为了深入认识竹材细胞壁的精细结构, 揭示竹材细胞壁的独特构造, 首次应用纳米红外技术（AFM-IR）研究竹材纤维细胞壁的化学成分及其分布, 探讨纳米红外技术在竹材细胞壁化学物质分布的研究方法。 结果表明, 利用纳米红外技术可以实现原位状态下对竹材纤维细胞壁的化学组成进行分析, 突破了传统红外光谱技术的衍射极限, 获得纳米级的红外光谱; 纳米红外技术采集的光谱与显微红外技术相比, 谱峰位置基本相同, 能正确反映竹材细胞壁的化学信息; 纳米红外技术是竹材细胞壁化学成分纳米分布的有效研究方法。

Near infrared chemical imaging (NIR-CI) combines conventional near infrared (NIR) spectroscopy with chemical imaging, thus provides spectral and spatial information simultaneously. It could be utilized to visualize the spatial distribution of the ingredients in a sample. The data acquired using NIR-CI instrument are hyperspectral data cube (hypercube) containing thousands of spectra. Chemometric methodologies are necessary to transform spectral information into chemical information. Partial least squares (PLS) method was performed to extract chemical information of chlorpheniramine maleate in pharmaceutical formulations. A series of samples which consisted of different CPM concentrations (w/w) were compressed and hypercube data were measured. The spectra extracted from the hypercube were used to establish the PLS model of CPM. The results of the model were R²_val0.981, RMSEC 0.384%, RMSECV 0.483%, RMSEP 0.631%, indicating that this model was reliable.

The present study aimed at investigating the relationship between tablet hardness and homogeneity of different Yinhuang dispersible tablets by near-infrared chemical imaging (NIR-CI) technology. The regularity of best hardness was founded between tablet hardness and the spatial distribution uniformity of Yinhuang dispersible tablets. The ingredients homogeneity of Yinhuang dispersible tablets could be spatially determined using basic analysis of correlation between analysis (BACRA) method and binary image. Then different hardnesses of Yinhuang dispersible tablets were measured. Finally, the regularity between tablet hardness and the spatial distribution uniformity of Yinhuang dispersible tablets was illuminated by quantifying the agglomerate of polyvinyl poly pyrrolidone (PVPP). The result demonstrated that the distribution of PVPP was unstable when the hardness was too large or too small, while the agglomerate of PVPP was smaller and more stable when the best tablet hardness was 75 N. This paper provided a novel methodology for selecting the best hardness in the tabletting process of Chinese Medicine Tablet.

几丁质是真菌细胞壁中一种重要的结构多糖, 本文首次采用共聚焦显微拉曼技术对山茶刺盘孢菌的气生菌丝进行原位检测研究, 首先确定了采集菌丝拉曼光谱的最优实验参数, 并获得了菌丝, 几丁质标准品和背景三种物质的典型拉曼光谱, 对其中的特征峰进行归属分析, 发现菌丝光谱中有明显的几丁质特征峰。 然后对置于载玻片上菌丝的感兴趣区域进行拉曼光谱面扫描, 通过主成分分析法发现面扫描区域中, 菌丝和背景两种信号可以明显区分开来, 结合主成分的载荷因子图得到了菌丝的两个主要的特征差异峰1 622和1 368 cm-1, 1 622 cm-1属于菌丝中几丁质的特征峰, 而1 368 cm-1是来源于菌丝中的果胶多糖。 最后通过对几丁质在1 622 cm-1特征峰波段附近范围积分, 绘制了几丁质在菌丝中二维和三维的化学成像图, 直观且无损的再现了几丁质在菌丝中的空间分布。

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法, 但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。 采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。 首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描, 然后对这两类样本进行主成分分析, 发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布, 两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化; 进一步分析前两个主成分的载荷图, 发现拉曼峰1 739, 1 508和1 094 cm-1是影响主成分的重要谱带, 而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼散射效应; 结合半纤维素、 木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析, 发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构, 并使它们的含量明显减少, 尤其是木质素。 由此得出结论: 共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、 木质素和纤维素的无损检测, 结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析, 该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。

研究药物领域中近红外成像检测参数对高光谱数据质量的影响, 建立检测参数优化方法。 以扑尔敏片剂为研究对象, 采用近红外化学成像技术, 考察光谱分辨率、 空间分辨率、 扫描次数和扫描高度等因素, 采用L9 (34) 正交表设计, 优化近红外成像检测参数; 采用二值化图像法和像元统计法对高光谱数据进行定量分析, 测定扑尔敏片剂表面马来酸氯苯那敏含量。 以高效液相色谱法作为参考方法, 精密测定片剂中马来酸氯苯那敏含量。 两种方法测定的含量差值绝对值为考察指标, 优化最佳检测条件。 结果表明, 扑尔敏片剂的高光谱数据最佳检测条件: 空间分辨率25 μm×25 μm, 扫描高度-5340(Z值, 精确聚焦), 光谱分辨率16 cm-1, 扫描次数16次。 该研究首次优化近红外成像扫描高度参数对高光谱数据质量的影响, 优化近红外成像扫描高度等检测参数可用于指导扑尔敏片及其他药物近红外成像数据采集和方法建立。

显微近、 中红外成像不仅可以获得样品的光谱信息， 而且可以获得样品的空间分布信息， 这是传统的近、 中红外光谱分析所无法比拟的。 该文以外观非常相似的聚乙烯膜(材料Ⅰ)和封口膜(材料Ⅱ)为研究对象， 分别采集了样品的显微近、 中红外图像。 针对两种材料进行化学成像和相关光谱成像， 比较并讨论了每种材料的两种成像方法。 结果表明， 材料Ⅱ的显微近、 中红外化学成像中， 两种材料化学成像值相差分别为0.004 8和0.254 8； 材料Ⅰ的显微近、 中红外化学成像中， 两种材料化学成像值相差分别为0.002 6和0.326 5； 近、 中红外谱区的显微成像皆可得到两种材料清晰的成像， 从而可区分两种材料。 对两种材料相关光谱成像的研究表明， 分别以两种材料的近、 中红外光谱作为参比光谱的相关光谱成像可以明显地区分两种材料， 成像结果较清晰； 显微中红外相关光谱成像中， 两种材料的光谱和参比光谱的相关系数差异大于0.12， 成像结果更清晰； 而显微近红外相关光谱成像图可利用图像中两种材料光谱和参比光谱相关系数的细微差异区分两种材料。 该研究为农产品包装材料安全性的快速判别提供一定的参考， 并为显微近、 中红外成像分辨不同材料提供一定的成像方法参考。

化学成像技术结合光谱分析和成像技术从而同时获得物质的光谱和空间各点的组成和结构信息。 振动光谱方法(红外和拉曼光谱)与成像相结合, 具有灵敏、 快速、 无损检验等优点, 能够为检验鉴定提供定性定量的准确信息, 近年来在物证鉴定领域获得了重要的应用。 手印的显现和增强有多种方法, 化学成像技术作为一种潜力巨大的方法可以显现多种客体上的潜在手印而不需要任何前处理。 该技术还可以增强用其他方法显现后的手印, 使之与背景形成较大反差。 随着成像仪器的发展, 化学成像技术在手印显现领域的应用将会一步拓展。 文章介绍了化学成像技术的基本原理和仪器, 综述了化学成像技术在潜在手印的显现和增强方面的具体应用, 展望了化学成像技术的发展前景。