傅里叶变换衰减全反射红外光谱检测血液样本在疾病筛查及诊断的应用进展

傅里叶变换衰减全反射红外(attenuated total reflection Fourier transform infrared,ATR-FTIR)光谱技术以其快速、准确、无创的特点,在生物医学领域尤其是临床血液学检验中显示出巨大潜力。该技术记录样本中分子的振动光谱,提供生物样品内核酸、蛋白质和脂质的化学结构信息,可用于疾病筛查和诊断。ATR-FTIR光谱技术在地中海贫血、艾滋病毒感染、乳腺癌、卵巢癌和脑瘤等疾病中的研究现状和发展情况,提示该技术结合化学计量学方法可实现疾病的快速筛查、诊断与鉴别诊断。ATR-FTIR光谱技术与偏最小二乘法回归模型相结合,以定量法分析人外周血样品中平均红细胞血红蛋白含量、平均红细胞体积和血红蛋白等地中海贫血筛查指标,筛查地中海贫血的灵敏度、特异度分别达到100.0%和95.3%。采用ATR-FTIR光谱技术,基于遗传算法的线性判别分析法,分析血液样本红外图谱中1653 cm-1(酰胺Ⅰ带)、1558 cm-1(酰胺Ⅱ带)、1506 cm-1(环基)和901 cm-1(磷酸二酯伸缩带)处的特征峰,对人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染孕妇血液样本的辨别准确率为89%,灵敏度、特异度分别为83%、92%。采用主成分回归(principal component regression)法对乳腺患者血液ATRFTIR光谱进行识别,其灵敏度与特异度高达92.3%与87.1%此外,ATR-FTIR光谱技术还可应用于生物医学领域的其他方面,如细胞和组织学样本的检测、疾病严重程度的分类等。ATR-FTIR光谱技术展现出广阔的应用前景,但仍面临环境干扰、样本污染等挑战。未来,随着ATR-FTIR光谱技术的优化、发展,其有望在更多疾病的临床血液学检验中发挥重要作用。

应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

何首乌及其提取物的漫反射和衰减全反射红外光谱研究

采用漫反射和衰减全反射两种红外光谱分析何首乌及其提取物。结果表明,以丙酮为提取剂时,何首乌其提取物中,韧皮部的有效成分含量最高,木质部的有效成分含量最低;通过两种方式的比较,发现何首乌及提取物的红外谱图存在一定的差异,何首乌在3 576和3 147cm-1有两个平缓的吸收峰,而提取物则在3 351cm-1有一强吸收峰,表明提取物中的OH…活性成分较多;同时,何首乌在931,859,766和709cm-1处有明显的吸收,而其提取物则没有,这也表明提取的是活性成分。

单质硫ν_(S-S)伸缩振动的漫反射红外光谱研究

采用傅里叶变换漫反射红外光谱法,在500~400cm^(-1)范围内研究了单质硫S-S键伸缩振动红外吸收模式(νS-S)的一维漫反射红外光谱、二阶导数漫反射红外光谱、四阶导数漫反射红外光谱和去卷积漫反射红外光谱,并针对单质硫νS-S,进一步开展了相关二维漫反射红外光谱研究。结果表明:单质硫νS-S的红外吸收频率主要包括464,466,468,474cm^(-1),而其红外吸收强度的变化顺序为464cm^(-1)>474cm^(-1)>468cm^(-1)>466cm^(-1)。

单质硫二维漫反射红外光谱研究

在4000~400 cm^(-1)的频率范围内采用傅里叶变换漫反射红外光谱技术,研究了单质硫S—S键伸缩振动红外吸收模式(νS—S)。结果发现:845 cm^(-1)频率附近的红外吸收峰则归属于单质硫νS—S的倍频峰(νS-S(d))。以单质硫νS-S(d)为研究对象,进一步开展了相关二维漫反射红外光谱研究。研究发现:单质硫νS-S(d)在838,842和848 cm^(-1)频率处有3个红外吸收峰,且室温下其红外吸收强度的变化快慢顺序为:842 cm^(-1)>838 cm^(-1)>848 cm^(-1)。

二氧化硅二维漫反射红外光谱特征研究

通过漫反射红外光谱开展了二氧化硅的结构研究,并以二氧化硅的Si-O-Si不对称伸缩振动模式(νasSi-O-Si)和Si-O-Si对称伸缩振动模式(νsSi-O-Si)为对象,进一步开展了二维漫反射红外光谱研究.二氧化硅的红外吸收峰有νasSi-O-Si-1-2D(包括νasSi-O-Si-1-A-2D/1175 cm^-1和νasSi-O-Si-1-B-2D/1171 cm^-1)、νasSi-O-Si-2-2D(包括νasSi-O-Si-2-A-2D/1092 cm^-1、νasSi-O-Si-2-B-2D/1088 cm^-1和νasSi-O-Si-2-C-2D/1086 cm^-1)、νsSi-O-Si-1-2D(包括νsSi-O-Si-1-A-2D/812 cm^-1、νsSi-O-Si-1-B-2D/806 cm^-1、νsSi-O-Si-1-C-2D/802 cm^-1、νsSi-O-Si-1-D-2D/796 cm^-1和νsSi-O-Si-1-E-2D/792 cm^-1)、νsSi-O-Si-2-2D(包括νsSi-O-Si-2-A-2D/788 cm^-1、νsSi-O-Si-2-B-2D/784 cm^-1、νsSi-O-Si-2-C-2D/778 cm^-1、νsSi-O-Si-2-D-2D/774 cm^-1)、νsSi-O-Si-3-2D(包括νsSi-O-Si-3-A-2D/700 cm^-1、νsSi-O-Si-3-B-2D/696 cm^-1、νsSi-O-Si-3-C-2D/692 cm^-1和νsSi-O-Si-3-D-2D/682 cm^-1)、νsSi-O-Si-4-2D/518 cm^-1、νsSi-O-Si-5-2D(包括νsSi-O-Si-5-A-2D/475 cm^-1和νsSi-O-Si-5-B-2D/465 cm^-1).时间扰动因素下,各吸收峰变化快慢顺序为1175 cm^-1>1171 cm^-1,1086 cm^-1>1088 cm^-1>1092 cm^-1,802 cm^-1>812 cm^-1>792 cm^-1>806 cm^-1>796 cm^-1,774 cm^-1>788 cm^-1>784 cm^-1>778 cm^-1,682 cm^-1>696 cm^-1>700 cm^-1>692 cm^-1,465 cm^-1>475 cm^-1.

硅藻土表面羟基的漫反射红外光谱(DRIFT)研究

运用傅里叶变换漫反射红外光谱 (DRIFT)及氘化技术 ,研究了硅藻土的表面羟基结构及其在热处理中的变化。

傅里叶变换衰减全反射红外光谱法的应用与进展

随着傅里叶变换红外光谱仪的应用及化学计量学的发展 ,傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR FTIR)成为用传统透过法制样效果不理想 (或制样复杂 )的样品及表层结构分析的有利工具和手段。ATR FTIR技术已应用到纺织、质检、公安等各个领域。目前 ,人们正在针对ATR FTIR的特性 ,开展应用研究。为此 ,文章主要介绍了国内外应用ATR FTIR技术进行深度剖析的研究 ,对材料表面的定性分析 ,组分的定量分析 ,光学纤维与ATR附件的联用技术 ,以及在其他领域 (如运用ATR FTIR技术考察中空纤维的结构及取向变化 ,研究皮肤促进剂的作用机理 )

泥质烃源岩中蒙皂石与有机质的水桥结合作用——来自原位漫反射红外光谱的证据

对济阳坳陷东营凹陷古近系渐新统沙河街组粘土矿物含量较高的烃源岩粉碎后,提取粒径小于2μm的粘土组分,运用原位漫反射红外光谱技术研究有机质与蒙皂石结合作用机制。当升温至250℃以上时,谱图显示水与羧基振动峰位置发生同步性对应变化,在400℃附近两峰同时消失。将每50℃间水和羧基振动峰面积的差值量作对比发现,在250℃以上温度段面积损失量具有明显的相关性。X-射线衍射结果显示,蒙皂石层间由于物质柱撑作用,d001衍射峰直到450℃才收缩至1.0 nm,表明含羧基有机分子主要通过氢键与蒙皂石层间水合阳离子相互作用,层间水分子作为"桥梁"将有机质和蒙皂石联结起来。由于"水桥"的联结作用,"水桥"水分子的脱附温度和所联结羧酸分子的分解温度均明显升高,在较高温度下水桥断裂,二者才从蒙皂石层间一同排出。泥质烃源岩中有机质-粘土相互作用机制——水桥机理及其排水滞后性特征,对源岩的生烃、排烃和油气的初次运移具有十分重要的影响。

原位漫反射红外光谱研究NO和NH_3在CuO/γ-Al_2O_3催化剂上的吸附行为

利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH3和NO在CuO/γ-Al2O3催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH3不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH2物种是反应的中间步骤。NO和NO2以多种形态吸附在催化剂表面。O2存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO2。暂态实验中,吸附NH3饱和的催化剂载体通入NO和O2后,共价吸附的NH3首先消失,而NH+4没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH3和O2后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH3和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。

衰减全反射红外光谱法快速检测沥青性质的研究

沥青质量的优劣直接影响路用性能和公路寿命。其中蜡含量、软化点和针入度是沥青三大重要指标,其分析过程繁冗耗时。提出了一种快速准确的沥青性质检测方法。实验共收集了220个已依照标准方法JTJ052-2000获得蜡含量、软化点和针入度标准值的沥青样品,采用偏最小二乘法(PLS)建立其红外光谱定量模型,交互验证标准偏差(SECV)分别为0.13,0.88,3.18,预测标准偏差(SEP)分别为0.14,1.06,3.90,小于标准方法的再现性偏差,任意选取不同厂家所生产的3个样品进行重复性测试,均满足标准方法的精密度要求。该方法具有重复性好、分析速度快,操作简单,可显著提高沥青的分析效率,在沥青质量检测与评价领域有着光明的应用前景。

褐煤中水分的原位漫反射红外光谱研究

采用漫反射红外光谱 ( DRIFT)法 ,以 1 4 0℃时褐煤的单光束图为背景研究了两种褐煤中的水分 .结果表明 ,褐煤中水分的含量与光谱图相应区域的积分面积呈线性关系 ;在计算煤中水分形成的氢键键能的基础上 ,讨论了水分与煤表面间的氢键相互作用 ;根据 DRIFT谱 ,将煤中的水分分为游离态的水与以弱氢键与煤表面结合的水和与煤形成强氢键的水 .低于 80℃时主要脱除前者 ,而高于 80℃则主要脱除后者 .

高温漫反射红外光谱及探针分子识别分子筛中的羟基

采用高温漫反射红外光谱法研究分子筛羟基 ,考察了温度、加热时间对高温光谱的影响。该方法结合NH3 和C5H5N分子探针在 2 98～ 82 3K对磷酸硅铝分子筛SAPO 34中的羟基进行了表征。结果表明 ,36 12cm- 1 和 35 97cm- 1 吸收峰表征的羟基位于SAPO 34分子筛的晶格中 ,归属于两种桥联羟基 (Si OH Al)。两种羟基均具有酸性 ,在 82 3K时仍然稳定。

原位漫反射红外光谱中采用新的实验手段研究煤岩显微组分中的氢键

首次提出采用小瓷片反应器 ,结合增大载气流量的方法进行产生挥发组分固体的原位漫反射红外光谱实验 ,研究了两种煤的镜质组和丝质组中的氢键分布及热稳定性 .两种显微组分间氢键分布的规律相似 ;镜质组中 SH—N、羧酸二聚体和自缔合羟基等的热稳定性比丝质组中的高 .但对 OH— N、羟基四聚体和OH— OR2 的热稳定性随煤岩组分的变化无明显规律 ;随着温度的升高 ,OH-π含量先升高后降低 ,于 3 5 0～3 80℃达最大值 ,其中镜质组 OH-π的含量增加较快 .

衰减全反射红外光谱测定番茄酱中番茄红素

利用衰减全反射红外光谱法测定番茄酱中番茄红素,选择1 700~950?cm-1作为样品的红外光谱分析波段,用二阶导数对原始红外光谱降噪后,进行偏最小二乘法回归分析,建立了回归方程,模型决定系数R2为0.970。经验证,其相对预测均方根误差为3.78,预测值与真实值的线性拟合决定系数为0.959 8,能较准确测定番茄酱中番茄红素含量。

利用氨吸附漫反射红外光谱法探测蒙脱石的固体酸性

用氨吸附漫反射红外光谱学方法,借助图谱拟合解谱手段,探测了不同预处理温度下蒙脱石表面酸性变化特征,并分析了其变化原因。结果表明,低温热处理后的蒙脱石,其B酸和L酸量增大;经较高温度(400、600℃)煅烧的样品,层间距急剧减小,氨分子难以进入层间与酸位发生反应,可探测到的两种酸量都将减少。

重金属在黄铁矿中的相态及其释放的分级提取和漫反射红外光谱分析

以分级提取-电感耦合等离子体质谱考察了黄铁矿中重金属的相态分布。结果表明,黄铁矿中的重金属以Pb为主,总量达830mg/kg,并且酸可交换态Pb主要存在于碳酸盐相中或直接以PbS形式存在,这部分Pb达56.9%;易还原态Pb主要存在于铁氧化物相中,为29.7%;可氧化态和残余态Pb存在于硫化物相和硅酸盐相中,分别为3.5%和9.9%。黄铁矿在自然条件下以Pb释放为主,Cr和Cd的释放也不容忽视。漫反射红外光谱表征发现,黄铁矿在表面氧化过程中,其表面羟基增强,表明存在表面溶解及表面酸化现象。进一步的机理探讨认为,重金属在黄铁矿表面存在一种“溶解-吸附”平衡,这一平衡由黄铁矿表面氧化和碳酸盐中和作用共同控制,并决定重金属的释放及迁移。

原位漫反射红外光谱技术用于气固催化反应机理的研究

漫反射傅立叶变换红外光谱技术是一种对固体粉末样品进行直接测量的光谱方法,是近年来发展起来的一项较理想的原位表征技术。原位漫反射红外技术由于可直接对催化剂表面的吸附态物种给出红外信号,可方便地跟踪鉴定反应中间态和产物,从而为催化反应体系反应机理的考察给出直接的证据。本文对于原位漫反射红外技术用于低温水煤气变换反应和水气逆变换反应、醇类的水蒸气重整、含CO2的合成气制取甲醇、低碳烃制合成气、CO催化氧化以及其他烃类和含氧化合物的氧化等方面进行了综述,认为该技术可很好地剖析气固相催化反应机理。

采用衰减全反射红外光谱检测改性沥青的SBS掺量及其老化降解程度

采用透射法和衰减全反射法(ATR)分别对不同SBS掺量(质量分数为0,3.0%,4.5%,6.0%和7.5%)和不同老化状态的改性沥青样品进行检测,并使用荧光显微研究改性沥青微观相态变化对光谱检测结果的影响。针对改性沥青的老化行为研究,提出适用于ATR法的改性沥青老化评价指标IB/S。研究结果表明:ATR法作为一种表面化学分析手段,其穿透深度(约1μm)远比透射法的小(约30μm),因此,改性沥青不均匀的微观相态可能干扰ATR检测,且SBS掺量越高,干扰越明显。在研究SBS改性沥青时,ATR法与透射法的检测结果不完全等同。当待测样品的SBS掺量较高时,建议采用透射法。IB/S指数并不以SBS浓度为基准,同时适用于透射法与ATR法,且可以评价未知SBS掺量改性沥青的老化程度。

温和条件下甲醛在Pt/TiO_2上催化氧化反应的原位漫反射红外光谱研究

采用原位漫反射红外光谱研究了温和条件下1%Pt/TiO2催化剂上甲醛的吸附和氧化反应,并对催化剂的失活进行了分析.结果表明,Pt/TiO2催化剂在室温条件下即可将甲醛氧化成H2O和CO2,100oC以下甲酸根的分解为决速步骤,低温下催化剂失活是由于表面未能及时分解的甲酸根占据了催化剂的活性位,升温至100oC即可将甲酸根完全分解并恢复催化剂的活性.