拉曼光譜的廣闊應用
作者： 瀏覽次數： 日期：2019-4-5 20:22:26
在分子光譜領域，傅里葉紅外（FTIR）和拉曼光譜非常接近，兩者都大量使用數據庫。紅外主要測試有機物（如塑料）；拉曼可應用范圍包括有機物，無機物，氧化物，可以有效分辨晶體結構差異比如可清晰地區分鉆石、石墨烯和炭黑。
拉曼的第一大優點是特征性強。絕大部分化學物質都有特定的指紋拉曼譜作為其化學組成和晶體結構的唯一表征；
拉曼的第二大優點是使用簡單。由于較少受到水和物理狀態的影響，相對FTIR/NIR制樣簡單或無須制樣。沒有化學背景的人，也可以方便地使用拉曼；
拉曼光譜增強技術（SERS）是又一個顯著特色。FTIR能夠測的最低含量約為0.01%-0.02%。而拉曼在使用SERS技術后，可獲得千倍以上的信號增強，文獻報道甚至達到1012倍，這樣可以測到ppm，甚至到ppb級別（比如瘦肉精）。至于近紅外（NIR），靈敏度只能達到0.1%，而且受樣品狀態和使用環境影響很大，紫外光譜只限于特定的官能團，沒有數據庫。
便攜和手持拉曼最大的發展動力來自于應用。接下來，Daniel和周華為我們介紹了必達泰克已經開發的幾大應用領域。
1、制藥業應用
首先是原料藥進廠檢驗。我國GMP規定，原料藥進廠要做100%的檢驗。便攜拉曼可以不必開封，在現場透過包材測試。
其次是生產過程在線監控（PAT）。傳統技術監測折射率、渾濁程度、顏色、壓力、溫度，以此來推定判斷反應進行的程度。而現代工業需監測反應中的物質，直接了解反應進行的程度。最早是采用近紅外NIR技術，特別是不受水干擾的石化和煙草行業。但NIR只能檢測某一類特征化合物的總量，不能檢測每一個特定化學組分的含量。近10年引進的拉曼在線監測，通過探頭可以實時快速測定反應體系中每一個組分的含量， 檢測時間只有數秒或十幾秒；從而指導生產，提高生產率。雖然需要一次投資幾十萬美元，但對于制藥企業來說，可大幅降低生產成本，獲得更高的利潤，所以受到制藥業的青睞。除此之外，相比NIR，在線拉曼適應性更強，比如很少受到水的影響，或有些對NIR無響應的反應體系用在線拉曼非常具有優勢。
在藥品打假方面，拉曼也有很大的應用前景。比如必達泰克通過OEM，已經廣泛進入了藥品打假領域。
2、刑偵法醫應用
必達泰克的TacticID手持拉曼，已廣泛用于刑偵法醫領域。周華表示，由于強大的軟件團隊開發的算法，TacticID可以直接通過自身數據庫快速檢索給出結果。TacticID已擁有適用于各國毒品檢測的上千種毒品數據庫，數據庫每年更新1-2次，并支持用戶自建譜庫。Daniel還特別舉例了應用于美國的芬太尼及其芬太尼衍生物的拉曼數據庫，芬太尼在美國是致死的新毒品，毒性是同等級別海洛因的20倍，TacticID由于數據庫更新及時，近年來在美國司法領域廣受歡迎。
3、考古學應用
Daniel自豪地表示，在考古學領域，必達泰克的拉曼占有率是全球第一。i-Raman系列便攜拉曼光譜儀在中國重慶大足石刻、敦煌壁畫、意大利龐貝古城、西班牙畢爾巴鄂（Bilbao）等都有實際應用。2014年，巴斯克大學Juan Manuel Madariaga教授領導小組前往意大利龐貝的Casa degli Amorini Dorati。他們利用i-Raman Pro便攜拉曼分析殘留的油畫顏料。壁畫中本來紅色的顏料出土后變成黑的，利用拉曼光譜，可在現場快速鑒定出原來的紅色顏料，幫助復原出壁畫正確的顏色
4、食品安全應用
由于使用簡單，靈敏度高，拉曼對于食品安全等領域非常有幫助。比如三聚氰胺的中國國標方法是HPLC法，而若采用SERS-拉曼聯用后，樣品制備簡單，檢測速度更快，成本更低，不管是芯片型還是溶膠型的SERS，都是一次性產品，還能避免交叉污染。所以拉曼光譜可用于快速檢測食品非法添加劑和有害成分。再比如水體污染事件（如數年前的松花江污染）中的待測物都是ppm級別，SERS-拉曼聯用后可以在現場快速判定污染物，快速應急響應。必達泰克最近將推出食品安全檢測的SERS-拉曼聯用產品，可在現場快速檢測60多種食品中的非法/濫用添加劑、農藥/獸藥殘留、有毒有害化學品。
5、臨床應用
臨床方面，便攜或手持拉曼可做癌癥、結核病等的測試，比如針對去年肆虐的寨卡病毒，必達泰克開發了配合SERS的拉曼進行早期篩查。必達泰克還有款針對歐洲法規的臨床產品，該法規規定在注射使用癌癥治療藥物前，必須用拉曼測試，確定藥物的成分及含量都正確，以減少醫療事故。因為癌癥患者本來就免疫力很弱，如果用藥的成分或含量不正確，將導致嚴重的致死事故。只可惜中國國內目前還沒有相關的法規。
周華還特別強調說，制藥業的法規監管是最嚴格的。必達泰克的便攜拉曼，最早進入的就是制藥領域，硬件和軟件都要符合各國的要求。所以，對于便攜或手持拉曼的應用，進入安全檢查、食品安全、環境監測、臨床等法規領域，必達泰克非常有信心。
LIBS和透射拉曼：為客戶提供現場快速檢測的完整方案
2015年10月，必達泰克推出了手持/便攜式LIBS金屬多元素分析儀。Daniel表示，當時主要根據藥廠的需求設計。便攜拉曼可測定約85%的原料藥，但無法監測鹽（如NaCl）的原料，因此必達泰克開發了LIBS，來為制藥業提供更完整的解決方案。近年來，同樣是針對藥廠的應用，必達泰克又推出了i-Raman?Pro ST透視拉曼，可以透過非透明的藥包材（如樣品瓶、牛皮紙）測定原料藥的組成和成分。
LIBS目前全球的市場量還較?。?00臺左右），周華希望LIBS的未來有更大的市場，比如達到上萬臺。