流通式-时间分辨分析技术在地质领域的应用进展

流通式-时间分辨分析系统(简称FT-TRA)是二十一世纪初新发展起来的一种快速反应(溶解)-在线分析系统,由淋洗液混合单元、反应单元与分析单元组成,核心功能是通过特定流动相淋洗样品池中的微量样品,分离或去除样品中的特定组分,并监测样品不同元素和矿物组分的出溶特征,实现高分辨的在线过程分析。本文综述了FT-TRA系统的技术原理与软硬件组成、实验方法与操作要点及地质应用发展过程,重点对该系统在地质应用过程中出现的争议点进行阐释与分析,并基于其发展现状展望其未来发展方向与潜力。FT-TRA系统目前主要的地质应用包括古海洋学与古环境学研究代用指标的验证(如有孔虫、介形虫淋洗)、矿物溶解过程与反应动力学研究、环境样品的元素相态分析等。FT-TRA系统以溶解并提取有孔虫/介形虫壳体的元素组成信号作为还原古海洋指标的重要手段,与传统批处理法相比,该方法被认为具有实时监测清洁程度、降低损失率并实现差异溶解的优势,能够获取更精细的壳体化学组成信息;测试矿物溶解态与溶解参数也是FT-TRA系统的重要功能之一,该系统的实验室模拟能够与模型结合探究不同类型矿物在稳态下的溶解动力学,为研究矿物在自然状态下的溶解过程提供启示;近些年来该系统还逐渐被用于矿物反应性测试,其中将气相CO_(2)作为淋滤液与矿物反应的研究可能在全球变暖及CO_(2)的人工捕捉课题上具有潜在应用价值。FT-TRA系统运行中涉及的不同组分的溶解机制是其应用过程中亟待解决的重要问题,进一步完善其溶解动力学原理必然将为该系统的未来发展提供更多如多类型地质样品溶解、矿物的模拟合成等新思路。

时间分辨动态LIBS测量方法

针对激光诱导击穿光谱(LIBS)研究对时间分辨动态光谱测量方法的需求,建立了基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法。该方法首先利用不同长度的光纤组成多通道光纤束,对瞬态LIBS信号进行差异延迟,使按照特定时间序列发射的光谱信号同步到达探测器,而后采用面阵ICCD相机对同步到达的多通道光谱信号进行高时间分辨探测。该方法单次测量即可获得LIBS辐射不同时刻的时间分辨光谱。为了验证基于多通道光纤束的动态LIBS测量方法,研制了具有19个通道的光纤束,光纤束中包含的各个单根光纤长度呈等差数列排布,长度差设置为10 m,对应测量的时间间隔约为50 ns,单次测量记录的总时间长度近900 ns。分别基于短脉冲激光光源和标准光源,开展了系统时间响应和光谱响应特性研究,获得了系统的时间响应数据和光谱响应曲线。用YAG激光器的二倍频激光(532 nm)诱导Si产生等离子体辐射光谱,在线测量了辐射光谱的时间演化历程,获得了Si等离子体辐射过程中SiⅠ390.52 nm,SiⅡ385.51 nm,SiⅡ413.12 nm谱线从0~898 ns时间范围内19个时刻的光谱信息,获得了特征光谱的演化规律,验证了该测量方法的可行性。结果表明,利用该测量方法,单次测量可以获得瞬态LIBS辐射过程中19个时刻的光谱参数,具有很高的测量效率。对于实验成本较高、运行频率低的激光诱导等离子体实验研究,采用该方法可以大大降低了测量成本,有效提升等离子体时间分辨动态光谱测量能力。

时间分辨热化学原位XAFS方法

为了利用X射线吸收精细结构(X-ray absorption fine structure,XAFS)谱学技术开展热化学反应动力学研究,在上海光源X射线吸收精细结构谱学线站(BL14W1)开展了时间分辨热化学原位XAFS方法的研究。采用自主研制的数据采集设备解决了时间分辨XAFS技术中不同类型信号同步触发和同步采集的问题,实现了数据间的精准匹配。在单色器转速为720"/s、数据采集设备采样率为2MS/s、数据长度为1200eV的条件下,获得了一个9.6s的Cu标样的数据谱,通过与常规XAFS数据和标准XAFS数据进行对比,结果表明本文得到的时间分辨XAFS实验系统具有良好的准确性、分辨率和信噪比。在此基础上,进一步结合线站自主研制的原位装置开展了时间分辨热化学原位XAFS方法,并利用高温常压原位装置开展了CuO还原为金属Cu的验证性实验。在230℃恒温氢气气氛下30min内观测到Cu吸收边能量逐渐向低能量处偏移,同时它位于8998eV的主峰强度逐渐减弱并且劈裂为双峰结构,出现明显的金属Cu的特征。实验结果表明此方法达到了捕获物质动态演化过程的预期目的,在拓展XAFS谱学实验平台的同时,为热化学反应的动力学过程研究提供了一种强大的实验手段。

S100B时间分辨荧光免疫检测试剂盒的制备及性能评价

目的:制备一种快捷、准确、定量检测血清中S100B蛋白浓度的时间分辨荧光免疫检测试剂盒,并对其进行性能评价。方法:使用时间分辨荧光微球标记的抗S100B多克隆抗体及兔IgG抗体、标记垫、样品垫、S100B硝酸纤维素膜板、吸水纸制备试纸条,组装卡壳得到S100B时间分辨荧光免疫层析试剂盒。通过标准曲线、准确度、最低检测限、线性区间、特异度、重复性、稳定性等检测对该试剂盒进行性能评估。采用该试剂盒对某地区199例健康者血清及血浆样本的参考区间进行研究,并采用同步盲法测试该试剂盒与罗氏Elecsys S100检测试剂盒的临床应用性能,评估2种试剂盒对于142例样本检测结果的一致性。结果:该试剂盒所得标准曲线方程为y=(1.13302+1.75224)/[1+(x/1.08220)×(-0.60352)]-1.75224,R2=0.99908,线性范围为[0.05,30]ng/mL。该试剂盒可满足准确度相对偏差在±15%内、最低检测限≤0.05 ng/mL、特异度相对偏差在±15%内、批内差和批间差的变异系数均<15%的产品设计要求。稳定性检测结果标明该试剂盒可在2~30℃条件下有效保存12个月。同时,通过该试剂盒测得血清及血浆样本参考区间均<0.3 ng/mL。临床验证结果表明该试剂盒与罗氏Elecsys S100检测试剂盒的测定结果具有高度一致性(Kappa=0.9061>0.80),符合标准。结论:该试剂盒可快捷、准确、定量检测血清中S100B蛋白浓度,为神经类疾病、自身免疫病性疾病、脑血管疾病等的诊断与治疗提供了参考。

动物源食品中孕酮激素残留的时间分辨荧光免疫分析法的建立

该研究以孕酮为研究对象,设计并制备了新抗原,通过动物免疫得到特异性兔抗体,基于所得抗原和抗体,进一步优化了抗原抗体浓度、反应缓冲液种类及其pH值等关键参数,最终在国内首次建立了用于动物性食品中性激素孕酮残留快速检测时间分辨荧光免疫分析法(TRFIA)。该研究确定最优实验条件为:抗原0.30μg/mL、铕标抗体0.40μg/mL、pH值7.2的TBST工作缓冲液,并建立标准曲线,方法的线性范围为0.46~6.94μg/L,IC_(50)达1.79μg/L,与睾酮交叉反应率为1.25%,与雌二醇、雌三醇等激素无交叉反应。实际样品的平均添加回收率为82.0%~113.0%,批内批间变异系数<5%,与高效液相色谱法(HPLC)检测结果的相关性良好(r2=0.988)。结果表明该研究所建立的TRFIA检测方法准确可靠、特异性好、灵敏度高,完全可用于动物源食品中孕酮残留的快速检测。

超快吸附过程太赫兹时间分辨光谱表征与评价

挥发性有机物(VOCs)污染防治是国家环境保护和人群健康防护的迫切需求,吸附法被认为是最有效的VOCs处理方法之一。当前吸附机理认知存在局限性,阻碍了其工业应用,探明微观吸附机理是实现高效处理VOCs急需解决的关键问题。现有常规微观吸附特征表征方法无法直接实时监测超快吸附现象,需要不断发展新理论、新技术。近年来,太赫兹波在表征吸附过程方面展现出巨大潜力:吸附过程中弱相互作用(范德华力、氢键)的振动模式均在太赫兹波段,化学键断裂与生成引起的表界面移动载流子变化随浓度不同太赫兹响应特征不同,利用太赫兹波谱光学参量(吸收峰、幅值、波形等)在表征吸附特征方面取得了重要进展。吸附过程中化学键的断裂、生成均在皮秒量级,太赫兹波因时间分辨率局限性无法直接获取亚飞秒时间尺度下的有效信息。太赫兹时间分辨光谱在超快过程监测领域的不断突破,在时间尺度上满足了探究超快吸附过程的需求,为揭示微观吸附机理奠定了基础。详细介绍了吸附特征太赫兹波谱表征与评价的研究进展,总结了近几年太赫兹时间分辨光谱在表征超快过程方面的突破性研究,最后提出了太赫兹时间分辨光谱在超快吸附领域的发展方向和面临的主要挑战。

利用时间分辨荧光免疫层析法同时定量检测玉米中的伏马毒素B_(1)、B_(2)和B_(3)

建立了一种可同时定量检测玉米中伏马毒素B_(1)、B_(2)和B_(3)的时间分辨荧光免疫层析方法。利用活化酯法制备时间分辨荧光微球和伏马毒素抗体的偶联物,将伏马毒素抗原包被到硝酸纤维素膜上作为T线,通过优化不同T线包被条数,最终建立伏马毒素竞争性免疫层析方法。并对所建立方法的灵敏度、特异性、准确度、精密度和与国标方法分析结果的相关性进行评价。包被两条T线建立的检测方法检出限为107.68~168.28μg/kg,定量限为283.46~444.63μg/kg;与伏马毒素B_(1)、伏马毒素B_(2)和伏马毒素B_(3)的交叉反应率分别为100%、85.59%和72.72%,与其它5种常见的真菌毒素均无明显交叉;加标回收率范围88.37%~117.42%,变异系数小于10%;该方法与国标方法GB 5009.240-2016中规定的免疫亲和柱净化-高效液相色谱法(IAC-HPLC)检测结果的符合度在92.17%~107.21%之间。建立的时间分辨荧光免疫层析检测方法能满足对玉米中伏马毒素B_(1)、B_(2)和B_(3)的现场快速定量检测。

时间分辨荧光免疫分析仪的校准方法研究

研究一种适用于时间分辨荧光原理的免疫分析仪校准方法。经过对时间分辨荧光免疫分析仪荧光特性、孵育舱温度、分析项目浓度示值误差,重复性等性能指标的实验和研究,建立该分析仪的校准方法。起草该分析仪的校准规范,提出了仪器的校准项目与技术指标,确定了校准用的仪器设备,设计了完备的校准方案,使时间分辨荧光免疫分析仪的量值准确、可靠、可溯源,为统一相关量值发挥重要的作用。

双端读出提高快中子探测器时间分辨率方法的研究

对特殊核材料等进行无损检测时,快中子探测器的时间分辨率对系统的成像时间和图像质量等方面具有重要影响。提高时间分辨率的主要困难在于无法精准测量入射中子与物质相互作用深度(depth of interaction,DOI)。为了减小DOI效应对快中子探测的影响,利用Geant4模拟软件构建了基于塑料闪烁体的双端读出快中子探测器模型,系统地研究了闪烁体厚度对探测器时间分辨率性能的影响。在此基础上,提出了平均两端定时和重建中子作用点2种提高时间分辨率的方法。研究结果表明,这2种校准方法均能降低DOI测量不准确对快中子探测产生的影响,提高快中子探测器的时间分辨率。对于厚度为100 mm的闪烁体探测器,利用重建中子作用点法对光电倍增管(photomultiplier tube,PMT)定时补偿后,探测器的时间分辨率由(1030±5)ps提高到(612±2)ps。

高灵敏度玉米赤霉烯酮时间分辨荧光快速定量检测卡的研发和应用

成功研发了一种灵敏度高、准确度好、快速、简易的双T线的玉米赤霉烯酮(ZEN)时间分辨荧光快速定量检测卡。通过对比ZEN检测卡检测线数量(单T线、双T线)的灵敏度,主要利用双T线的增补作用优势抬高灵敏度。对比了独立C线、非独立C线体系工艺,利用非独立C线工艺,C值与T值呈现负相关来提高灵敏度。筛选出羊抗鼠-自身鼠抗非独立C线工艺,在其基础上进一步筛选标记抗体量(5、10、20、30μg/mL),选择标记抗体量10μg/mL效价25429,10~500μg/kg抑制率33.57%~98.30%,灵敏度、效价最佳。用液相色谱与玉米赤霉烯酮(ZEN)时间分辨荧光快速定量检测卡同时检测不同基质的样本,两者的符合度很高,准确度在90.89%~119.33%,浓度CV6.18%。研究表明,用荧光层析检测卡检测粮食谷物中玉米赤霉烯酮的分析方法稳定性好,货架期符合要求,可测范围宽,具有很好的应用前景。

高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡的研发和应用

利用时间分辨荧光快速定量检测技术采用稀有元素“铕”作为示踪物,开发出一种用于检测粮食谷物中的呕吐毒素含量的高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡。交联剂碳二亚胺(EDC)用量25 μL/mL、抗体量10 μg/mL标记脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON单抗并用硼酸-硼砂缓冲液(12 mmol/L,pH 7.27)体系作为喷膜稀释液喷于结合垫上。Tris-HCl (10 mmol/L,pH 7.0)作为T线划膜液体系,羊抗鸡二抗以及呕吐毒素抗原均匀地划于硝酸纤维素膜(NC)上质控线和检测线的位置,C线划膜浓度0.2 mg/mL, T2线划膜浓度0.05 mg/mL, T1线划膜浓度0.15 mg/mL。依次将样品垫、结合垫、NC膜和吸水纸组装切割装入检测卡中。测试结果表明定量值250 μg/kg的抑制率为39.54%。并进一步使用检测卡检测来自国家粮食和物资储备局科学研究院、江苏质检中心以及南京微测生物科技有限公司的18个质控样本,样本类型覆盖玉米、小麦以及小麦制品。与液相色谱法检测出的结果相符,准确度的平均值高达102.41%。该检测方法适合用于现场的快速筛查,具有广阔的市场应用前景。

呕吐毒素和玉米赤霉烯酮二合一时间分辨荧光定量快速检测卡的研发和优化

成功研发及优化一种基于时间分辨荧光纳米微球的呕吐毒素/玉米赤霉烯酮真菌毒素二合一荧光定量快速检测卡(简称DZ检测卡),同种样本仅需一次提取检测,8 min内即可得到两个项目的检测结果,快速、简单易操作。本项目成功优化了基于时间分辨纳米微球的呕吐毒素/玉米赤霉烯酮真菌毒素二合一荧光定量快速检测卡的制备工艺,玉米赤霉烯酮(简称ZEN)的均一性差、呕吐毒素(简称DON)的灵敏度低、C线波动大、样本前处理等问题。通过对时间分辨荧光微球不同粒径标记抗体,确定了DZ检测卡中DON胶乳所用的荧光微球为298 nm,解决了DON灵敏度低的问题;通过对喷膜稀释倍数的优化,确定了胶乳的稀释倍数,解决了ZEN均一性差的问题;通过对划膜位置的筛选,确定了ZEN、DON、C线的划膜位置NC膜距样品垫的距离依次为T1(14 mm)、T2(10 mm)、C(6mm);通过对划膜液体系的优化,确定C线划膜液为10 mM NMS+2%蔗糖,解决了C线值波动大的问题;通过对样本前处理提取液的优化,确定了提取液为50%乙醇+2%NaCl,检测ZEN的准确度在95.83%~116.71%,检测DON的准确度在96.53%~110.36%。玉米、小麦样本的检测可用一条标准曲线。

基于微流控芯片的时间分辨冷冻电子显微镜新方法

据Bhattacharjee S 2024年2月1日[Cell,2024,187(3):782-796.e23.]报道,美国哥伦比亚大学研究人员开发了基于微流控芯片的时间分辨冷冻电子显微镜方法,并揭示了Hfl X介导的核糖体回收动态路径。所有生命过程都涉及细胞中分子之间的相互作用。例如,核糖体是一种由蛋白质和RNA组成的巨大分子机器,在将遗传信息翻译成蛋白质时与转运RNA(tRNA)和多种蛋白质因子相互作用。

降雨时间分辨率与插值方法对城市内涝模拟影响研究

为研究不同时间分辨率降雨资料对模拟结果的影响,使用不同插值方法提高降雨时间分辨率进行城市内涝模拟并确定最佳插值方法。以西安市天福和园小区为研究区域,利用GAST-SWMM耦合模型,选取纳什系数和峰值误差作为评判标准,对研究区域模拟和实测流量过程线进行对比。研究表明:经两场实测降雨过程验证,模型纳什系数分别为0.85和0.81,表明构建的一二维耦合模型精度较高;在本文设置的五种时间分辨率中,当降雨时间分辨率为5 min时,模拟精度最高,随着降雨时间分辨率的降低,模拟流量与实测流量过程线吻合程度逐渐变差,且时间分辨率为60 min时模拟结果最差;选取分形插值、拉格朗日插值、线性插值三种方法,将实测降雨数据时间分辨率从30 min和60 min插值为5 min,模拟结果均显示与实测吻合程度最好的是分形插值方法,拉格朗日插值方法次之,线性插值方法最差。本研究可为用于城市内涝模拟的降雨资料选取及处理提供依据。

激光诱导钛合金等离子体电子温度和电子密度的时间分辨测量

以波长为532 nm的纳秒脉冲激光器为激发源,使用中阶梯光栅光谱仪和增强电荷耦合器件(ICCD)获得了激光诱导钛合金等离子体的时间分辨发射光谱;基于发射光谱,利用玻尔兹曼图法和萨哈-玻尔兹曼图法计算了等离子体电子温度;采用斯塔克展宽法计算了电子密度。研究结果表明,相较于玻尔兹曼图法,萨哈-玻尔兹曼图法可提供更为准确的电子温度计算结果。此外,光谱采集门宽的增大会导致等离子体电子温度和电子密度计算值的减小。以上研究结果为钛合金的激光诱导击穿光谱(LIBS)分析提供了实验指导。

时间分辨荧光免疫层析试纸条在油料饼粕黄曲霉毒素B_1检测中的应用

采用黄曲霉毒素时间分辨荧光免疫层析试纸条及配套的时间分辨荧光速测仪,对油料饼粕中黄曲霉毒素B1的快速检测进行了应用研究。该时间分辨荧光免疫分析技术是基于时间分辨荧光免疫层析试纸条和载有Eu（Ⅲ）标记特异性单克隆抗体的样品瓶建立的检测技术。时间分辨荧光速测仪可内置标准曲线,直接输出检测结果。对6种油料饼粕做黄曲霉毒素B1添加回收率实验,回收率在70%~120%之间,批间、批内变异系数〈15%。在实际样品的检测中,时间分辨荧光免疫层析试纸条检测技术与液相色谱-串联质谱法相比,检测结果相对误差〈15%。时间分辨荧光免疫层析试纸条检测技术测定快速、准确,技术稳定、可靠,设备经济、小型,适用于大批量油料饼粕样品的快速检测和风险评估。

基于声谱图时间分辨率优化与残差空间金字塔网络的车辆识别

车辆分类是智能交通系统的关键技术之一,是道路交通监控系统的一个重要研究领域。由于声学传感器具有效率高、成本低、可昼夜工作、隐蔽性强等优势,因此基于车辆声音特征的车辆分类引起了研究人员的广泛关注。然而,现有研究中的车辆声音信号仅包含单一车辆,对于混合的双车辆声音信号的分类缺乏讨论。为此,设计一种网络模型对单车辆和双车辆共12种类别的噪声信号进行分类。针对声音频谱特征的固定分辨率并非最优的问题,基于网络训练得出的注意力得分和时间转换矩阵,控制噪声频谱时间大小,设计频谱时间分辨率优化模型。分类网络依据卷积递归神经网络(CRNN)架构,卷积网络部分(多尺度信号分析模块)参考高效空间金字塔模块对特征进行双分支融合处理,由于循环神经网络(RNN)等不利于并行化,运算速度慢,因此将因果时间卷积网络(TCN)转换为非因果循环TCN。在自制数据集中进行实验,结果表明,该模型的平均精度均值(mAP)达到0.98,远高于相当参数量下的CRNN网络,与MobileNetV3性能相当,但是相比MobileNetV3参数量减少了1.7×10^(6)。分析结果表明,所提模型适用于长时间声音信号处理任务,能提取深层次的特征。

FQ-PCR检测乙型肝炎病毒DNA与时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项在乙肝诊断中的应用价值

目的探讨荧光定量聚合酶链反应(FQ-PCR)检测乙型肝炎病毒(HBV)-DNA与时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项在乙肝诊断中的应用价值。方法选择2021年1月至2023年10月本院接收的82例疑似乙肝患者作为研究对象,均通过FQ-PCR实施HBV-DNA检测,同时予以时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项[乙肝病毒核心抗体(HBcAb)、乙肝病毒e抗体(HBeAb)、乙肝病毒e抗原(HBeAg)、乙肝表面抗原(HBsAg)、乙肝表面抗体(HBsAb)],并分析检测结果。结果82例患者中,HBV-DNA阳性率为70.73%(58/82)。82例患者中,组合A(HBcAb+HBeAg+HBsAg阳性)占比91.46%(75/82),组合B(HBeAb+HBsAg阳性)占比63.41%(52/82),组合C(HBcAb+HBeAb+HBsAg阳性)占比37.80%(31/82),组合D(HBcAb+HBeAb+HBsAb阳性)占比6.10%(5/82),组合E(HBeAg+HBsAg阳性)占比64.63%(53/82)。组合A、组合B、组合C、组合D、组合E中HBV-DNA阳性率分别为53.33%(40/75)、7.69%(4/52)、29.03%(9/31)、40.00%(2/5)、5.66%(3/53),组合A中HBV-DNA阳性率均高于其他各项组合,差异具有统计学意义(P<0.05)。FQ-PCR检测HBV-DNA联合时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项诊断乙肝的准确度、灵敏度高于单独FQ-PCR检测HBV-DNA及时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论在乙肝诊断中,FQ-PCR检测HBV-DNA与时间分辨免疫荧光法检测乙肝五项各具优势,积极联合应用有助于进一步提升诊断效能。

时间分辨拉曼光谱研究一氧化氮与肌红蛋白的结合过程

纳秒瞬态拉曼光谱技术是研究分子结构变化超快动态过程的重要实验手段之一.而肌红蛋白(Mb)与小分子配体的结合过程一直是人们研究的焦点.本文旨在利用纳秒瞬态拉曼光谱技术研究小分子配体NO与肌红蛋白结合的动力学过程.通过考察MbNO光解后产物脱氧肌红蛋白(DeoxyMb)与反应物MbNO的ν4特征振动峰的强度比值随激光激发功率的变化,阐述了利用纳秒瞬态拉曼光谱技术研究MbNO体系中NO与DeoxyMb结合过程的可行性.利用纳秒瞬态拉曼光谱技术,获得了与皮秒时间分辨拉曼和皮秒时间分辨吸收相一致的结合动力学实验结果.为研究其它复杂体系的超快结合动力学过程提供了一种新的思路.

时间分辨荧光免疫分析方法的光谱研究

时间分辨荧光免疫分析法是用三价稀土离子及其螯合剂作为示踪物 ,标记蛋白质、激素、抗体、核酸探针或生物活性细胞 ,待反应体系 (如 :抗原抗体免疫反应、生物素亲合反应、核酸探针杂交反应、靶细胞与效应细胞的杀伤反应等 )发生后 ,用时间分辨荧光技术测定反应体系中分析物的浓度 ,达到定量分析的目的。它之所以能够继放射性同位素标记、酶标记、化学发光、电化学发光后成为一种更新、更灵敏的检测方法 ,主要取决于它所用标记物三价稀土离子螯合物独一无二的物理及化学性质。主要报导了对使用的长寿命荧光团Eu3 + 螯合物的光谱研究结果 ,时间分辨技术及荧光增强技术的原理。实验表明 :选择 336～ 337nm的激发波长 ,有利于Eu3 + 的配位二酮体的激发及能量转移。