线上论坛| 12月08日 活细胞红外-拉曼-荧光同步测量技术应用进展

报告简介：

红外光谱学是一种重要的结构表征技术，在物质鉴定和表征领域发挥着重要作用。但是受制于红外光波长的限制，其空间分辨率十分有限（20 -50 μm），且容易收到受到弹性光散射所产生的米氏散射效应(Mie scattering effects)的影响，这些问题限制了红外光谱对于原位样品的鉴定能力。

O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光学光热红外光谱是一种快速简单的非接触式光学技术，通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩，克服了传统IR衍射的极限，空间分辨率可达500 nm。此外这种技术还降低了对样品表面形态的要求，能够做到原位对待测物质的直接检测，帮助科研人员更全面地原位了解亚微米尺度下样品表面微小区域的物质信息，获得常规的FTIR，ATR以及AFM-IR技术所不能得到的检测效果。

为了增加系统应用性，全新的O-PTIR技术结合荧光成像，实现红外、拉曼与荧光信号的同步测量，这大大弥补了红外无法对于结构相近的生物大分子物质进行区分的弱点，在以当代免疫学为基础的生物学机制研究中发挥更重要的作用，在科研、军事、工业、农业和临床医学等诸多领域都有着非常重要的应用：

医学：O-PTIR技术具有诊断速度快和准确率高等优点,可以提供关于分子变化的多种信息,因此已经被广泛应用于生物医学领域，尤其是临床肿瘤组织标记及临床检测新技术研发、临床标本病理检测、蛋白质二级结构研究方面已经非常成熟，配合荧光共定位能够准确判断目标蛋白是否已经发生构型改变。

生物学：O-PTIR技术在无需标记小分子、药物、脂质体、材料等物质的情况下，即可观察这些物质与特定蛋白、DNA的相互作用和共定位，并且能够在液体环境下直接探测，配合荧光系统能够有效判明药物作用的蛋白是否为靶向蛋白。是研究组织与材料、细胞与药物相互作用关系、药物在细胞内分布、细胞吞噬转运外源性物质研究的理想成像手段。

药学领域：O-PTIR技术分析速度快，可多种成分同时分析，制样简单，检测直接，在制药领域应用广泛，从药物的定性定量分析，到生产过程中各个阶段的在线检测，有着巨大的应用前景。同时，在原料药的分析、药物制剂的有效成分分析、药物生产的品控检测中都有着广泛的应用。

环境科学：O-PTIR技术具有亚微米分辨、无需复杂的样品制备过程，结合液体检测模式和同步拉曼技术，可在固/液/气环境下直观判断亚微米尺度下各类污染物或待检测物质的分布；值得一提的是，近年来越来越受到关注的微塑料检测方面，O-PTIR技术凭借着其分辨率高、液体环境下直接检测的优势，使得科学家能够从微观尺度揭示这类新型污染物对人体产生的影响。

本次线上讲座将围绕超高分辨活细胞红外-拉曼-荧光同步测量技术的原理及应用进行简介。

直播入口：

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报告时间：

2022年12月08日 14:00

主讲人：

胡西   生物学博士

首都医科大学 药物分析学博士，加州大学洛杉矶分校（UCLA）博士后，研究期间主要从事干细胞诱导和神经细胞分化及ALS相关病变研究。在Quantum Design中国公司生物科学团队，担任应用科学家，对单细胞显微操作及生物光谱成像等领域具有非常丰富的经验。

【精选案例】

一、细胞内的荧光+红外共定位分析

利用荧光同时观测细胞结构和细胞中的脂滴分布，研究脂滴在细胞中的共定位分析，提供潜在活体无标记相互作用分析数据。

磷脂成像 (2856cm^-1 (CH₂)/ 2874cm^-1 (CH₃) 100nm pixel size. ~5 mins.荧光染色细胞核（蓝色），蛋白（红色）。

二、活体细胞的组分分布分析

磷脂成像，可观测活细胞内的脂滴的分布并且基本不会受到水的干扰，这是传统红外所难以达到的。 (2856cm^-1 (CH₂)/ 2874cm^-1 (CH₃) 100nm pixel size. ~5 mins.

三、固定细胞的组分分布分析

磷脂成像可观测到细胞内的脂滴分布情况。 (2856cm^-1 (CH₂)/ 2874cm^-1 (CH₃) 100nm pixel size. ~5 mins.

四、组织分析：

☛  细胞分型

☛  钙化、疾病状态区分

☛  胶原蛋白取向

组织切片分析观测

肿瘤组织钙化分析1050cm^-1，传统的FTIR只有大约12微米的空间分辨率，这往往比实际特征大得多，这也是以往观察不到如此小的局部钙化的原因。