如何检测口罩上的病毒物质！？

自从疫情以来，口罩成了我们必须佩戴的防疫工具。没有口罩，大部分的设施会拒绝你的出入，你会发现口罩已经成了生活中不可少的内容。

在所有防疫措施中，在个人防护方面，口罩的作用不容否认，但除此之外，口罩或许还具有一种“隐藏价值"。

由于口罩上附着了环境颗粒和呼吸道气溶胶，因而其可能适用于早期感染检测。为验证这一假设，乌尔姆大学的科研人员(Schorer等人)就一次性口罩的直接取样方法进行了试验。

口罩——不只是个人防护工具

由于红外光谱技术拥有不具有破坏性、快速高效且具有成本效益的特点，因此该技术尤其适用于这项研究。此外，该技术还能够可靠地提供相关大量有机和无机物质的分子信息。

对于这个试验，实验人员选择了使用了一种将衰减全反射红外光谱(ATR)及数据分析与多元统计算法相结合的试验方法。

首先，实验人员在口罩上喷洒水、蛋白质(BSA)和病毒样颗粒(VLP)。然后，待口罩干燥后，使用配备单次反射ATR附件的布鲁克ALPHA II对其进行检测(图1)。

图1: 实验装置(Schorer等人，2022年)

通过FT-IR与多元统计算法结合，对各个成分的光谱信号进行了分类。创建了一套具体模型，以演示鉴定和区分过程(图2)。

图2：使用ALPHA II采集的红外光谱图(左图)和PLS模型(右图)(Schorer等人，2022年)

该模型(图2)明确反映了这两类物质(BSA和VLP)之间的差异。这表明，即使基于极小的光谱差异，也能实现病毒检测及潜在鉴别。通过这项研究，Schorer等人为病毒检测引入了一套新工具。

什么是红外光谱（FTIR）？

   当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。

所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。

主要优势有哪些?

   与其他方法相比，这种新方法具有以下重要优势：•无需耗时的样品制备•不会产生大量浪费•操作人员不必经过专门培训•最重要的是：无需进行令人难受的鼻咽拭子采集Schorer等人提到了这种新FT-IR方法的多个潜在用例，其中，医疗卫生部门可能是一个主要的受益者。

目前，医院及疗养院的医护人员的工作已极度饱和。在新冠疫情期间以及常见呼吸道疾病多发季节，这种方法或许能有效地缓解其工作压力。虽然布鲁克与Schorer等人的这项研究对于新冠的病毒的检测并无任何关联，但我们认为其研究方法颇有价值。因此，我们希望与我们的用户予以分享，以便了解ALPHA II在其中发挥的关键作用。

关于ALPHA II的作用

   在任何类型的模型创建中，都有一条默认的规律：模型的质量至多与其源数据齐平。

一般而言，研究人员很少去评判其FT-IR仪器的光谱性能。然而，布鲁克光谱仪的可靠性和光谱精度已在众多实践中得到证明。

在此情况下，因为要进行主成分分析和建立PLS模型，就需要使用高精度的原始数据。在此方面，ALPHA II能带来出色的基线稳定性和x轴校正效果(图3)。

图3：ALPHA II基线重复性与标准FT-IR光谱仪的基线重复性相比较(TR，4 cm-1，20秒测试)

坚固耐用的谱仪、简单的备样、舒适的用户操作界面等等有利因素让即便是没有操作经验的用户也可以轻松快速掌握实验技能。布鲁克红外光谱仪让整个测量分析流程耗时不超过十分钟，非常适合大批量的分析任务。