1 激光共聚焦顯微拉曼光譜技術簡介
拉曼信號是一種由入射光引起的分子的非彈性散射信號，拉曼光譜技術無需樣品準備和制備過程，簡單，可重復且能夠進行無損傷定性定量分析。水的拉曼散射微弱，拉曼光譜也因此成為研究水溶液中的生物樣品和化學化合物的理想工具。激光共聚焦顯微拉曼光譜技術是一種激光為基礎的分析技術，將拉曼光譜分析技術與顯微分析技術結合，采用低功率激光器、高轉換效率的全息技術，更易于直接獲得大量的價值信息，具有非破壞、非侵入、精細分辨、不用試劑和高度自動化等優點，能夠快速和非侵入地對細胞和組織進行生化分析，并能提供活體的分子結構信息。利用拉曼光譜對樣品進行測定具有很多優點，如選擇性高、無需復雜的樣品準備、分析混合物時不需分離以及可用于實時跟蹤測量等。共焦顯微技術應用于拉曼光譜研究后，提高了儀器的靈敏性和分辨率。目前已逐漸廣泛應用于材料學、化工學、藥學、生物學、礦物學、寶石鑒定學、公安法學等領域。
WITec 產品系列包括拉曼、AFM 和 SNOM 分析成像系統等單獨技術解決方案，也包括聯用成像系統，無論何時，即使是最基本的系統，均可根據需求擴展和升級的系統設備與功能，從而使我們的客戶能夠適應未來的挑戰。所有 WITec共聚焦拉曼顯微鏡都采用的高品質模塊化設計,具有獨特的超高光通量、無與倫比的信號靈敏度以及出色成像能力。
2 激光共聚焦拉曼在藥學及生物方向應用
2.1 藥物多晶型、成分分布研究及藥物一致性評價
逆向工程以目標產品進行逆向分析及研究，是仿制藥開發過程中的一個重要環節，在目前的仿制藥一致性評價中發揮顯著功效。“首仿”是仿制藥巨大市場競爭中的最根本準則。如何快速、高效地做到與被仿制藥品的品質一致在仿制藥研發中至關重要。大多數藥物分子都具有可極化的官能團，有著很好的拉曼散射效應，因此，拉曼光譜技術在藥物檢測方面能夠得到廣泛的應用。拉曼光譜在藥物檢測方面的主要優勢集中在：所需樣品少（1~2 mg），最小程度處理樣品，不僅適用于藥物粉末，還適用于液體制劑和固體制劑的快速、無損性檢測分析。通過拉曼光譜能夠解決一些逆向工程分析中的疑難點比如藥物活性成分（API）的晶型鑒定、原研制劑的成分確定，以及工藝參數的解析，如 API 分布、包衣層厚度、包衣層數、生產工藝，以及與溶出特性有函數關聯的空間分布等。共聚焦拉曼成像可以提供藥物化學信息，對原料藥設計和固體-液體配制劑的研發有著非常重要的意義。 拉曼成像還可以作為過程分析、ZL侵權鑒定和偽造物分析的重要工具。
WITec 共聚焦顯微鏡系統具有最佳的共聚焦性，衍射極限的縱向分辨率，且大大減少了的背景信號，非常有助于深度剖析并生成 3D 圖像。 同時具有出色的光譜和空間分辨率。通過點激光的逐點掃描記錄所有像素上的完整光譜，并生成深度剖析或 3D 拉曼圖像。3D 空間掃描和深度剖析在分析物體空間尺寸或整個樣品特定化合物分布時非常有用。另外，WITecZL的TrueSurface功能可對高低起伏及表面粗糙的樣品進行化學成分成像分析，大大擴展了樣品的適用范圍。
軟膏乳狀液的共聚焦拉曼圖像。藍色：溶于水的活性成分；紅色與綠色：軟膏基質。
2.2 小分子藥物成像
在醫藥學中，藥物的運輸是學者們關注的重點之一，準確地運輸過程及定位，是藥物分子能實現特定生理功能的重要保障。制作小分子藥物的熒光標簽并非容易之事，常用的熒光標簽往往比藥物分子大很多，這會影響他們的運輸特性，因此，利用傳統熒光標記方法追蹤小分子藥物面臨很多挑戰。
WITec超快拉曼成像，可在幾分鐘內采集完整的拉曼圖像。最新EMCCD光譜探測器與高通量光學共聚焦拉曼成像系統的結合是超快拉曼成像提升的關鍵，同時極短測量時間及較低激光功率的測量條件非常有利于易損敏感或貴重樣品（如活體）的拉曼光譜及成像測量。快速動態過程的拉曼時間分辨也可因超快的光譜采集速度而受益。主要優勢：總實驗時間減少，同時在給定時間內提供更多有價值的數據，從而降低使用成本；可實現對測量時間有嚴格要求的標準拉曼成像；非常適合對要求激發功率極低的易損敏感或貴重樣品的拉曼分析；時間分辨拉曼測量，可允許快速動態過程的研究（時間序列光譜或圖像）。
(a) Schematic of observing real-time molecular event dynamics of apoptosis in living cancer cells using nuclear-targeted plasmonically enhanced Raman nanoprobes. (b) Viable and apoptotic cells produce different images and spectra: (i) flow cytometric analysis； (ii) plasmonically enhanced Rayleigh scattering images； (iii) plasmonically enhanced Raman spectra of untreated viable cells (Control) and apoptotic cells treated with 100 μM H2O2. (Adapted with permission from ref. 10. Copyright 2014 American Chemical Society.)
Schematic of (a) the structures of two types of Au nanoprobes and (b) the zone-controllable SERS effect for imaging of protein-specific glycans on the cell surface. (Adapted with permission from ref. 17. Copyright 2016 The Royal Society of Chemistry.)
2.3中藥活性成分分布快速無損檢測
共焦顯微拉曼光譜對中藥尤其是名貴中藥的快速、無損的分析測定，可對活性成分分布進行成像分布分析。
2.4藥物殘留無損分析
在農業生產中， 藥物殘留問題是隨著藥物的大量生產和廣泛使用而產生的。到目前為止， 世界上化學藥物年產量近 200 萬噸，約有 1000 多種人工合成的化合物被用作殺蟲劑、 殺菌劑、 殺藻劑、 除蟲劑和落葉劑等。藥物，尤其是有機藥物的大量施用，已經造成了嚴重的藥物污染問題， 成為對人體健康的嚴重威脅。農藥殘留， 是指施用農藥后一部分農藥直接或間接殘存于谷物、 蔬菜、 果品、 畜產品、水產品中以及土壤和水體中的現象。
2.5生命科學-活細胞、細菌、組織
在生命科學領域中，樣品種類非常豐富，包括液體、固體樣品及軟組織切片等。主要生命科學應用方向有：疾病初期診斷，發病機理及靶向治療的細胞水平研究，并能提供活體的分子結構信息。
拉曼光譜多維成像技術能在不破壞生物組織的情況下對生物組織進行成像。應用拉曼光譜研究細胞體系又極大的優勢，細胞不需要標記或固定等特殊處理，并且可以在生理環境狀態下進行拉曼測試。近年來，拉曼光譜技術在醫學上發展很快，覆蓋了幾乎臨床診斷的所有科室，取得了居多頗具實效的成在生物大分子中，蛋白質、核酸、磷酸等是重要的生命基礎物質，研究它們的結構、構象等化學問題以闡明生命的奧秘是當今極為重要的研究課題。拉曼光譜技術能提供無損、樣品制備簡便、散射光譜對水不敏感、可重復的測量，更重要的是它能反應與正常生理條件（如水溶液，溫度，酸堿度等）相似的情況下的生物大分子的結構變化信息，因而該技術成為生物學大分子檢測的首選技術。
WITec的模塊化設計基于光纖對光束的有效傳輸，主機光路部分采用蔡司顯微鏡，光路設計簡單，多部件通過光纖耦合，針對要求特殊光路應用，WITec拉曼系統可以很容易地設置成傳統正置反射光路貨倒置透射光路模式。從地府投射激發樣品或者投射收集信號大大擴展實驗的自由度，使系統功能更豐富，更有利于對生物樣品實驗的觀測。
1.1 疾病早期診斷
拉曼光譜以其特有的非破壞性、非侵入性、精細的分辨能力、不用試劑和高度自動化等優點，在醫學領域發展迅速。病變組織中，即使在細胞尚未發生鏡下可見的形態學改變之前，由于細胞增殖、分化或惡變以及一些活性因子的分泌等都會引起組織中、蛋白質和脂類的成分和含量的改變，而拉曼光譜可以檢測出樣本中此類物質的改變，對腫瘤等疾病早期診斷具有傳統病理學診斷所不具備的優勢。
WITec 成像與分析工具非常靈活，具有非破壞、非侵入、精細分辨、不用試劑和高度自動化等優點，能夠快速和非侵入地對細胞和組織進行生化分析，使您可以根據具體要求選擇最佳的成像技術， 特別適合于生命科學研究。共聚焦拉曼顯微鏡可對生物樣品的化學和物理性質進行全面分析，并且可生成深度剖面分析與 3D 圖像，以清晰易懂的方式使化學組分可視化。
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