《複雜多相體系拉曼光譜定量分析的化學計量學方法研究》是依託湖南大學，由陳增萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜多相體系拉曼光譜定量分析的化學計量學方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳增萍
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
拉曼光譜技術在複雜化學反應原位分析、製藥過程實時監測以及生物醫學分析等研究領域具有十分重要的地位。當待測體系為含固相組分的複雜多相樣本時，其拉曼光譜絕對強度不但取決於待測組分的濃度，而且還與樣本物理性質（如：細胞和固體顆粒的形狀和大小）、入射雷射功率、儀器光學系統參數以及測試條件（如：溫度）等因素的變化有關，使得這種複雜體系的拉曼光譜定量分析變得十分困難。目前國際上尚沒有能有效地解決這一問題的理論和方法。本課題的主要目的是建立複雜多相體系的拉曼光譜定量分析模型，並在此基礎上發展新的策略和方法來消除樣本物理性質、入射雷射功率、儀器光學系統參數以及測試條件等因素變化對樣本拉曼光譜的影響，從而實現複雜多相體系中待測組分含量的準確定量分析。本課題的最終成果是可用於定量分析含固相組分的複雜多相體系的拉曼光譜技術，可望為複雜化學反應原位分析、製藥過程實時定量監測以及生物醫學研究提供重要的研究工具。
結題摘要
本項目圍繞複雜多相化學和生物體系的拉曼光譜定量分析基礎理論和套用方面展開了深入的研究。主要研究成果如下：1、建立了拉曼光譜儀器光學系統參數和粉末樣本物理性質（如：顆粒大小、堆積緊密度等）等因素變化與樣本拉曼光譜強度變化之間的定量模型，實現了粉末樣本的拉曼光譜準確定量分析；2、提出一種能將化學組分含量變化所引起的光譜貢獻與樣本物理性質變化所引起的光譜貢獻進行有效分離的方法，Modified Optical Path Length Estimation and Correction（OPLECm），以解決複雜非均相混合物體系的準確光譜定量分析問題，實現了非均相混合物體系的準確光譜定量分析；3、首次提出了用於多探針光譜數據的校正模型，Multiplex Calibration Model（MCM），有效地消除了由於光纖探針光學性質不同所帶來的光譜變化對定量分析結果的影響；4、為了解決渾濁體系中的散射物質對樣本中液相組分的拉曼光譜定量分析結果準確度的影響，提出了乘子效應模型（Multiplicative Effects Model，MEM）來描述散射物質對樣本拉曼信號的影響，成功實現了渾濁樣本中的液相組分的準確拉曼光譜定量分析；5、提出了螢光定量模型來描述散射物質和吸收物質對非均相體系中螢光物質的螢光光譜的形狀和強度的影響，實現了使用螢光指示劑Fura-2對渾濁體系中的游離鈣離子的準確定量分析；6、為了克服現有光譜校正模型維護方法不適用於複雜體系、對數據的要求比較苛刻、以及不能套用於複雜多相化學和生物體系的線上監測等缺點，提出了兩種用於維護複雜體系光譜校正模型預測能力的方法，Systematic Prediction Error Correction（SPEC）和Spectral Space Transformation (SST) ，以解決光譜校正模型在實際套用中其預測結果的準確度隨光譜儀器或實驗條件的變化而變化的普遍問題，實現光譜校正模型在同類儀器之間的共享，以及即使在實驗條件發生變化的情況下長期使用的有效性；7、發展了新型SERS定量分析模型來描述SERS基底的物理性質以及雷射光源變化對待測物質SERS信號的影響，實現了兩個模型體系中待測物質的準確SERS定量分析。
