扫描显微系统有着成像速度快，光致漂白与光毒性效应小等优势，非常适合于组织及真核细胞的观测，但它的分辨率会受到衍射极限的限制。生命科学学院孙育杰课题组将这两种技术进行了优势互补，发展了新型集成芯片技术，研发出了一种适用于单细胞内单分子动态观测的新型显微系统。在基金的资助下，通过相关设备的购置和材料的加工，有力地推动了项目组相关工作的开展，其主要工作包括：（1）层状光-荧光扫描系统的实现；（2）适用于单细胞层状光成像的新型细胞芯片技术的研究；（3）单分子超高分辨率荧光技术的实现；（4）超高分辨率一层状光荧光扫描复合光路的实现。通过以上工作的开展，单分子超高分辨率荧光显微系统的样机搭建已经完成，顺利通过了第四期项目的验收。这项工作获得了国家自然科学基金委重大项目的后续支持，项目名称为&ldquo 细胞中活性分子实时动态变化与相互作用的荧光探针研究&rdquo 。应用前景：该研究成果在细胞生物学，特别是干细胞定向分化、胚胎早期发育、胞内运输等生物过程的研究领域中有着重要的应用前景。

近年来，分子互作分析仪市场涌现出很多新品牌、新产品参与市场竞争，技术多元化，“百花齐放”。目前国内外分子互作分析仪厂商已涌现近20余家，为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作分析技术、增强业界相关人员之间的信息交流，同时也为用户提供更丰富的分子互作分析产品与技术解决方案，仪器信息网特别策划了《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题。本期，我们特别邀请到马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术&分子互作技术产品经理韩佩韦谈一谈马尔文帕纳科的创新分子互作分析技术及他对该技术应用及市场的看法。仪器信息网：贵司在分子互作分析领域主推的仪器产品是什么？请您谈谈该产品的核心竞争力。韩佩韦：马尔文帕纳科公司不断致力于为基础科研与药物研发领域提供更先进的分析仪器和解决方案，在分子互作分析领域我们公司主推的产品是一种将动力学分析与热力学分析整合为一体的非标记分子互作平台，包括Creoptix WAVE系列分子相互作用仪和MicroCal PEAQ-ITC系列等温滴定量热仪等。众所周知，深入全面研究分子间相互作用需要借用多种原理互补的技术进行多角度分析，其中，动力学分析技术能够准确描述分子间的识别能力与结合的稳定性和半衰期，是一种实时、动态检测的手段；而热力学分析则深入探究分子互作的能量学本质，即分子间互作的机理，包括特异性相互作用驱动、疏水相互作用以及构象变化驱动。我们Creoptix WAVE分子相互作用仪拥有基于光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）的光学生物传感器，实现了在更广泛的样品范围内提供更高质量的分子结合亲和力数据和动力学数据，帮助药物和生物科学研究人员加快新药发现和开发的进程。另外，Creoptix WAVE产品采用了waveRAPID动力学检测方式和创新性微流控技术。不同于传统力学的检测方式，只需一个浓度的样品，无需稀释，能够更快地得到动力学数据（waveRAPID 比传统动力学检测约快10倍），解决了市面部分分子互作技术的低灵敏度、无法捕获快速动力学、表观亲和力偏离、流路易堵塞以及动力学分析中需要配制大量浓度梯度等问题。Creoptix WAVE 分子相互作用仪MicroCal PEAQ-ITC 是一款高灵敏度、低容量的等温滴定量热仪，可用于生物分子相互作用的无标记溶液内研究。它可以在单次实验中直接测量所有结合参数，并且可使用低至10μg容量的样品对无论是高亲和力还是低亲和力的结合剂进行分析。MicroCal PEAQ-ITC可用于多种应用，包括表征小分子、蛋白质、抗体、核酸、脂质和其他生物分子的分子间相互作用等。MicroCal PEAQ-ITC 等温滴定量热仪仪器信息网：请回顾一下贵公司分子互作分析仪技术的发展历程。韩佩韦：分子间相互作用的生物物理表征是研究分子互作的重要环节，马尔文帕纳科一直致力于帮助用户从不同角度阐述分子互作的机理和特征。其中，采用热力学代表技术的MicroCal ITC系列成立于1977年，是最早商业化的微量热技术品牌，在业界拥有众多粉丝，其先后多款经典产品如VP-ITC, ITC200以及PEAQ-ITC都有众多的用户群和文献支持；动力学代表技术Creoptix WAVE系列则成立于其他技术如SPR/BLI等相对成熟的时期，正是在发现了现有技术的某些局限和不足后，Creoptix开发并成功商业化了新一代动力学分析技术——光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）。目前，MicroCal和Creoptix品牌都是马尔文帕纳科旗下分子互作分析的中坚力量，与MicroCal DSC和Light Scattering一起打造了从样品质量控制直至动力学与热力学全面分析的Label-Free分析平台。仪器信息网：贵公司分子互作分析仪的主要应用领域有哪些？韩佩韦：马尔文帕纳科旗下的非标记分子互作平台几乎应用于分子互作相关研究的各个领域：在药物研发领域包括药靶确认，片段药物、小分子药物、肽段和核酸药物的筛选、表征与优化，抗体药物筛选、表位分析、结构改造，制剂开发、稳定性、可比性和生物相似性研究等；诊断试剂开发与优化、生理条件下（如血清、血浆等复杂体系）测试等等；在基础科研中则包括癌症、神经科学、免疫科学、膜蛋白、环境科学等领域。目前，研究者应用我们的技术和产品组合来研究分子互作相关的定性与定量信息，包括有无结合、结合特异性和选择性、结合强弱、结合快慢与稳定性以及部分非生物和非水相体系，如超分子组装、有机溶剂环境等。比如在冠状病毒（COVID-19）疫苗研发过程中，Creoptix WAVE system为病毒蛋白和抗体的结合动力学研究提供了有力支持。WAVE system系统将高信号和高时间分辨率与ELISA(酶联免疫吸附测定)才能实现的样品稳定性结合起来。实时分析广泛的生物流体样品的相互作用，提供完整的动力学数据，包括亲和力和高精度的结合和解离常数。由于整个微流体都包含在外置的传感器芯片WAVEchip中，可将实验中交叉污染的风险降至最低。WAVE system可用于表征病毒样颗粒（VLPs）的动力学，为研发疫苗的诱导免疫反应提供一个有效的平台。一种单克隆抗体结合嵌入VLPs中的蛋白质仪器信息网：您如何看待当前分子互作分析仪市场及前景？未来看好哪些细分领域?韩佩韦：我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。我的个人观点是当今的分子互作分析市场百花争艳，百家争鸣。各种不同原理的技术和产品层出不穷，研究者可以更好的根据自己的需求和问题来找到适合的技术，这对于技术发展和研究者而言都无疑是件好事，无论是进口的还是国产的技术，每种技术都有其各自的优点和局限，能够解决自己问题的才是最好的。随着市场的竞争，我未来更看好分子互作技术在医学临床分析、食品分析、细胞与基因治疗领域等领域的应用。马尔文帕纳科 韩佩韦韩佩韦，中科院生物物理所生物物理学博士，马尔文帕纳科生命科学业务发展经理、微量热技术和分子互作技术产品经理。长期负责蛋白质稳定性以及分子间相互作用技术如DSC,ITC,SPR等的技术支持和市场拓展。在2014年加入马尔文帕纳科之前，多年任职于通用电气（中国）医疗集团生命科学部（现Cytiva），曾任技术经理、Biacore & MicroCal产品经理和Label-Free技术资深应用科学家等职位。韩佩韦博士长期活跃于生命科学领域和生物制药行业，组织和举办过相关的几百场技术交流会和培训班，并在多个大型会议上做分会技术报告，在分子相互作用领域和微量热应用领域具有丰富的经验。

记者27日从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队在冷原子超分辨成像研究中取得重要进展，该团队李传锋、黄运锋、崔金明等人在离子阱系统中实现单离子超分辨成像。该成果日前发表于《物理评论快报》。　　冷原子系统包括离子阱中囚禁的离子和光场中囚禁的原子等，是研究量子物理的理想实验平台，也是量子模拟、量子计算和量子精密测量实验研究的重要物理系统。冷原子系统中的核心实验技术之一是高分辨单粒子成像。近十年来，冷原子系统的显微成像技术飞速发展，涌现出量子气体显微镜、光镊原子阵列、高分辨率囚禁离子成像等先进技术。然而，受限于光学衍射极限，这些技术分辨率只能达到光学波长量级，研究波函数细节相关的量子现象需要光学超分辨成像。此前，国际上对单原子（离子）直接的超分辨成像尚未取得进展。　　中国科学技术大学团队借鉴经典成像领域的受激耗尽超分辨成像方法，结合冷原子系统的原子量子态初始化和读取技术，首次在离子阱中实现单个离子的超分辨成像。实验结果表明，该成像方法的空间分辨率可超越衍射极限一个量级以上，利用数值孔径仅为0.1的物镜即可实现175纳米的成像分辨率。为了进一步展示该方法的时间分辨率优势，团队同时实现了50纳秒的时间分辨率和10纳米的单离子定位精度，并清晰地拍摄了囚禁离子在离子阱中的快速简谐震荡，理论上通过相关操作可将空间分辨率提高至10纳米以下。　　这一实验技术可扩展到冷原子系统的多体和关联测量。审稿人认为，该工作“填补了此前缺失的精密测量原子位置的重要工具，有潜力对高频运动的单个运动量子实现空间分辨”。

项目编号：[3500]FJYS[GK]2022183项目名称：福建省立医院全自动时间分辨荧光免疫分析仪采购项目预算金额：120.0000000 万元（人民币）采购需求：品目号品目编码及品目名称采购标的数量（单位）允许进口简要需求或要求品目预算(元)中小企业划分标准所属行业1-1A02321900-临床检验设备全自动时间分辨荧光免疫分析仪1(套)是本项目为福建省立医院全自动时间分辨荧光免疫分析仪采购项目。具体详见招标文件1,200,000.00工业合同履行期限：自合同生效之日起至合同约定的合同义务履行完毕本项目( 不接受 )联合体投标。

教科书上的化学反应均以单分子形式进行概念描述，但实验中得到的却是大量分子的平均结果。一瓶380毫升的水，约含有10的25次方个水分子，投入金属钠会产生激烈的反应。不妨试想，宏观可见的化学现象，具体到单个分子是怎样的表现?　　单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一。近年来，虽已有单分子荧光显微镜技术，冷冻单分子电镜技术等诺贝尔奖级别的成果问世，观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应仍是科学家面对的长期挑战。　　8月11日，浙江大学化学系冯建东研究员团队在国际顶级期刊《自然》发表封面文章。浙大团队以电致化学发光反应为研究对象，发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术可实现更清晰的微观结构和细胞图像，在化学成像和生物成像领域具有重要应用价值。　　捕获分子发光信号 1秒内连拍上千张图片　　电致化学发光，是指具有发光活性的物质在电极表面通过化学反应实现发光的形式，可令分子产生光信号，在体外免疫诊断、成像分析等领域已有应用。　　“在溶液体系还难以开展单分子化学反应的直接光学捕捉。”冯建东介绍，单分子化学反应伴随的光、电、磁信号变化非常微弱，而且化学反应过程和位置具有随机性，很难控制和追踪。　　如何实现微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像?如何在电致化学发光成像领域实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像，即超分辨电致化学发光成像?3年来，冯建东团队致力于这两大难题的研究，通过联用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜，搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。　　“团队通过搭建灵敏的探测系统，将电压施加、电流测量、光学成像同步起来，通过时空孤立捕获到了单分子反应后产生的发光信号。” 论文第一作者、浙大化学系博士生董金润介绍。　　从空间上，研究团队通过不断稀释，控制溶液中的分子浓度实现单分子空间隔离。时间上，通过快速照片采集，最快在1秒内拍摄1300张，消除邻近分子间的相互干扰。　　利用这套光电控制和测量平台，团队首次实现单分子电致化学发光信号的空间成像，其成像特点在于无需借助外界光源，可在暗室操作。　　多重曝光合成叠加 实现纳米级超高分辨率　　现如今，传统光学显微镜在数百纳米以上的尺度工作，而高分辨电镜和扫描探针显微镜则可以揭示原子尺度。“但能够用于原位、动态和溶液体系观测几个纳米到上百纳米这一尺度范围的技术非常有限。”冯建东提到，主要在于受到光的衍射极限限制，光学成像分辨力不足，即相邻很近的两个点难以分辨。　　为此，冯建东团队在获取单分子信号图像基础上，着手研究电致化学发光的超分辨成像。受到超分辨荧光显微镜技术的启发，研究团队利用通过空间分子反应定位的光学重构方法进行成像。　　“好比人们夜晚抬头看星星，可以通过星星的‘闪烁’将离得很近的两颗星星区分开一样。”冯建东介绍，技术原理即通过空间上的发光位置定位，再把每一帧孤立分子反应位置信息叠加起来，就能构建出化学反应位点的“星座”。　　为验证这一成像方法的可行性以及定位算法的准确性，研究团队通过精密加工的方法，在电极表面制造了一个条纹图案作为已知成像模板，并进行对比成像，条纹间隔为几百个纳米。　　记者看到，该微纳结构的单分子电致化学发光成像与电镜成像结果高度吻合。而且，单分子电致化学发光成像将传统上数百纳米的电致化学发光显微成像空间分辨率提升到了前所未有的24纳米。　　研究团队进而将该成像技术应用于生物细胞显微成像，以细胞的基质黏附为对象，对其进行单分子电致化学发光成像，观察其随时间的动态变化，成像结果与荧光超分辨成像可关联对比，其分辨率也可与荧光超分辨成像相媲美。　　“相比于荧光成像技术，电致化学发光成像不需要对细胞结构做标记，意味着不易影响细胞状态，对细胞可能是潜在友好的。”冯建东表示，未来，这项显微镜技术将作为一项研究工具，在单分子水平揭示更多化学奥秘，也有助于揭示更为清晰的生物结构和看清生命基本单位细胞如何工作。

韩国科学技术研究院（KIST）开发出仅需单次测量就可获得超高分辨率碳原子核磁共振信息的分析法，可用于分析分子结构复杂的天然物质结构。研究结果刊登在《Angebante Chemi》上。　　这种“超选择性异种核分极传达法（UHPT）”可在短时间内选择性分析碳、氢原子及它们之间的连接信息，仅需一次测量即可在碳原子核NMR信号中找出与特定氢原子核连接的碳，实现数赫兹（Hz）水平分辨率的碳原子信号。与传统分析法相比，该分析法具有快速、准确和经济性。与超高磁场NMR设备相比，仅用约为五分之一的检测时间，即可获得同等水平的NMR信号解析能力。在天然物质生物产业领域，该技术可用作查明新材料有效成分及规格化的标准分析技术。　　本文摘自国外相关研究报道，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "中国科学院上海高等研究院宏观量子中心研究员王中阳课题组和中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学实验室研究员韩申生课题组合作，首次提出利用鬼成像方法加快超分辨率荧光光学显微镜的成像速度。新方法有望捕获细胞内以亚毫秒速度发生的生物过程。相关研究成果以Single-frame wide-field nanoscopy based on ghost imaging via sparsity constraints 为题发表在美国光学学会刊物OPTICA上（DOI: 10.1364 / OPTICA.6.001515），并被美国光学学会（The Optical Society, OSA）作为高影响研究工作在发表的同时同步向媒体进行宣传推广。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "超分辨光学显微技术通过克服光的衍射极限来实现纳米级的分辨率。尽管传统超分辨显微镜可以定位细胞内单个分子，并构建超分辨图像，但在活细胞中却很难使用，因为重建图像需要成百上千帧——这个过程太慢，无法捕捉快速变化的动力学过程。为了解决这个问题，该研究团队将随机相位调制器加入到荧光显微镜中实现荧光信号的编码，并结合鬼成像技术与随机测量压缩感知方法，大幅度提高图像信息获取效率，数量级地减少重构超分辨图像所需的采样帧数。研究结果表明，在高标记密度下只需要通过单帧荧光图像的采样就可实现80nm分辨率的超分辨光学成像。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此外，研究的新方法还与2014年诺贝尔奖三大超分辨率技术之一的随机光学重建显微镜(STORM)相结合，将STORM的采样帧数减少了一个数量级以上。研究结果显示成像一个60nm的环，该方法只用10帧图像就可以重构图像，而传统的STORM方法需要多达4000帧图像才能达到同样的效果。该方法还实现用100帧图像分辨40nm标尺。并且研究的超分辨成像显微镜不需要高的照明强度，这有助于减少光漂白和光毒性，有利于长时间的动态生物过程和活细胞成像研究。因此这项创新技术有望在生物、医学等超分辨显微成像研究领域得到广泛的应用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "文章的第一作者是上海高研院博士研究生李文文。该工作受到国家重点研发计划（“数字诊疗装备研发”专项）的资助。 /pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 516px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/bdc8a826-986f-499a-b428-d54bb5a2570c.jpg" title="显微镜装置示意图与重构结果.jpg" alt="显微镜装置示意图与重构结果.jpg" width="600" height="516" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "图：显微镜装置示意图与重构结果/p

2023年8月6日至12日，由清华大学蛋白质研究技术中心、生物医学测试中心、中国细胞生物学学会细胞器生物学分会联合主办的第四届活细胞与超高分辨成像高级研讨会在清华大学成功举办。众多领域专家学者、行业头部翘楚齐聚一堂，和来自全国各地的100余位青年学者一起见证了这场学术盛宴。研讨会邀请了北京大学席鹏教授、陈良怡教授、孙育杰教授，中科院生物物理所李栋研究员，中国科技大学唐爱辉教授，西湖大学章永登研究员、清华大学陈春来副教授等十数位在活细胞、超分辨、单分子成像等领域的知名专家进行报告，还邀请了尼康、徕卡、蔡司等公司就超分辨成像、一体化活细胞成像等仪器进行了专业介绍和体验展示。在本次研讨会上，力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士就《单分子定位超高分辨率显微镜iSTORM在生物医学领域的应用》进行了相关报告分享。会议期间，力显智能科技研发的新品活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO在清华大学正式发布，更是为这场精彩盛宴增添了一抹亮色。现场，清华大学高级工程师王文娟老师与力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士共同为活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO揭幕。揭幕仪式力显智能科技联合创始人兼COO张猛博士表示：非常感谢一路支持力显的各位朋友和老师，是大家的支持和帮助，促成了这次活细胞超分辨新品在清华大学的圆满发布，这是广大用户对力显超分辨的再一次肯定，也是力显智能科技自研国产超分辨之路的又一个重要里程碑。活细胞超高分辨率显微成像系统iSTORM VIVO作为目前国内唯一的商业化单分子超分辨显微系统，iSTORM成功实现了光学显微镜对衍射极限的突破，使得在20纳米的分辨率尺度上从事生物大分子的单分子定位与计数、亚细胞及大分子复合物结构解析、生物大分子生物动力学等的研究成为现实。在原先标准版iSTORM的基础上，经光机系统、染料、算法协同开发，iSTORM VIVO在活细胞超分辨成像领域获得极大技术提高，提升原始图像拍摄速度，搭配高密度快速荧光定位算法，可以在维生条件下进行快速活细胞超高成像，以高精密度的成像能力解析活细胞的各种生命生理过程，极大弥补了传统STORM技术在活细胞超分辨成像领域的短板，给生命科学、医学等领域带来重大突破。

微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪 传统光谱仪由于光源，测量方式等限制，需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱。 然而，生物医学、化学动力学等许多过程都是发生在微秒级的时间内，这些过程是传统技术的光谱仪没办法观察到。IRsweep公司推出的IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱仪是一种基于量子级联激光器频率梳的红外光谱仪，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1 μs时间分辨的红外光谱快速测量，完美提供了结合高测量速度（微秒级时间分辨率）、高光谱分辨率和宽光谱范围的解决方案，这种高速的测量方案开启了生物医药、化学反应动力学光谱分析的全新的可能。IRis-F1 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪 IRis-F1 微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪原理示意图 主要特点： 1 μs时间分辨率 高达0.25 ~0.5 cm-1波数分辨率 双量子级联激光频率梳技术提供高能量光源 测量数据信噪比高 易于微量及痕量光谱分析 方便易用、可靠性高 主要技术参数： 高信噪比广泛的应用领域： 时间分辨光谱 动力学研究 光催化研究 高通红外光谱分析 适用固体、液体、气体样品化学成分分析 主要应用案例：1、菌紫红质时间分辨红外光谱研究 菌紫红质（bacteriorhodopsin）是存在于细菌（如生活在盐湖中的嗜盐细菌）中的光敏跨膜质子泵。 菌紫红质结构示意图 盐湖中嗜盐细菌光敏变色 实验装置示意图 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： 成功观察到微秒时间分辨下的菌紫红质光敏状态变化 在微秒测试时间内，mOD浓度下光谱结果良好 光谱噪音水平低 时间分辨快速双光梳红外光谱适用于： 直接分析快速生物过程 实时研究动力学变化 高通分析蛋白-配体相互作用 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 2、光催化过程的时间分辨红外光谱研究 三联吡啶钌（Ru(bpy)32+ ）由于具有良好的受激发特性，在电致发光（ECL）检测领域有着广泛的应用。 光催化水分解反应机理: (i) Ru(bpy)32+ 被光激活；(ii) 消耗 S2O82- ，变为3+ 价转态 (iii)在 Co3O4 催化下，电子从水转移到 Ru(bpy)33+ 还原成2+价转态 相应的实验方案示意图 时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果显示： 成功观察到微秒时间分辨下的催化反应 获得μOD浓度下信号 能结合ATR技术时间分辨快速双光梳红外光谱适用用于： 催化反应 化学反应 反应过程监控时间分辨快速双光梳红外光谱测量结果 3、时间分辨红外光谱进行远距探测 远距探测用于远程探测危险物质，如爆炸物、生物/化学试剂等在安全防护领域具有重要的意义。而远距探测依赖于来自遥远表面的光束反射信号探测，具有较大的挑战。 实验装置示意图IRsweep远程探测方案测量结果 IRsweep远程探测方案测量结果显示： 成功探测到远程物体的漫反射信号 较高的输出能量具有远程探测的优势 能探测到 1 μg/cm2 表面覆盖的信号IRsweep远程探测方案可用于： 国土安全 机场安检 IRsweep 相关光学产品 IRcell – 超长光程激光样品池 适用于红外激光吸收光谱 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 工业过程控制 安全监控 微量样品测试 更低容量更高灵敏度 光程长度：349 cm 样品池体积：38 ml 低边噪声水平：0.2‰ rms IRcell 技术参数： IRcell 应用案例 实时分析呼吸气体中的CO和CO2 — using an EC-QCL 实验装置示意图 实验测试结果Ghorbani, R. & F. Schmidt, F.M. Appl. Phys. B (2017) 123: 144. doi:10.1007/s00340-017-6715-x 使用IRcell用于呼吸气体的分析结果显示： 成功探测呼唤气体中的CO2和CO 较长的光程具有痕量气体探测的优势 对痕量气体探测具有很高的信噪比IRcell适用用于： 工业、医疗、环境领域的痕量气体检测 工业过程控制 安全监控 微量样品测试 部分用户 2018年8月，首套新一代IRis-F1时间分辨快速双光梳红外光谱系统在德国柏林自由大学（ Free University of Berlin）的Joachim Heberle 教授组成功完成安装。 创新点：基于量子级联激光器频率梳技术，突破了传统光谱仪需要几秒钟或者更长的测量时间来获取一个完整的光谱的限制，能实现高达1μ s时间分辨的红外光谱快速测量。微秒级时间分辨超灵敏红外光谱仪

p　　X光透射成像/CT作为非侵入式的诊断方式，是目前医学领域最重要的临床检测手段。但由于电离效应X射线对于蛋白质、细胞等会造成相当程度的辐射损伤，据国际放射学会研究报告，每年X射线的医学诊断就会导致相当数量的癌症和白血病患者，因此如何降低诊断所需的剂量至关重要。而自1895年伦琴发现X射线以来，成像的方法并没有根本上的改变，都是采用直接投影到面探测器，通过累计带有物体信息的光子来展现出一定灰度分布的技术，因此这种方式的成像效率很低，不仅难以大幅度地降低成像所需剂量，而且分辨率受光源尺寸及探测设备分辨力的限制，成为制约传统成像方法的两大相互牵制的瓶颈问题。/pp　　针对辐射剂量的瓶颈问题，2018年中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室研究员吴令安和陈黎明合作，首次利用随机调制光强度的简单方法实现了台面式X光“鬼”成像，这种间接的成像方式是基于光场的二阶关联，成像质量取决于探测信号的涨落而非强度的绝对值。以此为基础，团队完成了单光子量级的超低剂量成像，成果发表在Optica 以后受到了广泛关注，被Science 在深度栏目中报道。在Science的报道中，同领域的专家给予了高度评价：“如果应用于医学成像领域，这将是一项革命性的进步”，与此同时也对该工作提出希望：“提高成像的分辨率与质量，以适应医学成像的要求”。基于上述实际需求，物理所研究员吴令安与现上海交通大学教授陈黎明再次合作，开启了解决成像分辨率瓶颈问题的探索。/pp　　近期研究团队中的博士生何雨航和张艾昕(共同一作)，利用自主研制的Hadamard金掩模振幅调制板，首次实现了基于真正单像素探测器的非相干X光鬼成像。相比于随机调制的方案，该方法利用了Hadamard矩阵的正交完备特性，因此即使在稀疏采样下也能重构出较好的图像。在此基础上，通过引入压缩感知以及卷积神经网络对原有算法进行了升级，最终利用37 μm源尺寸的X光源，在仅18.75%的采样率下就得到了10 μm分辨率的成像结果，实现了突破源尺寸限制的超分辨成像，足以对癌变组织进行直接判断，达到了临床医学精细成像的分辨率要求。在计算鬼成像的框架下，高性能的算法以及调制板的精细结构保证了超分辨下较好的图像质量，而更低的采样率意味着更短的曝光时间以及更低的剂量，因此有望利用该技术进一步降低剂量。整个实验布局简单，使用方便，单像素探测器的应用也可极大地降低成本。另一方面，应用该方法极大地降低了对放射源的空间相干性和强度的要求，可以大大推进X光鬼成像的实用化进程。/pp　　以上研究成果已在线发表于APL Photonics 5, 056102 (2020)。该工作得到科技部(2017YFA0403301、2017YFB0503301、2018YFB0504302)、国家自然科学基金(11721404、11991073、61975229、61805006、11805266)、中科院(XDB17030500、XDB16010200)有关项目基金的支持。/pp　　img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/81375799-4193-437e-ac4a-8bf796479ffa.jpg" title="超分辨X光单像素成像.jpg" alt="超分辨X光单像素成像.jpg"//ppbr//pp　　(a) 物体的3D示意图 (b) 金掩模板扫描电镜图像 (c) 样品的X光透射成像图，曝光时间为5s (d) 经过4096次曝光后利用TVAL3算法重构的图像，对比度/噪声比(CNR)为0.27 (e) 经过768次曝光后利用CH-MWCNN算法重构的图像，CNR为2.65。/pp　　来源：中国科学院物理研究所、中科院之声、光明网/pp　　/pp dir="ltr"br//p

华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授与黄坤研究员团队在中红外三维成像领域取得进展，发展了宽视场、超灵敏、高分辨的中红外上转换三维成像技术，获得了单光子成像灵敏度与飞秒光学门控精度，可为芯片无损检测、远程红外遥感和生物医学诊断等重要应用提供有力支撑，相关成果以“Mid-infrared single-photon 3D imaging”为题于2023年6月9日在线发表于Light: Science & Applications。华东师大为论文的第一完成单位，博士研究生方迦南为论文第一作者，曾和平教授和黄坤研究员为共同通讯作者。激光三维成像技术具有成像分辨率高、测量距离远、探测信息丰富等优点而被广泛应用于自动驾驶、卫星遥感、工业生产检测等众多领域。特别是，中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖多种官能团吸收峰，能够对三维目标进行化学特异性识别，在无损伤物质材料鉴定、无标记生物组织成像，以及非入侵医学病理诊断等领域备受关注。此外，该波段包含多个大气透射窗口，且相较于近红外光有更好穿透烟尘、雾霾的能力，在形貌测绘与遥感识别等方面具有独特优势。长期以来，如何实现趋近单光子水平的探测灵敏度都是中红外三维成像领域的国际研究热点，对于促进其在低光通量、光子稀疏的微光探测场景下的应用具有积极意义。然而，单光子水平的激光三维成像长期以来仅局限在可见光/近红外波段，主要制约因素在于中红外波段缺乏高探测灵敏度与高时间分辨率的光子探测与成像器件。近年来，随着红外器件工艺精进与新材料涌现，中红外探测器性能得到了长足发展，但依然面临着增强灵敏度、提升响应带宽、扩大像素规模、提高工作温度等亟待解决的难题。中红外三维测量可以采用光学相干层析、光热成像、光声成像等技术方案来实现，但往往需要逐点扫描，无法单次获取高性噪比的大面阵成像。因此，实现大视场、高分辨的中红外单光子三维成像仍颇具挑战。图3：中红外单光子三维成像装置图为此，华东师大研究团队发展了基于高精度非线性光学取样的中红外上转换测控技术，实现了超灵敏、高分辨、大视场的中红外三维成像，展示了单光子探测灵敏度、飞秒门控时间精度以及百万像素宽画幅。具体而言，研究人员采用非线性光学和频过程将信号波长高效转换至可见光波段，利用高性能硅基相机即可实现红外成像，从而规避了现有红外焦平面阵列灵敏度不足的技术瓶颈。同时，该上转换成像系统采用同步脉冲泵浦方案，可将背景噪声限制在极窄时间窗口内，结合精密频谱滤波可以有效提升探测信噪比，进而实现单光子水平的成像灵敏度。此外，研究人员沿用课题组此前发展的非线性广角成像技术[Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，通过单次曝光即可获得大视场成像，免除了逐点机械扫描过程，大幅提升了成像速度。图4：中红外三维立体成像，被测信号强度约为1光子/像素/秒进一步，研究人员采用超快光学符合门控技术，精确测量中红外信号的相对飞行时间，从而得到被测物体表面的形貌信息。该时间飞行成像系统的时间分辨能力取决于光学脉冲宽度，可以达到飞秒水平的时间标记精度，通过高速延时扫描与宽场全幅采集，对被测场景进行快速时域切片，进而反演出目标界面的反射率、透射率以及材料的吸收率、折射率、色散量等丰富信息。图4展示了多角度中红外照明下三维数据信息融合重构出的被测目标立体形貌，其中被测信号强度约为1光子/像素/秒。图5：时空关联去噪算法，信号和噪声水平分别约为0.05和1000光子/像素/秒 在稀疏光子场景中，有效信号往往被淹没在严重的背景噪声中，仅从强度信息通常难以识别被测目标。为此，如何有效地区分信号和噪声光成为单光子成像的关键难点。为模拟极低照度、高噪声场景，该研究团队将红外信号衰减至0.05光子/像素/秒，对应的信噪比低至1:20000。如图5a-c所示，传统强度峰值识别算法并不能有效甄别信号。在主动成像中，成像系统接收的信号光子在时-空域上具有一定的连续性，而背景噪声光子则会随机分布在整个时间轴与空间像素点上。 基于该特性，研究人员发展了精确、高效和鲁棒的点云去噪算法，通过关联增强空间相邻像素与相邻时间帧的强度，有效提取与甄别信号光子，进而实现高背景噪声下的中红外单光子三维成像（图5d-i）。 所发展的中红外三维成像技术具备高灵敏与高分辨的独特优势，结合该波段优越的抗散射干扰能力，对于复杂环境下的红外场景恢复具有重要意义，可以发展出中红外散射成像与中红外非视域成像。此外，通过调谐中红外信号波长，可以实现四维高光谱成像，可为材料检测、无损探伤、生物成像等创新应用提供有力支撑。 近年来，曾和平教授与黄坤研究员课题组在红外单光子测控方面开展了系列创新研究，先后发展了中红外非线性广角成像 [Nature Commun. 13, 1077 (2022)]，中红外单光子单像素成像[Nature Commun. 14, 1073 (2023)]，以及高帧频中红外单光子光谱 [Laser Photonics Rev. 2300149 (2023)]等。相关工作得到了科技部、基金委、上海市、重庆市与华东师大的资助。

p style="text-align: center "strong我国成功研制出世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备/strong/pp style="text-align: center "strong可加工22纳米芯片/strong/pp style="text-align: center "strongimg width="500" height="332" title="超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统.jpg" style="width: 500px height: 332px " alt="超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/630030e2-5fa9-438d-b88b-dcedfe27b36a.jpg" border="0" vspace="0"//strong/pp style="text-align: center "strong▲超分辨光刻装备核心部件纳米定位干涉仪以及精密间隙测量系统。/strong/pp　　军报记者成都11月29日电(吕珍慧、记者邹维荣)国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收，这是我国成功研制出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻装备。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，span style="color: rgb(255, 0, 0) "光刻分辨力达到22纳米，结合多重曝光技术后，可用于制造10纳米级别的芯片。/span/pp style="text-align: center "img width="500" height="331" title="超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头.jpg" style="width: 500px height: 331px " alt="超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/1db46f1b-ecd9-405c-b92b-55165c103455.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲超分辨光刻设备核心部件超分辨光刻镜头。/strong/pp　　中科院理化技术研究所许祖彦院士等验收组专家一致表示，该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。项目在原理上突破分辨力衍射极限，建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线，绕过了国外相关知识产权壁垒。/pp style="text-align: center "img width="500" height="331" title="超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品.jpg" style="width: 500px height: 331px " alt="超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/a67133f0-7251-46a3-ba62-6cc159084915.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲超分辨光刻设备加工的4英寸光刻样品。/strong/pp style="text-align: center "img width="500" height="332" title="采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" style="width: 500px height: 332px " alt="采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/bfbf977d-f735-4c4a-ada2-968e62a904ea.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲采用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器。/strong/pp　　光刻机是制造芯片的核心装备，我国在这一领域长期落后。它采用类似照片冲印的技术，把一张巨大的电路设计图缩印到小小的芯片上，光刻精度越高，芯片体积可以越小，性能也可以越高。但由于光波的衍射效应，光刻精度终将面临极限。/pp style="text-align: center "img width="500" height="332" title="中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" style="width: 500px height: 332px " alt="中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/2b4c7150-dcc7-4844-9278-610ae7a5c3a4.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲中科院光电所科研人员展示利用超分辨光刻设备加工的超导纳米线单光子探测器。/strong/pp　　为突破极限、取得更高的精度，国际上目前采用缩短光波、增加成像系统数值孔径等技术路径来改进光刻机，但也遇到装备成本高、效率低等阻碍。/pp　　项目副总师胡松介绍，中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备，打破了传统路线格局，形成了一条全新的纳米光学光刻技术路线，具有完全自主知识产权，为超材料/超表面、第三代光学器件、广义芯片等变革性领域的跨越式发展提供了制造工具。/pp style="text-align: center "img width="500" height="331" title="项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况.jpg" style="width: 500px height: 331px " alt="项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/8f9b7048-0983-4614-ad32-83bac74326ce.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲项目副总设计师胡松研究员介绍超分辨光刻装备研制项目攻关情况。/strong/pp style="text-align: center "strongimg width="500" height="331" title="中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备.jpg" style="width: 500px height: 331px " alt="中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/ae8c0ca4-deed-4fe3-8449-59092f2b080b.jpg" border="0" vspace="0"//strong/pp style="text-align: center "strong▲中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备。/strong/pp　　据了解，该光刻机制造的相关器件已在中国航天科技集团公司第八研究院、电子科技大学太赫兹科学技术研究中心、四川大学华西医院、中科院微系统所信息功能材料国家重点实验室等多家科研院所和高校的重大研究任务中取得应用。/pp style="text-align: center "img width="500" height="330" title="中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备2.jpg" style="width: 500px height: 330px " alt="中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备2.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/0064094a-2a60-4744-9875-2b41b0f467e2.jpg" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong▲中科院光电所科研人员操作超分辨光刻设备。/strong/pp /p