生物制藥表征的 “熒光困境”：曾讓精準(zhǔn)分析望而卻步

在生物制藥研發(fā)與質(zhì)控中，拉曼光譜的優(yōu)勢(shì)早已深入人心 —— 分子特異性無(wú)需復(fù)雜樣品預(yù)處理，無(wú)損非接觸的測(cè)量模式適配生物溶液與高含水量體系，靈活的采樣配置更能無(wú)縫對(duì)接自動(dòng)化流程。但行業(yè)內(nèi)共識(shí)明確：熒光發(fā)射是拉曼光譜技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，這一痛點(diǎn)長(zhǎng)期制約著技術(shù)落地。

許多小分子藥物、生物分子本身具有的熒光背景，傳統(tǒng)連續(xù)波拉曼光譜技術(shù)下，熒光信號(hào)會(huì)掩蓋微弱的拉曼信號(hào)，導(dǎo)致這類關(guān)鍵分子的拉曼光譜 “無(wú)法測(cè)量”；更棘手的是，細(xì)胞外囊泡（EVs）等生物標(biāo)志物的來(lái)源區(qū)分，也因熒光干擾陷入 “無(wú)譜可依” 的困境，成為生物制藥研究中的 “卡脖子” 難題。

技術(shù)破局： Timegated® 時(shí)間門控拉曼，從根源攻克熒光干擾

為解決這一行業(yè)頑疾，獲得技術(shù)的全新 Timegated® 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其核心原理精準(zhǔn)抓住拉曼與熒光的時(shí)間尺度差異：

拉曼散射發(fā)生在亞皮秒時(shí)間尺度，而熒光發(fā)射衰減時(shí)間遠(yuǎn)長(zhǎng)于此；依托 100 皮秒脈沖激發(fā)源 + 時(shí)間分辨單光子計(jì)數(shù)探測(cè)器陣列，通過(guò)時(shí)間門控精準(zhǔn)篩選拉曼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)熒光

• 核心配置：搭載 100 皮秒脈沖激發(fā)源與時(shí)間分辨單光子計(jì)數(shù)探測(cè)器陣列，硬件層面構(gòu)建 “高速信號(hào)篩選系統(tǒng)”；

• 熒光抑制核心：通過(guò)時(shí)間門控精準(zhǔn)鎖定亞皮秒級(jí)拉曼信號(hào)，將熒光干擾從根源剔除，與傳統(tǒng) CW（連續(xù)波）拉曼技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)高效熒光抑制；

• 多維數(shù)據(jù)賦能：同步獲取波長(zhǎng)軸光譜數(shù)據(jù)與時(shí)間維度熒光衰減信息，讓分析從 “單一光譜” 升級(jí)為 “光譜 + 時(shí)域” 雙重維度，獲得比以往更多的數(shù)據(jù)支撐；

•  抗干擾升級(jí)：獨(dú)特的時(shí)間篩選機(jī)制讓環(huán)境光和熱輻射不會(huì)干擾測(cè)量，無(wú)需復(fù)雜屏蔽設(shè)備即可穩(wěn)定工作。

搭載該技術(shù)的 PicoRaman M3 光譜儀，測(cè)量速度較前代提升 10-40 倍，信噪比大幅提升，簡(jiǎn)化化學(xué)計(jì)量學(xué)模型，讓 “看見(jiàn)以前無(wú)法看見(jiàn)的信息” 成為現(xiàn)實(shí)。目前，國(guó)內(nèi)時(shí)間門控拉曼光譜儀已在上海大學(xué)正式開(kāi)展應(yīng)用研究工作，多項(xiàng)前沿成果驗(yàn)證了技術(shù)的硬核實(shí)力。

全場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)：從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)界的能力躍遷

Timegated® 技術(shù)的價(jià)值，遠(yuǎn)不止于熒光抑制 —— 其衍生的多重優(yōu)勢(shì)，讓 PicoRaman 光譜儀實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到工業(yè)流程質(zhì)控的全場(chǎng)景適配：

1. 信噪比飆升，簡(jiǎn)化分析模型

熒光信號(hào)的大幅減少，直接帶來(lái)SNR（信噪比）的顯著提升。更純凈的拉曼信號(hào)讓化學(xué)計(jì)量學(xué)模型構(gòu)建更簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的熒光校正算法，模型穩(wěn)健性與重復(fù)性大幅增強(qiáng)，降低了后期維護(hù)與校準(zhǔn)成本。

2. 惡劣環(huán)境適配，打破場(chǎng)景限制

與傳統(tǒng)拉曼技術(shù)對(duì)測(cè)量環(huán)境的嚴(yán)苛要求不同，Timegated® 技術(shù)支持環(huán)境光下直接工作，無(wú)需額外遮光設(shè)備；更能從容應(yīng)對(duì)高溫工藝場(chǎng)景 —— 即使在具有高熱輻射的工業(yè)反應(yīng)體系中，也能精準(zhǔn)捕捉拉曼信號(hào)，環(huán)境光和熱輻射不會(huì)干擾測(cè)量，解決了傳統(tǒng)技術(shù) “高溫 / 強(qiáng)光下無(wú)法穩(wěn)定測(cè)量” 的痛點(diǎn)。

3. 極速測(cè)量，效率倍增

PicoRaman M3 的測(cè)量速度較前幾代儀器提升10-40 倍，快速響應(yīng)能力不僅適配高通量藥物篩選、大規(guī)模樣品質(zhì)控等場(chǎng)景，更能實(shí)時(shí)追蹤反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，為工藝優(yōu)化提供即時(shí)數(shù)據(jù)支持。

4. 數(shù)據(jù)維度升級(jí)，解鎖深度分析

拉曼光譜與時(shí)間分辨熒光數(shù)據(jù)的結(jié)合，獲得了比以往更多的數(shù)據(jù)，為高ji數(shù)據(jù)分析提供了全新基礎(chǔ)。例如通過(guò)熒光衰減曲線的差異，可進(jìn)一步區(qū)分分子微環(huán)境變化、識(shí)別同分異構(gòu)體，甚至捕捉反應(yīng)中間態(tài)的瞬態(tài)特征，讓 “看到以前無(wú)法看到的東西” 成為現(xiàn)實(shí)。

核心應(yīng)用案例：從工業(yè)質(zhì)控到科研突破的實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證

核心應(yīng)用案例

案例一：上海大學(xué) —— 高溫冶金晶型轉(zhuǎn)變?cè)槐碚?/p>

作為國(guó)內(nèi)時(shí)間門控拉曼技術(shù)的核心科研應(yīng)用基地，上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院將 Timegated® 技術(shù)應(yīng)用于高溫硅酸鈣材料晶型轉(zhuǎn)變研究，攻克了傳統(tǒng)拉曼在高溫領(lǐng)域的致命缺陷：

傳統(tǒng)拉曼光譜在 1500-1600℃高溫工況下，受高熱輻射、樣品熒光雙重干擾，無(wú)法獲取有效譜圖，高溫晶型轉(zhuǎn)變機(jī)理研究長(zhǎng)期停滯。

而 Timegated® 拉曼憑借熱輻射不干擾測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在ji端高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，成功獲取了硅酸鈣 1500至1600攝氏度間的完整晶型轉(zhuǎn)變拉曼譜圖，清晰揭示了晶格振動(dòng)與晶相演化規(guī)律，為高溫冶金、耐火材料研發(fā)提供了全新的原位表征手段，相關(guān)研究成果已成為國(guó)內(nèi)高溫材料分析的案例。

高溫下碳酸鈣時(shí)間門控拉曼譜圖

案例二：國(guó)內(nèi)頭部創(chuàng)新藥企業(yè) —— 熒光小分子藥物與細(xì)胞外囊泡精準(zhǔn)分析

國(guó)內(nèi)某科創(chuàng)板上市頭部創(chuàng)新藥企業(yè)（聚焦小分子靶向藥與細(xì)胞治療賽道），此前因藥物分子強(qiáng)熒光背景，傳統(tǒng)拉曼無(wú)法完成結(jié)構(gòu)表征與純度分析，細(xì)胞外囊泡（EVs）的來(lái)源區(qū)分也因熒光干擾無(wú)法實(shí)現(xiàn)，成為研發(fā)瓶頸。

引入 Timegated® 拉曼光譜儀后，技術(shù)剔除熒光干擾，成功測(cè)得高熒光小分子藥物的真實(shí)拉曼光譜；結(jié)合拉曼光譜與主成分分析（PCA），實(shí)現(xiàn)不同細(xì)胞來(lái)源細(xì)胞外囊泡的精準(zhǔn)區(qū)分，這一突破是傳統(tǒng)連續(xù)波拉曼技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

憑借技術(shù)的性價(jià)值，該企業(yè)已先后采購(gòu)第1代、第2代 Timegated® 儀器，目前正籌集資金購(gòu)置微探針（Microprobe），進(jìn)一步拓展微量樣品、單細(xì)胞水平的研究應(yīng)用。

典型應(yīng)用案例拓展：四大場(chǎng)景的熒光干擾 “清零” 實(shí)踐

1. 晶體材料 YIG：剔除虛假峰，還原本征光譜

YIG（Y3Fe5O12，釔鐵石榴石）作為重要的激光材料，是典型的強(qiáng)熒光樣品 —— 傳統(tǒng)拉曼測(cè)試中，熒光干擾始終無(wú)法消除：

傳統(tǒng) 785CW、532CW 連續(xù)激光下，800-50000px-1 區(qū)間出現(xiàn)大量熒光導(dǎo)致的 “虛假拉曼峰”，掩蓋材料本征信號(hào)；

采用 532TG（時(shí)間門控）技術(shù)后，熒光信號(hào)被精準(zhǔn)剔除，譜圖中虛假峰消失，呈現(xiàn)出 YIG 材料干凈、真實(shí)的拉曼特征峰，為激光材料的結(jié)構(gòu)表征與性能優(yōu)化提供了可靠數(shù)據(jù)支撐。

YIG在785CW，532CW，532TG下的拉曼譜圖

2. 納米材料：破解 “饅頭峰”，捕捉核心信息

納米材料因特殊表面能易產(chǎn)生強(qiáng)熒光，傳統(tǒng)拉曼測(cè)試中常出現(xiàn)模糊的 “饅頭峰”，導(dǎo)致無(wú)法提取有效拉曼信息：

以 1# 催化劑納米材料為例，傳統(tǒng)拉曼譜圖被寬化熒光峰覆蓋，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)信息丟失；

時(shí)間門控拉曼技術(shù)通過(guò)熒光抑制機(jī)制，成功 “剝離” 熒光干擾，清晰呈現(xiàn)納米材料的本征拉曼峰，為催化劑的活性位點(diǎn)分析、結(jié)構(gòu) - 性能關(guān)聯(lián)研究提供了核心數(shù)據(jù)。

3. 高溫冶金：1500-1600℃晶型轉(zhuǎn)變的精準(zhǔn)追蹤

在硅酸鈣材料的高溫晶型轉(zhuǎn)變研究中，傳統(tǒng)拉曼技術(shù)因高熱輻射與熒光干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高溫下的穩(wěn)定測(cè)量：

•  Timegated® 技術(shù)憑借 “熱輻射不干擾測(cè)量” 的優(yōu)勢(shì)，在 1500-1600℃的ji端工況下仍能穩(wěn)定工作；

• 成功捕捉到不同溫度區(qū)間硅酸鈣的晶型轉(zhuǎn)變特征譜圖，清晰呈現(xiàn)晶格振動(dòng)模式的變化，充分驗(yàn)證了時(shí)間門控拉曼在高溫冶金、材料熱穩(wěn)定性研究領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。

4. 生物檢測(cè)：TIMEGATE-SERS 賦能大腸桿菌精準(zhǔn)識(shí)別

生物樣品普遍存在熒光干擾，即使傳統(tǒng) SERS 技術(shù)也難以克服，導(dǎo)致拉曼信號(hào)微弱且辨識(shí)度低：

• 對(duì)比測(cè)試顯示：CW Raman（普通拉曼）粉色譜線信號(hào)雜亂，熒光干擾嚴(yán)重；單純 Timegate 綠色譜線信號(hào)顯著改善；

• TIMEGATE+SERS 紅色譜線實(shí)現(xiàn) “熒光抑制 + 信號(hào)增強(qiáng)” 雙重賦能，拉曼信號(hào)強(qiáng)度大幅提升，特征峰清晰可辨，成功實(shí)現(xiàn)大腸桿菌的精準(zhǔn)識(shí)別，為生物傳感、病原體檢測(cè)提供了更靈敏的技術(shù)方案。

Timegate+SERS，Timegate，CW Raman檢測(cè)大腸桿菌的拉曼譜圖對(duì)比

應(yīng)用領(lǐng)域拓展：熒光抑制解鎖多行業(yè)新可能

有效的熒光抑制，讓 PicoRaman 光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域比以往任何時(shí)候都更加廣泛—— 除了生物制藥領(lǐng)域的深度賦能，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)正快速滲透到多個(gè)此前受熒光限制的行業(yè)，成為跨領(lǐng)域的精準(zhǔn)分析利器：

1. 精細(xì)化工：熒光性催化劑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

精細(xì)化工生產(chǎn)中，許多催化劑本身具有強(qiáng)熒光特性，傳統(tǒng)拉曼技術(shù)無(wú)法精準(zhǔn)捕捉催化劑的結(jié)構(gòu)變化與活性狀態(tài)。Timegated® 技術(shù)的熒光抑制能力，讓催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化、降解程度等關(guān)鍵信息清晰呈現(xiàn)；同時(shí)環(huán)境光和熱輻射不會(huì)干擾測(cè)量，即使在高溫反應(yīng)釜原位監(jiān)測(cè)中也能穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)；拉曼 + 時(shí)間分辨熒光的多維數(shù)據(jù)，更能幫助研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析催化劑活性中心的動(dòng)態(tài)變化，為催化劑篩選、反應(yīng)工藝優(yōu)化提供直接支撐。

2. 食品檢測(cè)：熒光添加劑與污染物的精準(zhǔn)識(shí)別

食品中的熒光增白劑、天然熒光色素，以及霉變產(chǎn)生的熒光性有害物質(zhì)，曾讓拉曼檢測(cè)陷入 “信號(hào)混淆” 困境。如今借助 Timegated® 技術(shù)的熒光抑制能力，可精準(zhǔn)區(qū)分食品基質(zhì)與熒光成分的拉曼信號(hào)；無(wú)需搭建暗室，環(huán)境光不會(huì)干擾測(cè)量，適配生產(chǎn)線快速檢測(cè)場(chǎng)景；更通過(guò)多維數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)熒光性污染物的定性定量與溯源分析，為食品安全保駕護(hù)航。

3. 新材料研發(fā)：熒光聚合物的結(jié)構(gòu)表征

在熒光聚合物、量子點(diǎn)等新材料研發(fā)中，傳統(tǒng)拉曼技術(shù)因熒光干擾無(wú)法獲取材料的本征結(jié)構(gòu)信息。Timegated® 技術(shù)不僅能剔除熒光信號(hào)，獲得純凈的拉曼光譜，更能通過(guò)時(shí)間分辨熒光數(shù)據(jù)分析材料的發(fā)光壽命、能量轉(zhuǎn)移效率等關(guān)鍵參數(shù)，為新材料性能優(yōu)化提供雙重?cái)?shù)據(jù)支撐，加速研發(fā)進(jìn)程。

應(yīng)用價(jià)值升級(jí)：從科研到產(chǎn)業(yè)，全領(lǐng)域賦能

PicoRaman M3儀器誕生于芬蘭的TIMEGATE INSTRUMENT，星朗浩宇是其在中國(guó)的代理商。芬蘭Timegate時(shí)間門控拉曼光譜儀Pico Raman是集成式時(shí)間門控拉曼光譜儀，具備真正的熒光抑制功能。

其性能主要有：

• 更快速的測(cè)量

• 實(shí)時(shí)、在線

• 高度特異性的化學(xué)信息

• 濃度定量分析

• 緊湊、便攜的現(xiàn)場(chǎng)解決方案

• 更好地與工藝環(huán)境集成

• 可安裝OEM模塊

• 用戶友好的客戶界面

• 無(wú)需樣品制備

• 無(wú)損分析

主要參數(shù)：

有效的熒光抑制，讓 Timegated® 拉曼的應(yīng)用邊界無(wú)限拓展：從上海大學(xué)的高溫冶金科研，到頭部藥企的創(chuàng)新藥研發(fā)，再到晶體材料、納米催化、生物檢測(cè)的全場(chǎng)景覆蓋；環(huán)境光與熱輻射零干擾的特性，讓實(shí)驗(yàn)室技術(shù)真正走向工業(yè)原位監(jiān)測(cè)；光譜 + 時(shí)域的多維數(shù)據(jù)，為高ji數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

作為國(guó)內(nèi)已落地高?？蒲?、前沿技術(shù)，Timegated® 時(shí)間門控拉曼光譜儀，解決了拉曼光譜領(lǐng)域的熒光頑疾，成為材料研究、生物制藥、冶金化工領(lǐng)域的核心表征工具。

星朗浩宇/昊量光電是 Timegated® 在國(guó)內(nèi)的一級(jí)代理，主營(yíng)其皮秒時(shí)間門控拉曼光譜儀，設(shè)備搭載532nm皮秒脈沖激光與CMOS SPAD單光子探測(cè)模塊，可高效壓制熒光干擾，適配固 / 液 / 粉末樣品檢測(cè)。

星朗浩宇/昊量光電依托本地銷售網(wǎng)絡(luò)與專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，服務(wù)半導(dǎo)體、生物醫(yī)療、量子科技、精密制造、光通訊等領(lǐng)域數(shù)萬(wàn)科研及工業(yè)客戶。自有軟硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)，可提供三類核心服務(wù)：

? 全天候售后技術(shù)支持，快速排障保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；

? 全流程定制化方案，覆蓋售前選型、裝機(jī)培訓(xùn)、系統(tǒng)集成；

? 服務(wù)大量頭部企業(yè)與科研院所，客戶滿意度高