近年來(lái)，微塑料（MPs）對(duì)人類(lèi)健康的潛在威脅引發(fā)了全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。美國(guó)新墨西哥大學(xué)阿爾伯克基分校的毒理學(xué)家Matthew Campen團(tuán)隊(duì)在《nature medicine》發(fā)表的研究顯示，人體腦樣本中的微塑料和納米塑料（MNP）濃度顯著高于肝臟或腎臟，且在癡呆癥患者腦樣本中濃度更高。這一發(fā)現(xiàn)凸顯了深入探究微塑料對(duì)人體影響的緊迫性，也對(duì)微塑料分析技術(shù)提出了更高要求。

都柏林大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)來(lái)自靜脈輸液系統(tǒng)的微塑料進(jìn)行深入研究，并利用基于光學(xué)光熱紅外技術(shù)（O-PTIR）的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage，對(duì)產(chǎn)生的微塑料進(jìn)行了全面的表征分析。該技術(shù)能夠在中紅外區(qū)域進(jìn)行原位化學(xué)表征，其空間分辨率比傳統(tǒng)傅里葉變換紅外（FTIR）和激光紅外成像系統(tǒng)高出近30倍。憑借該技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)取得了重要成果，不僅揭示了靜脈輸液系統(tǒng)和靜脈插管是人體內(nèi)微塑料的重要來(lái)源，還為后續(xù)相關(guān)研究指明了方向，相關(guān)成果已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Science of the Total Environment》。

非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage

為滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的先進(jìn)紅外儀器表征需求，Quantum Design中國(guó)現(xiàn)開(kāi)啟非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage樣機(jī)免費(fèi)體驗(yàn)活動(dòng)，活動(dòng)僅針對(duì)報(bào)名前50名客戶，歡迎通過(guò)如下二維碼報(bào)名聯(lián)系，親臨QD中國(guó)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，感受mIRage系統(tǒng)帶來(lái)的科研全新體驗(yàn)！

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mIRage 高分辨表征

非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage，得益于其500 nm空間分辨率、不因顆粒尺寸變化而發(fā)生散射且無(wú)需接觸測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，有效解決了絕大多數(shù)環(huán)境微塑料樣品光譜顯微測(cè)試的問(wèn)題。同時(shí)，設(shè)備可通過(guò)加載熒光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熒光成像分析，加載拉曼系統(tǒng)進(jìn)行同步、同位置、同時(shí)拉曼光譜分析。僅需一臺(tái)設(shè)備，即可在亞微米尺度分辨率下，同時(shí)獲得紅外光譜、拉曼光譜、顯微成像和熒光成像多種表征結(jié)果。

1. 基本無(wú)需樣品制備（如本案例中直接過(guò)濾即可上機(jī)）；

2. “光探針"無(wú)損、原位直接進(jìn)行光譜和顯微分析；

3. 超高空間分辨率≤500 nm；

4. 同時(shí)、同位置、同分辨率下的紅外+拉曼同步表征，；

5. 測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索和檢測(cè)粒子；

6. 可自動(dòng)測(cè)量和定位化學(xué)ID。

7. 同時(shí)獲得光譜化學(xué)表征和光學(xué)顯微成像分析；

8. 可實(shí)現(xiàn)紅外吸收成像表征、高光譜成像表征、熒光成像表征；

QD中國(guó)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage樣機(jī)

案例概述

作者使用0.9% NaCl（生理鹽水）流經(jīng)搭載的輸液系統(tǒng)后，采用孔徑0.2 μm、直徑25 mm氧化鋁濾收集樣本。隨后使用異丙醇沖洗濾膜，以去除可能存在的有機(jī)雜質(zhì)及微量添加劑顆，然后對(duì)濾膜直接進(jìn)行非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng)—mIRage上機(jī)分析。

靜脈輸液系統(tǒng)搭載及收集表征微塑料樣本流程圖

實(shí)驗(yàn)通過(guò)基于光學(xué)光熱紅外技術(shù)（O-PTIR）的mIRage系統(tǒng)成功鑒定出靜脈輸液袋（聚丙烯，PP）、袋的針尖（聚二甲基硅氧烷，PDMS）、靜脈注射管的無(wú)菌尖刺和滴注室（聚苯乙烯，PS）、管材料（聚氯乙烯，PVC）以及與輸液泵相互作用的管道部分和靜脈插管的導(dǎo)管組件（PDMS）等不同部位的微塑料成分，結(jié)果如下圖所示。

圖中(i)mIRage系統(tǒng)生成的光學(xué)圖像，（ii）mIRage系統(tǒng)生成的可見(jiàn)光激光圖像，（iii）mIRage系統(tǒng)生成的MPs的O-PTIR圖像，（iv）mIRage系統(tǒng)生成的MPs的歸一化O-PTIR光譜。

• 1263cm^-1的Si-CH₃對(duì)稱變形振動(dòng)光譜，1093和1023cm^-1的Si-O-Si不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，803cm^-1的Si-CH變形振動(dòng)證明了PDMS的存在；

• 1459cm^-1CH₂基團(tuán)變形振動(dòng)，1377cm^-1的CH₃變形振動(dòng)，由C-C?。?73cm^-1）和C-H鍵（841cm^-1、1997cm^-1和1167cm^-1）光譜共同證明了PP存在；

• 1601cm^-1和1493cm^-1的振動(dòng)光譜，1453cm^-1CH₂振動(dòng)光譜，1209cm^-1芳環(huán)CH面內(nèi)彎曲振動(dòng)譜證明了PS的存在；

• 1097cm^-1 C-C伸縮振動(dòng)光譜，1267cm^-1和1723cm^-1雙振動(dòng)光譜指證的碳氧鍵，1457cm^-1的CH₂變形振動(dòng)光譜證明了PVC的存在。

此外，團(tuán)隊(duì)還通過(guò)mIRage系統(tǒng)鑒定出大量來(lái)自樹(shù)脂添加劑和含有聚硅氧烷的微塑料，包括聚酰胺樹(shù)脂（PA1和PA2）、環(huán)氧樹(shù)脂（ER）和含聚硅氧烷的微塑料（PCP）。結(jié)合KDE計(jì)算方法和高斯分布函數(shù)計(jì)算模型，不僅評(píng)估出所測(cè)試到粒子個(gè)數(shù)、來(lái)源分布，還獲得了MPs估算的面積和直徑數(shù)據(jù)。下圖顯示了mIRage系統(tǒng)可進(jìn)行10 μm尺度以下的微塑料直接光譜和顯微表征（下圖c、d）。

這一研究直接證明了靜脈輸液系統(tǒng)和靜脈插管是人體內(nèi)微塑料的重要來(lái)源，為未來(lái)針對(duì)給藥系統(tǒng)微塑料釋放的研究提供了重要方向參考。

部分應(yīng)用領(lǐng)域

1.  環(huán)境微塑料

微塑料顆粒（~600 nm）的O-PTIR光譜及成像分析

(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)

2. 高分子材料

1210 cm^-1處采集的PP/PTFE的O-PTIR光譜和顯微圖像

(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)

3. 半導(dǎo)體

薄膜晶體管顯示器中污染物的O-PTIR分析

器件表面缺陷的紅外和拉曼光譜同步（同時(shí)間、同位置）分析

(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)

4. 生命科學(xué)

腦組織的明場(chǎng)顯微圖像、O-PTIR光譜及成像分析

5. 文物鑒定

柯羅19世紀(jì)繪畫(huà)作品中鋅皂異質(zhì)性的O-PTIR顯微光譜及成像分析

(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

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參考文獻(xiàn)：

[1]. Abhrajyoti Tarafdar, Junhao Xi, Aoife Gowen, Amy C. O'Higgin, Jun-Li Xu. Advanced optical photothermal infrared spectroscopy for comprehensive characterization of microplastics from intravenous fluid delivery systems. Science of the Total Environment. 929 (2024) 172648.

[2]. Alexander J. Nihart, Marcus A. Garcia, Eliane El Hayek, Rui Liu, Marian Olewin, Josiah D. Kingston, Eliseo F. Castill, Rama R. Gullapalli, Tamara Howard, Barry Blesk, Justin Scot, Jorge Gonzalez-Estrella, Jessica M. Gros, Michael Spilde, Natalie L. Adolph, Daniel F. Gallego, Heather S. Jarrel, Gabrielle Dvorsca, Maria E. Zuluaga-Rui, Andrew B. West & Matthew J. Campen. Bioaccumulation of microplastics in decedent human brains. Nat Med (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-024-03453-1