四代的质量:光谱三人

约翰·p·哈蒙德

技术经理,Starna科学有限,52-54福勒,Hainault,埃塞克斯IG6 3 ut,英国

DOI:https://doi.org/10.1255/sew.2022.a13
©2022年作者
发表在Creative Commons BY-NC-ND执照

介绍

在上一篇文章中,¹我们专注于如何“螺丝刀在光谱学家工具包”紫外/可见分光计(照片),及其相关软件的发展在我们的四代。在本文中,我们将看看另外三个相关光谱技术/工具盒,即荧光,近红外(NIR)和拉曼;并讨论“什么”、“地方”和“如何”的这些技术被用于提高测量质量的过程。

因此,本文使用先前描述的四代的时间段,并发现了一些有趣的点进行讨论。这个年表有效情节的发展这些技术从研发到分析质量保证(QA),和相关的质量要求。

然而,由于考虑到大量的参考文献,让我们快速的国家,这不是本文的目的,讨论相应的科学理论,如果这是感兴趣的读者,那么的优秀,和著名的文本,其中一些引用下面,应该咨询。

1^圣代:1975年之前

在此期间,基本理论建立了,在某些情况下,仪器开发的一个纯粹的以研究为导向的环境。然而,与他们的紫外/可见(s),今天填充我们的实验室的仪器,而且,正如我们将看到的,后来越来越多的其他技术领域将依靠发展。例如,改进质量和/或大小的基本组件,数据处理等,这些创新将讨论适当的年表。

荧光

在1950年代,美国国立卫生研究院的罗伯特·鲍曼博士发明了一种荧光分光光度计,或“防晒”,允许科学家使用荧光识别和测量微量的物质在体内。那些熟悉的应用荧光识别名称,尤其是当发现在美国制造的Aminco-Bowman名称系列2 (AB2)系统,引用的测量仪器在很多时期的科学论文。

近红外光谱

近红外(NIR)光谱区位于780 nm和2500 nm(4000厘米之间¹到12800厘米¹)桥接更多的知名和分析使用的紫外可见区域(190 - 780 nm)和红外(4000 - 600厘米¹)。直到最近,它被称为“遗忘”的地区。

振动光谱在近红外光谱区是半岛综合体育官方APP下载德甲由色彩和组合,不仅远低于基本中与产生它们的振动。因为摩尔吸光系数在近红外光谱范围内很低,辐射可以穿透几毫米到材料,包括固体,正是这种能力使得许多最近的应用程序的发展。许多材料,如玻璃,相对透明的在这个地区。光纤技术很容易实现近红外光谱范围内,这使得在环境监测过程,否则可能会无法访问。

最常见的测量进行近红外光谱范围的传输和反射光谱法。事件近红外光谱辐射被样品吸收或散射和透射率来衡量,T或反射,R,分别。Transflection光谱法是一种混合的传输和反射在反射器放置在样本,这样通过样品的光路和回探测器传输测量相比翻了一倍的样品相同的厚度。Transflection用来描述任何双向传输技术。可能是反射的光从扩散或镜面反射器放置在样品(镜子)。这个配置可以适应共享仪器几何与特定的反射或光纤探针系统的源和探测器在样品的同一侧。

在上一篇文章中提到的,¹卡里模型14紫外可见分光光度计是一个双光束分光光度计记录下运作而设计,在宽光谱范围的紫外线,可见光和近红外波段(UV / Vis / NIR)。这包括波长从185纳米到870纳米,和卡里模型14 b,几乎相同的外观,µm测量波长从0.5纳米到6.0。

拉曼

虽然非弹性散射的光被阿道夫Smekal预测1923年,直到1928年才在实践中观察到。喇曼效应是其发现者的名字命名,印度科学家的简历拉曼,1928年观察到的效果在有机液体一起K.S. Krishnan,和独立(Grigory兰茨贝格和列昂尼德•曼德尔斯塔姆在无机晶体。拉曼在1930年获得了诺贝尔物理学奖这一发现。系统的开创性的喇曼效应理论是由捷克斯洛伐克的物理学家乔治·Placzek在1930和1934之间。汞弧成为主要的光源,首先与照相检测,然后用分光检测。

在发现之后,拉曼光谱是用来提供第一个分子振动频率的目录。半岛综合体育官方APP下载德甲通常,样品在一个长管和一束照亮沿其长度过滤单色光产生的气体放电灯。示例收集散落的光子通过一个光学平面的管。最大化的敏感性,样本高度集中(1米或更多)和相对大量(5毫升或更多)。

现代拉曼光谱几乎总是涉及到半岛综合体育官方APP下载德甲使用激光作为激发光源;然而,激光直到三十多年后,才可以发现的影响,1960年的第一次产生激光。

2^nd代:1975年至2000年

在此期间,在很多的本系列文章中,我们看到的快速进化到生成系统数量我们现在如此熟悉,和与此相关的数据,要求证明这些值的准确性。

荧光

从个人的角度来看,荧光光谱技术,形成论文的主题为我的学位课程,但在实践中,它不是一个技术遇到直到实现的年。这种复苏一般兴趣技术毫无疑问由两个参考卷的出版有关荧光,即1981年UVSG出版的标准,²和技术参考,³现在,在其3^{理查德·道金斯}版,已成为同义词的名字。从技术的角度来看,这项技术的高灵敏度提升其使用在应用领域要求降低检测极限。然而,这增加了应用到多个领域,总是使用参与监管的行业,如水质、药品等,作为其他方法的讨论,也促使最初由国际监管机构起草相应的标准。同时,在一个相关的开发中,聚合酶链反应(PCR)是1983年由美国生物化学家发明Kary Mullis鲸鱼座公司;酶链反应和生物化学家迈克尔·史密斯,他开发了其他重要的方式操纵DNA,而共同获得了1993年诺贝尔化学奖,但更多的这个应用程序的下一代。

荧光标准

近红外光谱

近红外光谱(780 - 2500海里)地区分析师多年来在很大程度上是被忽视的,因为复杂的光谱性质由水、蛋白质等在这一地区。然而,由于多种多样的多变量数学标定方法可用,广泛被“化学计量学”这个词,它发现新的和重要的应用,在粮食和食品工业原料和QA程序;被泰克尼康推广“Infralyser”, 1986年4月注册。

此外,它的到来是FT-NIR仪器在1990年代和近红外光谱的独特意识的增加信息内容的信号可以提供物理和化学信息,对果糖催化部署近红外光谱系统的许多行业内的定性和定量的目的。

这些应用程序通常涉及比较样品的近红外光谱和参考光谱和评估的相似性对验收标准开发和验证一个特定的应用程序。相比之下,应用定量分析涉及的发展预测近红外光谱特征和样本属性之间的关系。这些应用程序通常使用数值模型定量预测的化学和/或物理属性示例基于近红外光谱谱属性。例子包括水分含量、含量均匀度、硬度、颗粒大小、包装密度等。

拉曼

在这段时期,拉曼还是本质上研究科学家的工具,只有在我们看到它的下一代“来的时代”作为调查和/或QA技术。技术的进步使得拉曼光谱更加敏感,特别是自1980年代以来。半岛综合体育官方APP下载德甲现在最常见的现代探测器被电荷耦合器件,取代以前用光电二极管阵列和光电倍增管。的出现,可靠、稳定、廉价的激光与窄带宽也影响了对技术的可用性。

3^{理查德·道金斯}代:2000年至2020年

荧光

如上所述,广泛用于PCR和荧光检测技术成为基本的许多程序中使用基因测试和研究,包括分析古代DNA样本和传染性病原体的识别。使用PCR,副本非常少量的DNA序列是成倍地放大在一系列温度变化的周期。在此期间,PCR成为普遍的,往往也是不可或缺的技术用于医学实验室研究广泛的各种应用,包括生物医学研究和刑事取证。此外,这一时期,下半年看到荧光进入临床,诊断的实现市场,最终以广泛使用的PCR检测Covid-19诊断。

此外,加上多井板格式,显微镜和光学检测荧光发生了急剧扩张的应用领域,在很大程度上归因于大量的开发和使用高度稳定的化学荧光探针和标记。

从个人的角度来看,这种发展是类似于数组,没有双关,在1950年代开发的化学比色试剂允许金属物种的准确定量可见斯派克(照片)对称,早在原子吸收光谱的发展;半岛综合体育官方APP下载德甲其中最著名的可能是双硫腙。

同时,在此期间,在1980年代,我们看到了量子点的发展,一个独特的荧光活性物种,在“白”光辐照产生的颜色与粒子的大小(nm);但是,像许多发展我们已经讨论了在本系列前面的文章中,利益并没有真正起飞,直到他们成为了下一代商用。

量子点

从监管的角度来看,起草所需的标准,例如,ASTM国际开始的前一代,在本届会议完成。⁴

近红外光谱

它是可用的示例演示模式的多功能性近红外光谱,即光纤probe-based系统,近来,小型手持单元,结合强大的信号处理电子产品的可用性,彻底改变了使用技术的两个主要制药领域之外的质量控制实验室在此期间。

首先,在原材料仓库的货物接收区域,大部分材料现在可以检查身份和符合规范,立即收到。与其他光谱测量一样,近红外光谱辐射与物质之间的相互作半岛综合体育官方APP下载德甲用提供信息,可以对化学成分的定性和定量评估样本。此外,定性和定量描述样品的物理性质可以因为样本对近红外光谱的影响。示例应用程序使用包括本质上化学不同化合物的鉴定、活性药物成分(api)、赋形剂、染料、包装材料、多晶型物,同分异构体和物理特性,如晶体和非晶体。

第二,近红外光谱法可以提供一个宝贵的工具协助符合制药帕特倡议,因为探测器可以很容易地安装在流程流,搅拌机等允许的定性分析,例如,反应途径,干燥的产品,造粒,混合和含量均匀度,监测blister-packed最终产品等。

拉曼

视为互补技术上面的近红外光谱在许多应用领域描述近红外光谱,拉曼发现用于筛选系统,从机场安检,确定药物,引起和伪造。

毫不奇怪,因此,这一时期美国药典(USP)扩展他们的光谱一般章节包括适当的87 x 187 x的章节,对近红外光谱和拉曼,如前所述。半岛综合体育官方APP下载德甲⁵

4^th代:从2021年

当我们进入这一代,我们可以看到,这三个光谱技术是现在发达成熟的技术,与相关的引用和监管控制标准。然而,我们都知道Covid-19大流行的影响在最后的两年里,和(希望)我们开始退出其巨大的影响我们可以反思结果明显转向更多的临床和/或生物的应用光谱学。半岛综合体育官方APP下载德甲

这些变化将更充分地讨论未来,最后,文章系列中,我们“未来之旅”,讨论是否科幻小说的前千禧年的最后几十年成为科学事实吗?

引用

1. J.P.哈蒙德,“四代的质量:软件和数据integrity-an必不可少的伙伴关系?”,Spectrosc。bdapp官方下载安卓版欧洲34 (2),- (2022)。https://doi.org/10.1255/sew.2022.a7
2. 紫外分光光度法,标准荧光光谱法米勒,Ed J.N.。查普曼和霍尔(1981)。ISBN: 978-94-009-5904-0
3. jr Lakowicz,荧光光谱原理半岛综合体育官方APP下载德甲3^{理查德·道金斯}经济日报。施普林格(2006)。https://link.springer.com/book/10.1007/978 - 0 - 387 - 46312 - 4
4. ASTM E2719-09,标准指导Fluorescence-Instrument校准和资格(2014)。
5. c·伯吉斯和J.P.哈蒙德,“现代化的光谱一般章节在美国药典(USP)”,Spectrosc。bdapp官方下载安卓版欧洲27 (1),每股26到29 (2015)。https://doi.org/10.1255/sew.2015.a1;c·伯吉斯和J.P.哈蒙德,“更新的现代化光谱一般章节在美国药典(USP)”,Spectrosc。bdapp官方下载安卓版欧洲29 (6),15 - 17日(2017年)。https://doi.org/10.1255/sew.2017.a1