本检测详细介绍了傅里叶变换红外光谱仪在生物样本检测领域的应用。本检测系统阐述了该技术的核心检测项目、广泛的检测范围、标准化的检测方法流程以及关键的仪器设备构成,旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供一份全面的技术参考指南。
核心优势
检测中心实验室配备国内外的前沿分析检测设备,检测报告获得CNAS、CMA双重认证,国际互认。
检测流程
检测项目
蛋白质二级结构分析:通过分析酰胺I带(1600-1700 cm⁻¹)的峰形与峰位,定量测定样本中α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲的相对含量。
核酸构象与含量测定:依据磷酸二酯键骨架振动(~1220 cm⁻¹)和碱基振动(~1650 cm⁻¹)等特征峰,分析DNA/RNA的构象变化及其相对含量。
脂质组成与相变分析:基于CH₂、CH₃伸缩振动(~2920, 2850 cm⁻¹)和酯羰基振动(~1740 cm⁻¹)等特征,鉴定脂质类别并研究其相变行为。
碳水化合物鉴定:利用糖环和糖苷键的特征吸收(如1200-950 cm⁻¹的指纹区),对多糖、寡糖等碳水化合物进行定性与半定量分析。
代谢物指纹图谱:获取生物体液(如血清、尿液)或组织提取物的整体红外光谱,形成独特的代谢指纹,用于表型区分。
细胞与组织病理诊断:通过对比正常与病变组织/细胞的光谱差异,寻找与疾病相关的特异性生物标志物,用于辅助病理诊断。
微生物鉴定与分型:基于不同微生物菌株或物种独特的全细胞红外光谱“指纹”,实现快速鉴定、分类甚至抗生素耐药性分析。
生物大分子相互作用研究:监测药物与蛋白质、脂质与蛋白质等复合物形成前后特征峰的变化,揭示相互作用的机理与位点。
生物样本老化与降解监测:通过追踪蛋白质氧化、脂质过氧化等产生的特定官能团变化,评估样本的保存状态或生物体的衰老过程。
外源性物质检测:检测生物样本中是否存在或吸附了药物颗粒、微塑料、纳米材料等外源性物质,并分析其生化效应。
检测范围
人体组织切片:包括肿瘤组织、正常组织、活检样本等,通常制备成薄片用于透射或反射模式测量。
血液及其衍生物:如全血、血清、血浆、血细胞等,可用于疾病标志物筛查和代谢状态分析。
尿液与体液:包括尿液、脑脊液、关节滑液等,因其获取相对无创,是代谢组学和疾病诊断的重要样本来源。
培养的细胞系:贴壁或悬浮细胞,可整片测量或刮取后测量,用于研究药物处理、基因敲除等条件下的细胞生化响应。
微生物菌落或菌液:细菌、真菌、酵母等,可直接涂布或干燥成膜进行快速鉴定和生理状态评估。
植物组织与提取物:包括叶片、根茎、种子以及从中提取的多糖、油脂等成分,用于植物生理和品种鉴别研究。
生物大分子纯品:纯化的蛋白质、核酸、脂质体、多糖等,用于构效关系研究和标准谱库建立。
骨与矿化组织:通过分析磷酸盐和碳酸盐的特征峰,研究骨骼、牙齿的矿化程度和病理变化。
头发与指甲:这些角蛋白丰富的样本可以反映长期的代谢信息和某些重金属暴露历史。
法医与考古生物样本:如陈旧组织、毛发、骨骼遗骸等,可用于物种鉴定、年代推断和古病理学研究。
检测方法
透射光谱法:最经典的方法,红外光直接穿透放置在透红外窗片(如溴化钾)上的薄样本,适用于液体、均匀薄膜或切片。
衰减全反射法:红外光在高折射率晶体(如钻石、锗)内发生全反射,仅探测与晶体紧密接触的样本表层信息,无需复杂制样,适合液体、凝胶、软组织。
反射吸收光谱法:用于测量沉积在金属反射基底上的单分子层或超薄样本,入射光经金属反射后与样本作用,灵敏度高。
漫反射光谱法:红外光照射在粉末状样本上,收集其漫反射光信号,适用于干燥的粉末样本或粗糙表面。
红外显微光谱法:将FTIR光谱仪与显微镜耦合,实现对微米级区域(如单个细胞、组织微区)的定位和化学成像分析。
光声光谱法:探测样本吸收脉冲红外光后产生的热波(声波),特别适合高散射、不透明或深色的生物样本,几乎无需制样。
变温与时间分辨光谱:在可控温度下或在特定时间间隔内采集光谱,用于研究蛋白质变性、脂质相变、酶反应动力学等动态过程。
二维相关光谱分析:对受外部微扰(如温度、浓度)的动态光谱序列进行数学相关分析,增强谱图分辨率并揭示官能团变化的先后顺序。
光谱预处理与基线校正:对原始光谱进行平滑、导数、矢量归一化、基线扣除等处理,以消除散射干扰和仪器背景,提高谱图质量。
化学计量学分析:运用主成分分析、偏最小二乘判别分析、聚类分析等多元统计方法,从复杂光谱数据中提取特征信息并建立分类或定量模型。
检测仪器设备
傅里叶变换红外光谱仪主机:核心设备,包含干涉仪(迈克尔逊干涉仪为核心)、红外光源、检测器和高速模数转换器,负责产生和探测干涉图并转换为光谱。
高灵敏度检测器:如液氮冷却的汞镉碲检测器,用于中红外区,具有极高的信噪比,是检测微弱信号(如单细胞)的关键。
衰减全反射附件:包含ATR晶体(钻石、锗、硅等)、压力装置和光学系统,是实现快速、无损检测液体和软固体样本的主要附件。
红外显微镜系统:配备可见光与红外光共光路、高精度移动样品台、可视摄像头及面阵或单点MCT检测器,用于微区分析和化学成像。
透射样品仓与窗片:标准样品仓及配套的溴化钾、氯化钠、氯化钙等透红外窗片,用于常规透射法测量。
气体净化与干燥系统:用于持续吹扫光学舱和样品室,去除空气中的水蒸气和二氧化碳,防止其对特征光谱产生干扰。
变温样品池:可精确控制温度(从液氮低温到数百度高温)的样品装置,用于研究生物分子的热稳定性与相变。
光声光谱检测附件:包含密封光声池、高灵敏度麦克风及前置放大器,专门用于测量强散射、不透明或厚样本。
偏振器:用于产生偏振红外光,研究生物大分子(如膜蛋白、纤维蛋白)的取向和有序度。
数据处理工作站与专业软件:配备高性能计算机和专业光谱处理软件,用于光谱采集、处理、数据库检索和化学计量学建模分析。
