《溫控近紅外光譜及相關的化學計量學方法研究》是依託南開大學，由邵學廣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：溫控近紅外光譜及相關的化學計量學方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邵學廣
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以簡單混合物體系（水、正己烷、醇、胺）、生物分子體系（多肽、蛋白質）、主客相互作用體系（環糊精-小分子、蛋白質-藥物）及實際複雜體系（藥品、食品）為研究對象，基於近紅外光譜的溫度效應，發展溫控近紅外光譜技術。首先針對不同濃度樣品在不同溫度下的近紅外光譜數據開展化學計量學方法研究。本項目擬提出並建立互因子分析（MFA）算法，同時利用三線性分解算法和多層次同時成分分析（MSCA）算法，開展溫控近紅外光譜數據的解析，得到數據中的濃度信息和溫度效應信息。然後利用濃度信息建立定量分析方法用於混合物體系和實際複雜體系的定量分析；利用溫度效應信息理解近紅外光譜溫度效應的實質，並開展構象分析和分子間相互作用分析等研究。本項目將發展近紅外光譜分析的基礎理論並建立具有創新性的近紅外光譜分析新原理和新方法，所建立的化學計量學方法對推動近紅外光譜的理論研究和實際套用均具有重要意義。
結題摘要
基於近紅外光譜溫度效應，發展了溫控近紅外光譜技術，建立了用於溫控近紅外光譜信息提取和信號解析的化學計量學算法，並在混合物體系、生物分子體系及實際複雜體系分析中得到套用。基於水的近紅外光譜隨溫度的變化，建立了基於多級同時成分分析（MSCA）的定量分析方法，提出並建立了共因子分析（MFA）方法，提取了不同溫度或不同濃度光譜中所含的共同光譜特徵，並通過光譜特徵的相對含量對溫度或濃度進行了定量分析，實現了血清樣本中葡萄糖含量的定量分析，為水溶液體系和生物體系的定量分析提供了新的途徑和方法。建立了基於主成分分析（PCA）載荷旋轉的混合光譜解析方法，對水-乙醇混合體系的溫控近紅外光譜進行了分析，得到了在混合溶液中水和乙醇的光譜信息，通過計算光譜和純物質光譜的差異，可以得到水和乙醇在溶液中的結構信息以及二者之間的相互作用信息；建立了溫控近紅外光譜中“溫度相關變數”的識別方法，通過“溫度相關變數”可以實現不同溶液的識別，這些方法為溶液體系中相互作用分析和結構分析提供了新的手段。通過交替三線性分解算法（ATLD）、獨立成分分析（ICA）、高斯峰擬合、多級同時成分分析（MSCA）、小波變換（CWT）、二維相關光譜等方法對有機分子、生物分子溶液、蛋白質水溶液等體系的溫控近紅外光譜進行了分析，考察了光譜的特徵及隨溫度的變化，探索了生物分子對水結構的影響，研究了蛋白質二級結構的熱變性過程，揭示了生物小分子的功能和對水結構穩定性的作用，發現水結構變化可以反映蛋白質的變性過程並且在蛋白質變性過程中起到重要作用。此外，還針對近紅外光譜分析中變數選擇、模型轉移、定量模型等普遍性問題開展了研究工作，建立了新的變數選擇和模型轉移方法，利用銀鏡背景干擾低和反射強度高的特點，發展了近紅外漫反射檢測新技術，有效提高了近紅外漫反射光譜的檢測能力，為實現近紅外光譜用於實際複雜體系分析提供了有效手段。
