許多包膜病毒諸如人類免疫缺陷病毒（即艾滋病毒，HIV），埃博拉病毒、流行性感冒病毒（IFV）和冠狀肺炎病毒等致命性病毒對人類健康和公共衛(wèi)生構(gòu)成了持續(xù)的威脅。因此，關(guān)于病毒開展的各方面研究備受關(guān)注。其中，包膜病毒的細(xì)胞膜滲透行為是病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞，感染宿主細(xì)胞等一系列事件中的關(guān)鍵步驟。在病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的過程中，包膜病毒如何與宿主細(xì)胞受體相互作用以及病毒膜包膜自身如何經(jīng)歷結(jié)構(gòu)變化，Z終進(jìn)入宿主細(xì)胞的病毒-細(xì)胞膜滲透行為的研究，能為開發(fā)新型抗病毒療法和疫苗提供有利信息。

    近年來，流感病毒（IFV， 結(jié)構(gòu)示意圖1）已被用作包膜病毒的原型來研究病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的過程。IFV中血凝素（HA）是嵌入IFV包膜的主要表面糖蛋白。 HA負(fù)責(zé)IFV與宿主細(xì)胞受體的連接，并在病毒進(jìn)入過程中參與介導(dǎo)膜融合。眾多研究已經(jīng)為靶標(biāo)和病毒膜之間的融合機(jī)制建立了一個(gè)公認(rèn)的模型。該模型認(rèn)為只有在靶標(biāo)和病毒膜發(fā)生膜融合時(shí)才可形成孔從而介導(dǎo)病毒-細(xì)胞膜滲透行為。然而，其他報(bào)道也觀察到在融合發(fā)生之前靶標(biāo)和病毒膜的破裂。此外，關(guān)于腺病毒蛋白與宿主細(xì)胞的研究顯示，宿主細(xì)胞膜可能在沒有膜融合的情況下被破壞而進(jìn)入病毒。另一方面，病毒包膜和靶宿主細(xì)胞膜具有不同的化學(xué)組成或結(jié)構(gòu)，各個(gè)膜中形成孔的要求不同，因此靶宿主或病毒膜破裂也可能獨(dú)立地被誘導(dǎo)。

圖1 流感病毒示意圖 （百度百科）

    綜上所述，關(guān)于病毒-細(xì)胞膜滲透行為的機(jī)理還存在一定的爭議，明確單個(gè)病毒與宿主細(xì)胞的復(fù)雜融合機(jī)制，可為設(shè)計(jì)抗病毒化合物提供有利信息。然而，常規(guī)的病毒整體融合測定法是對膜融合事件的集體響應(yīng)，不能對細(xì)微、尤其是在納米尺度復(fù)雜的融合細(xì)節(jié)進(jìn)行直接和定量的研究，因此無法直接量化一些可以通過研究單個(gè)病毒、納米尺度表面糖蛋白和脂包膜來獲得的融合細(xì)節(jié)。例如，病毒感染過程在分子水平上引起的病毒膜和宿主細(xì)胞膜的化學(xué)和結(jié)構(gòu)組成改變，可以通過分子特異性紅外光譜技術(shù)來探測。然而，單個(gè)病毒、表面糖蛋白和脂包膜尺寸小于紅外光的衍射極限，限制了單個(gè)病毒的紅外光譜研究。因此，找到一個(gè)既可以提供納米高空間分辨率，還能探測機(jī)械、化學(xué)特性（分子特異紅外光譜）和環(huán)境影響的工具，使其可在單病毒水平上研究病毒膜融合過程是十分重要的。

    德國neaspec公司經(jīng)多年研發(fā)的納米分辨傅里葉紅外光譜和成像系統(tǒng)（nano-FTIR & neaSNOM）采用ZL化的散射式核心設(shè)計(jì)和準(zhǔn)外差技術(shù)以及獨(dú)特的寬光譜高能激光器（光譜范圍：650—4000 cm-1），基于傳統(tǒng)傅里葉紅外光譜的核心原理，使得光譜和成像信息直接源于光學(xué)信號(hào)，無需光-熱、光-力等復(fù)雜信號(hào)的轉(zhuǎn)換，能對空間分辨率低至10 nm的樣品進(jìn)行直接的紅外光譜及成像測量，提供與傳統(tǒng)傅里葉光譜完全一致的紅外光譜測量結(jié)果。因此，德國neaspec公司的納米分辨傅里葉紅外光譜與成像系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高分辨率單個(gè)病毒、表面糖蛋白和脂包膜的原位光譜、化學(xué)圖譜和結(jié)構(gòu)鑒定，以及病毒與環(huán)境觸發(fā)因素和細(xì)胞的相互作用研究，是單病毒水平上研究病毒膜融合過程的wan美工具。

圖2 德國neaspec公司納米分辨傅里葉紅外光譜與成像系統(tǒng)（ nano-FTIR & neaSNOM）實(shí)物圖

    來自美國喬治亞大學(xué)和喬治亞州立大學(xué)的Sampath Gamage和Yohannes Abate等研究者采用 nano-FTIR & neaSNOM研究了單個(gè)原型包膜流感病毒X31在不同pH值環(huán)境中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化。同時(shí)，還定量評估了在環(huán)境pH值變化期間,抗病毒化合物（化合物136）阻止病毒膜破壞的有效性，提供了一種YZ病毒進(jìn)入細(xì)胞的新機(jī)制。

    nano-FTIR和neaSNOM對流感病毒 X31的近場紅外光譜及成像研究提供了高空間分辨的優(yōu)異光譜和成像結(jié)果，具體結(jié)果如下：

1. 能清楚觀察到單個(gè)流感病毒的形貌（高度20-30 nm, 大小約70-100 nm）；

2. 不同紅外波長下病毒紅外吸收對比明顯；

3. HA富集在病毒包膜外（對比圖3 中f和g:包膜外1088 cm-1無紅外吸收信號(hào)，1659 cm-1 有紅外吸收信號(hào)，蛋白質(zhì)在1659 cm-1 有吸收而在1088 cm-1沒有）；

4. nano-FTIR 能獲取到病毒蛋白紅外光譜（1500-1750 cm-1范圍 Amide I 和Amide II 峰）；

5. nano-FTIR 能獲取到病毒的脂類、磷酸鹽和RNA的紅外光譜（1290-1050 cm-1范圍）。

圖3 流感病毒的neaSNOM近場光學(xué)紅外成像 (pH 7.4) a)：實(shí)驗(yàn)示意圖；b)：病毒形貌成像（標(biāo)尺 100 nm）；c-e)：不同紅外波長下近場光學(xué)相位成像（紅外吸收）；f） 和 g)：b,c）和 b, e)紅色虛線相應(yīng)的截面分析

圖4 流感病毒的nano-FTIR光譜及高光譜成像(pH 7.4)A)：nano-FTIR紅外吸收光譜（pH 7和pH 5）； B)：病毒形貌及高光譜成像（標(biāo)尺 100 nm）

    綜上所述，在該研究工作中，作者對單個(gè)流感病毒顆粒進(jìn)行了光譜和成像實(shí)驗(yàn)，研究了各種pH值變化環(huán)境中以及與抗病毒化合物相互作用時(shí)病毒蛋白和脂質(zhì)雙層的化學(xué)和結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明在不存在靶細(xì)胞膜的情況下，降低pH環(huán)境依然會(huì)造成病毒包膜破裂，這與當(dāng)前的病毒融合模型相反。此外，融合YZ劑化合物136可以有效阻止低pH環(huán)境引起的病毒包膜破壞。除流感病毒外，德國neaspec公司提供的nano-FTIR和neaSNOM技術(shù)同樣可能適用于其他包膜病毒（例如，HIV、冠狀肺炎病毒等）的研究，并能為基礎(chǔ)病毒學(xué)研究提供新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]Sampath Gamage, Yohannes Abate et al.， Probing structural changes in single enveloped virus particles using nano-infrared spectroscopic imaging， PLOS ONE https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0199112

傅里葉紅外光譜儀是基于對干涉后的紅外光進(jìn)行傅里葉變換的原理而開發(fā)的紅外光譜儀，主要由紅外光源、光闌、干涉儀（分束器、動(dòng)鏡、定鏡）、樣品室、檢測器以及各種紅外反射鏡、激光器、控制電路板和電源組成?？梢詫悠愤M(jìn)行定性和定量分析，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、寶石鑒定、刑偵鑒定等領(lǐng)域。

下面上海爾迪儀器科技有限公司給大家詳細(xì)介紹傅里葉紅外光譜儀應(yīng)用行業(yè)

1、在石油化學(xué)研究中的應(yīng)用

傅里葉紅外光譜儀在石油化學(xué)中的應(yīng)用是一個(gè)十分廣泛的領(lǐng)域，如在重油的組成、性質(zhì)與加工方面，應(yīng)用IR表面自硅膠色譜得到的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。紅外光譜儀在潤滑油及其應(yīng)用方面的進(jìn)展體現(xiàn)在:用于鑒別未知油品和標(biāo)定潤滑油的經(jīng)典物理性質(zhì)(如粘度、總酸值、總堿值);被納入以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為目的的油液分析計(jì)劃，用于表征在用油液的降解和污染程度;油潤滑表面摩擦化學(xué)過程及產(chǎn)物的原位監(jiān)測與表征。

傅里葉紅外光譜儀應(yīng)用于輕質(zhì)油品生產(chǎn)控制和性質(zhì)分析方面的主要進(jìn)展包括:應(yīng)用紅外光譜預(yù)測汽油的辛烷值，應(yīng)用IR測定汽油中含氧化合物的含量。此外，還應(yīng)用ATR FT-IR與GC聯(lián)用測定汽油中的芳烴的含量。

2、醫(yī)藥領(lǐng)域  

現(xiàn)代藥物學(xué)在對新藥物進(jìn)行研制時(shí)不外乎兩種方法，一種是根據(jù)基礎(chǔ)化合物進(jìn)行合成，另一種是從動(dòng)植物中提取改良。藥物的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，對于得到的新藥物最基本的步驟是分析其結(jié)構(gòu)和組成，傅里葉紅外光譜儀能夠出色的輔助人們完成這方面的工作。  

3、在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

傅里葉紅外光譜儀在臨床疾病檢測方面也有廣泛的應(yīng)用，如利用紅外光譜法對冠心病、動(dòng)脈硬化、糖尿病、癌癥的檢測。

4、刑偵鑒定

在案發(fā)現(xiàn)場中，通過犯罪現(xiàn)場勘查可以發(fā)現(xiàn)許多未知種類的纖維，而這些纖維中卻可能保存著大量的犯罪信息。通過對未知纖維的檢驗(yàn)和鑒定，能夠掌握犯罪嫌疑人與犯罪現(xiàn)場關(guān)系、犯罪嫌疑人與受害人的關(guān)系以及對犯罪嫌疑人的同一認(rèn)定。纖維一般是由單體化合物聚合而成的，且各類纖維的分子結(jié)構(gòu)不同。傅里葉變換紅外光譜儀能夠根據(jù)纖維所含基團(tuán)的紅外吸收峰來確定未知纖維的種類。方法簡單迅速且不破壞檢材。

上海爾迪儀器科技有限公司有售bruker傅里葉紅外光譜儀VERTEX 80/80v、VERTEX 70v ，可以助力進(jìn)行諸多高難度試驗(yàn)，如高分辨率、超快速掃描、步進(jìn)掃描或紫外光譜范圍測量。如果有需要可以聯(lián)系我公司！

   傅里葉紅外光譜儀,中藥二氧化硫測定儀,紅外光譜儀,一般把紅外光譜儀放在以上的環(huán)境中測濃度有:儀器擴(kuò)大無法測量的定量紅外藥物濃度,儀器無法測量的定量紅外混合物濃度,定量紅外觀察藥物的熒光結(jié)構(gòu)特征,和定量的中藥樣品濃度儀器擴(kuò)大無法測量的紅外吸收譜線能量不同。

    光譜儀和紅外光譜儀的能量一般來說,光譜儀比紅外光譜儀能量高。

    因?yàn)楣庾V儀在紅外光譜儀上有一個(gè)濾光片,能夠?yàn)V掉大部分紫外光。所以紅外光譜儀,特別是擴(kuò)展的紅外光譜儀能量高。應(yīng)用的話,用紅外光譜儀配紅外光編碼。

    比如降血糖,要求紅外光譜儀有很好的波長組合?？梢杂米贤夤饨饽愕募t糖,根據(jù)組合下來看,看糖中含多少糖。這個(gè)圖是14年的調(diào)查,結(jié)果用的是三個(gè)紅外光譜儀,濾除了一半的紫外光。

    還有一個(gè)白光光譜儀。同時(shí)濾除了紅外光,也濾除了一半的紫外光。結(jié)果是100%的降血糖。

    紫外光用來檢測中藥,也可以用來檢測中藥制劑,反正怎么方便怎么來。而紅外光譜儀配光,根據(jù)波長組合,可以篩選出很多代表性的靶藥。大體上,要求你針對的方向,靶藥數(shù)量等等,用紅外光譜儀才靠譜。

    上面只是一個(gè)參考,使用的時(shí)候,還是看實(shí)驗(yàn)室。***用紅外光譜儀,因?yàn)榧t外光譜儀的光源可以很多可以選擇,***選擇光譜儀可以精確測量紫外輻射或可見輻射的那種。

    這么說可能有點(diǎn)拗口,其實(shí)就是因?yàn)楣庾V儀的可以讀出光譜曲線,紫外光譜儀也可以讀出光譜曲線,兩者可以測的那個(gè)光譜曲線是一樣的。另外,相對于數(shù)字紅外光譜儀,光譜儀測的是物質(zhì)的原子或分子整體。數(shù)字紅外光譜儀測得的是物質(zhì)整體或某種特定區(qū)域,紅外光譜儀測得的是光譜區(qū)域里面物質(zhì)的全體。

    所以光譜儀更好用,光譜儀是光譜儀里面分析,數(shù)字光譜儀是數(shù)字光譜儀里面分析。

    成像方式不同原理不同根據(jù)光譜儀的光譜成像原理可以將光譜儀分為工作光譜成像和非工作光譜成像。工作光譜成像就是由被測物自身發(fā)出不同頻率的光,要測物的表面處有多少個(gè)光脈點(diǎn)或者多少個(gè)光輻射,把測物的不同位置和不同波長的光作為一組光脈點(diǎn)和光輻射,根據(jù)一組光脈點(diǎn)和光輻射所成像的位置來測量單個(gè)光脈點(diǎn)和光輻射量,如果所測物表面上沒有光脈點(diǎn),那么就測不出光脈點(diǎn)和光輻射量。

    這種方法比較耗時(shí),對光線的選擇也有一定的要求。所以不適合工作光譜成像。非工作光譜成像就是沒有反射現(xiàn)象,測物表面上只有沿光譜邊緣的一點(diǎn)光。

    在可見光譜區(qū)從出發(fā)點(diǎn)經(jīng)主光波段1~2000,紅光波段從300~500的一段特定區(qū)域作為光源發(fā)射光對于每個(gè)光源根據(jù)物質(zhì)不同含量,不同吸收量作為主光。

在對樣品進(jìn)行定性與定量分析時(shí)，例如醫(yī)藥化工、寶石鑒定、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、刑偵鑒定等領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)用傅里葉紅外光譜儀來進(jìn)行檢測分析，而其所利用的技術(shù)是傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜，不少人了解儀器的原理，那么其使用的技術(shù)，又了解多少呢？
 

　　關(guān)于傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜
 

　　傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜 (FTIR)是一種用來獲得固體, 液體或氣體的紅外線吸收光譜和放射光譜的技術(shù)。傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀同時(shí)收集一個(gè)大范圍范圍內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)。這給予了在小范圍波長內(nèi)測量強(qiáng)度的色散光譜儀一個(gè)顯著的優(yōu)勢。FTIR已經(jīng)能夠做出色散型紅外光譜，但使用的并不普遍(除了有時(shí)候在近紅外)，開啟了紅外光譜新的應(yīng)用。傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀是源自于傅立葉轉(zhuǎn)換(一種數(shù)學(xué)過程)，需要將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的光譜。
 

　　傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜種類
 

　　根據(jù)紅外光的分類，傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜也可以分為以下幾種：

　　近紅外光FTIR：近紅外光區(qū)域介于波長從巖鹽區(qū)域到可見光的起始(約在750nm)。從基本振動(dòng)的泛頻上可以觀察到此區(qū)域。它主要應(yīng)用在工業(yè)上，如化學(xué)影像和流程控制。

　　中紅外光FTIR：隨著廉價(jià)微電腦的出現(xiàn)，使得能有專門用于控制光譜儀、收集數(shù)據(jù)、進(jìn)行傅里葉轉(zhuǎn)換和光譜呈現(xiàn)的電腦得以出現(xiàn)。這促進(jìn)了在巖鹽區(qū)域的FTIR分光光度計(jì)的發(fā)展。然而，制造超高極ng確度的光學(xué)零件和機(jī)械零件卻是必須克服的問題。廣泛被使用的器具現(xiàn)在可以在市面上買到。雖然在儀器的設(shè)計(jì)上越來越復(fù)雜，但是基本原理仍然保持相同。如今，干涉儀上的移動(dòng)鏡以相同的速度移動(dòng)且干涉圖的取樣會(huì)位于被氦-氖激光所點(diǎn)燃的二次干涉的邊緣發(fā)現(xiàn)通過零交叉點(diǎn)所觸發(fā)。這賦予了高波數(shù)下從紅外光譜上所得到結(jié)果的極ng確度并避免波數(shù)校準(zhǔn)錯(cuò)誤。

　　遠(yuǎn)紅外光FTIR：一開始，F(xiàn)TIR分光光度計(jì)是使用在遠(yuǎn)紅外光的范圍上。這么做是因?yàn)榭紤]到了良好光學(xué)性能所需求的機(jī)械耐用度，這也關(guān)系到了光波長的選用。
 

　　傅里葉近紅外檢測器原理
 

　　光源發(fā)出的光被分束器(類似半透半反鏡)分為兩束，一束經(jīng)透射到達(dá)動(dòng)鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動(dòng)鏡反射再回到分束器，動(dòng)鏡以一恒定速度作直線運(yùn)動(dòng)，因而經(jīng)分束器分束后的兩束光形成光程差，產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會(huì)合后通過樣品池，通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達(dá)檢測器，然后通過傅里葉變換對信號(hào)進(jìn)行處理，Z終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。
 

　　傅里葉近紅外檢測器的優(yōu)點(diǎn)
 

　　作為一款分析儀器， 傅里葉近紅外檢測器有三個(gè)突出的特點(diǎn)：
 

　　1、 掃描速度快：傅里葉變換紅外光譜儀是按照全波段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的，得到的光譜是對多次數(shù)據(jù)采集求平均后的結(jié)果，而且完成一次完整的數(shù)據(jù)采集只需要一至數(shù)秒，而色散型儀器則需要在任一瞬間只測試很窄的頻率范圍，一次完整的數(shù)據(jù)采集需要十分鐘至二十分鐘。

　　2、 信噪比高：傅里葉變換紅外光譜儀所用的光學(xué)元件少，沒有光柵或棱鏡分光器，降低了光的損耗，而且通過干涉進(jìn)一步增加了光的信號(hào)，因此到達(dá)檢測器的輻射強(qiáng)度大，信噪比高。

　　3、 重現(xiàn)性好：傅里葉變換紅外光譜儀采用的傅里葉變換對光的信號(hào)進(jìn)行處理，避免了電機(jī)驅(qū)動(dòng)光柵分光時(shí)帶來的誤差，所以重現(xiàn)性比較好。