ISO15189在基因扩增检验领域的应用说明怎么理解

1引言

      随着市场经济的不断发展和人们法律意识的不断提高，涉及经济合同的案件越来越多，其中包括油墨的鉴定、笔迹的添加和涂改、公章印文的真伪、喷墨和激光打印字迹的鉴定、笔画先后顺序及朱墨时序的鉴定等。由于刑侦鉴定检材有限，且有重要的证据价值，以往采用的鉴定技术和方法，有的对文件物证造成一定损坏，寻找一种快速、准确、无损的检验方法显得尤为重要。而拉曼光谱技术不仅可以实现对检材的零破坏，并且能够快速、有效检出字迹的异同点，从而鉴定不同的笔迹，在司法文书鉴定中取得了令人满意的结果，鉴定结果可以为法庭诉讼提供科学依据。

2 拉曼光谱鉴定原理

      拉曼光谱技术是一种分子散射光谱技术，具有快速、灵敏和无损检验的特点，近些年来在许多领域得到了广泛的应用。拉曼光谱技术主要是借助物质分子的振动谱峰来识别物质的不同成分，因为不同的物质其分子结构不同，因此其振动谱峰也会有所不同，而振动谱峰的位置可以非常灵敏地反映出不同物质的成分变化。应用拉曼光谱技术还可以对被检客体的物质成分进行定量分析，即通过测定振动谱峰所涵盖的曲线积分面积大小来分析被检客体中所含物质组分的含量多少。因此，应用拉曼光谱技术可以实现对物质成分的识别及定量的分析。检验字迹正是利用了这一点，对笔画进行拉曼光谱扫描，确定二者是否存在成分差异，若存在差异，则证明笔迹是伪造的。

      日常书写所使用的黑色签字笔的书写色料成分有三种类型，diyi类色料是全部由炭黑组成；第二类色料是不含炭黑成分，全部由多种颜色的染料拼制而成；第三类色料是含有部分炭黑成分和其他染料组成。基于此，书写人在进行伪造字迹时使用了色料成分不同类型的笔，那么伪造部分笔画和原笔画的色料拉曼光谱一定不一致，即使是使用了色料类型相同的笔，其色料成分也会因为品牌、型号的差异导致二者拉曼光谱图不一致，从而区分开来，但仅含炭黑的除外。

3 拉曼光谱笔迹鉴定方案

      拉曼光谱技术是一种无损伤、灵敏度高、操作简捷的测试手段，实验设备采用我公司的“Finder Vista”微曼系列显微共聚焦拉曼光谱仪系统；激光器波长为532nm；光谱仪参数：500焦距，600g/mm；扫描物镜100X。采集时间与采集次数根据样本的拉曼光谱情况而定。

      采用对比试验方案，检测红、蓝、黑3组颜色的笔迹。实验采用不同厂家、品牌、型号的签字笔。实验设计如表1。

表1 不同型号、不同品牌中性笔实验设计方案

4 拉曼光谱分析

4.1 黑色中性笔的拉曼光谱分析

      实验时采用532nm激光器激发检测3种型号的黑色中性笔。图一中3组样品分别代表了3中型号黑色中性笔的拉曼光谱。

图1 黑色中性笔拉曼光谱图

      从图1中我们可以发现，黑色1、2、3号样品的拉曼光谱之间存在着显著差异。1、2号样品位于高波段3000cm-1附近的拉曼峰存在显著区别，1号样品在该波段存在2个拉曼特征峰，分别为2896、2950 cm-1。而2号样品只能检测到2892 cm-1特征峰。3号样品相较于1、2号样品，是较为纯净的炭黑中性笔，只能检测到位于1360、1590 cm-1附近的碳元素的拉曼特征峰。

这些光谱存在差异主要是由于不同型号的黑色中性笔油墨成分不尽相同，因此，拉曼特征峰也就有所差异。

图2 红色中性笔拉曼光谱图

      不同品牌、不同型号的红色中性笔拉曼光谱图如图2所示。从图中可以发现，红色中性笔的拉曼特征峰基本相同，说明3组物质的组成物质基本相似，但是，红色1、2号样品相较于3号样品。拉曼特征峰较为明显，说明，1、2号样所含的油墨成分较多。同时红色3号样品位于1100 cm-1附近的两个特征峰缺失，其产生的原因仍值得继续深入研究。

图3 蓝色中性笔拉曼光谱图

      不同品牌、不同型号的蓝色中性笔拉曼光谱图如图3所示。从图中可以发现，蓝色中性笔的拉曼特征峰峰位基本相同，说明3组物质的组成物质基本相似，但是，拉曼特征峰的相对强度仍有一定区别。如位于1397 cm-1的拉曼特征在蓝色2、3有很强的拉曼信号，而蓝色1号样该峰消失，表明该组分物质蓝色1号样品种没有添加。1210、1436、1457 cm-1的拉曼特征峰相对强度在3组样品中也呈现类似现象，因此，这4组拉曼特征峰可以作为区分蓝色中性笔的指标之一。

5结论

      在法庭科学领域，物证检验要求尽量无损检材，与其它分析技术相比，拉曼光谱技术优势在于其非破坏性和几乎无需样品制备，适合对未知固体、液体进行快速无损分析，因此该技术在物证鉴定方面的应用越来越广泛。

      本次研究运用Finder Vista 激光显微拉曼光谱鉴定黑、红、蓝三种市面常见的中性笔，并取得了一定成果，即可实现对纸张上的不同厂家、不同型号的中性笔进行定性分析。拉曼光谱法准确率高、分析速度快、图谱易辨认，特别是具有样品用量少，无损伤检测等优势，因此，在笔记鉴定领域具有很高的实用价值。

6参考文献

[1] 徐彻, 汤纯, 杨延勇. 显微激光拉曼光谱法鉴别黑色圆珠笔油墨的初步研究[J]. 刑事技术, 2000, 16（4）: 244-245.

[2] 林建成, 李开开, 黄建同. 拉曼光谱技术检验黑色签字笔添改字迹研究[J]. 光散射学报, 2014, 26（1）: 68-72.

（来源：北京卓立汉光仪器有限公司）

一、前言

Micro CT作为一种三维断层扫描成像方法，可以根据植物不同组织对X线的吸收与透过率的不同，重建获得植物组织的断面或立体图像，发现其中的细小组织结构变化，从而无损探索植物各组织内部的结构。因而在植物研究中，Micro CT的应用也逐渐增多。

二、应用

1.    根系

植物根系的分枝结构是植物生命力的决定因素，根系的生长形态与植物的土壤环境和植物的基因型息息相关，因此根系的3D形态学分析是评估不同植物竞争优势的重要工具。由于植物的根生长在各种不透明的媒介中，这成为限制观察植物根系在土壤中的生长情况的主要因素，是获得原位的根系生长情况的一个巨大挑战和障碍。传统的洗根扫描法能够清晰地展现根系，但却破坏了其原有的状态；微根窗法能够解决原位测量的问题，但却无法展示探索土壤内部的根系分布。

随着Micro CT的发展和应用，研究者们发现，利用Micro CT扫描可以无损地原位探索土壤中不同植物的根系变化，可以测量根系的3D结构，获取根系的形态学以及剖面等内部性状，是根系原位研究的重要工具。同时，根系的算法分割也一直是Micro CT根系原位扫描中需要突破的难点。

例1：平生公司的NEMO®Micro CT在原位状态下扫描的水稻根系展示如下，通过CT 三维重建，可观察到根系的完整拓扑结构，并对其内部剖面进行观察：

2.     种子

目前国际上使用的很多研究种子的先进技术大多是利用荧光法研究种子活力或其萌发率，这些方法能够高通量地达到某些研究目的，但始终无法得知种皮内部的结构和动态变化过程。

而种子内部的形态学信息参数，以及胚芽和胚乳区域的瑕疵率等，是评估种子的出芽率和质量的关键信息。传统方法常采用内窥镜来分析种子内部的形态，然而这种方法只能获得有限的投影，受种子放置方位的影响，很多缺陷无法体现。

而Micro CT通过投影重建、三维成像功能，可提供种子的不同角度的观察，对于种子内部结构展现更加全面，例如裂隙、内部萌芽情况评估、病虫害情况等等。

例2：以下是利用平生公司的NEMO®Micro CT对一粒水稻种子进行扫描成像，并利用平生自己开发的图像分析软件Avatar®进行分析处理。在图像中可清晰观察到种皮，胚乳、胚牙等内部结构，并可给出这些组织的体积分析结果。

例3：玉米种子（XX农业大学提供样本，NEMO® Micro CT扫描结果）

例4：麦穗（XXX植物基因研究ZX提供样本，NEMO® Micro CT扫描结果）

3.  果实

使用Micro CT对果实的无损扫描，也可观察到果实的内部结构，在营养学研究与蛀虫病检测方面有极大的帮助。（Super Nova® Micro CT扫描结果）

4.    茎、叶

通过高分辨率的Micro CT系统的扫描，为研究植物茎流和植物水分方面提供更直观的3D的观测方式。（NEMO® Micro CT扫描结果）

三、        总述

由此可见，Micro CT不仅在活体动物和离体组织的分析研究中具有重要的应用，也在植物方面有着特殊的应用价值。可广泛应用于植物种子三维结构研究，无损探索种子腔体、胚和胚乳的变化；分析原位研究土壤中根系的三维形态结构；研究果实内部结构变化；以及植物茎流和植物水分等。

蛋白质组学技术已经成为植物科学研究中重要的工具，以Orbitrap为代表的高分辨质谱技术已在植物蛋白质研究领域产生重要的科研成果，发表在Nature Plant，Plant Cell 等核心期刊上。

利用Orbitrap质谱可针对植物样本描绘细胞和亚细胞蛋白定位，以及追踪蛋白之间的相互作用，鉴定不同细胞亚结构的蛋白组分。同时可以利用TMT标记蛋白质组学技术进行定量植物蛋白质组学分析，此外，基于Orbitrap的多组学研究策略可以结合蛋白质组和代谢组学，整合基因组信息针对植物从多分子层面的大数据重新定义样本的分型、挖掘蛋白水平上与相关基因突变、表达关系及关键分子调控机制。

让我们以几篇经典文章为例，一探orbitrap助力的植物蛋白质组学前沿发现：

1

植物蛋白质定性定量研究以及

相关蛋白药物靶点发现

Roman Lagoutte利用炔基标记的去氧地胆草素类似物与SILAC蛋白质组学技术，鉴定去氧地胆草素在多种癌细胞中的作用靶点蛋白。作者首先合成了一系列具有kang癌作用的去氧地胆草素的类似物并对这些化合物的细胞毒性进行分析筛选，且证明了去氧地胆草素的细胞毒性是由细胞凋亡而非细胞坏死引起；接着利用带有炔基标签的去氧地胆草素类似物，在多种细胞系中通过SILAC标记定量和无标定量（Label-Free）的蛋白质组学方法对去氧地胆草素的靶点进行分析，在MCF7细胞中鉴定出11个新的去氧地胆草素的靶蛋白。该研究成果发表在Nature Communication杂志上。

2

植物相关蛋白质水平翻译化修饰研究

上海逆境生物学研究ZX研究团队运用蛋白质组学等技术，揭示了植物雷帕霉素靶蛋白（TOR）激酶和脱落酸（ABA）受体偶联的信号途径间通过相互磷酸化修饰，介导植物生长发育和胁迫应答的平衡。该策略是利用磷酸化组学分析研究植物逆境机理的案例。

该研究成果发表在Molecular Cell杂志上，如下图所示：

3

TMT定量蛋白质组学

深入研究植物生长发育衰老过程

华南农业大学研究人员为了研究花瓣衰老过程中蛋白质变化过程泛素化修饰的变化。用乙烯处理可以广泛地改变植物中的转录组和蛋白质组谱。泛素化是真核生物中的主要翻译化，在蛋白质降解中起重要作用。

在本研究中，作者首先通过RNA测序获得参考矮牵牛（Petunia hybrida）转录组数据。构建的蛋白质组数据库，然后对乙烯处理后的矮牵牛花冠ubiquitylome进行定量。在乙烯处理后16小时，共有3,606个蛋白质和2,270个遍在蛋白化位点进行定量。乙烯处理后，发现284个下调蛋白和233个上调蛋白，320个上调和127个下调泛素化位点（P <0.05），表明在矮牵牛的乙烯介导的花冠衰老过程中全泛素化水平有所提升。泛素连接酶在蛋白质和转录水平上调。此外呢，全蛋白质组和Ubiquitylome是负相关的，乙烯介导的花冠衰老过程中泛素化促进蛋白质的降解。

该研究成果发表在Plant Physiol杂志上，如下图所示：

4

基于Orbitrap多组学研究

多层面解析植物蛋白

和代谢物以及基因表达关系

Fionn McLoughlin利用orbitrap超高分辨质谱分析蛋白组学数据，以及代谢组数据与转录组分析结果，进行多组学分析。在多组学上分析玉米自噬与缺氮胁迫的联系，研究者选用了自噬受损突变体，基因敲低与野生型作为实验材料，在富氮、缺氮条件下进行培养。选择了玉米幼苗的第二片叶和第四片叶进行转录组、蛋白组、代谢组探讨自噬对于细胞稳态的影响。蛋白与转录层面，缺氮条件下，缺氮胁迫的通路转录上调，叶绿体组分的表达受到YZ。在第二片叶和第四片叶中分别鉴定到了3,327和3,801个蛋白。分析结果显示，自噬作用相对于缺氮胁迫，对于蛋白组的调控变化影响更大。该研究成果发表在Nature Plant杂志上。

随着电子信息技术发展的日新月异，人们对电子测量技术及仪器的重视力度也得到了明显提升。很多业内人士更因电子测量技术应用领域广、高、深等特点，对测试速度也提出了更高的要求，高速测试逐渐成为电子专业测量的主要实现方式。

TH2840系列测试速度高达0.56ms（1800次/秒）(＞10kHz)，能够超高效帮助客户提高测试准确性，分析故障的原因，是目前同惠电子在高速测试中的佼佼者，也在国内乃至国际测试无源器件和高频变压器行业中名列前茅。

TH2840系列由于创新性地采用了双CPU架构，测试和显示由两个系统分开独立完成，在保证正常显示的情况下，测试速度最快可达0.56ms/次，即每秒钟可进行1800次测试。TH2840系列支持高频变压器测试的型号为TH2840X，最多支持6块内置扫描版、扩展至288PIN脚。

那么，如此高效的测试速度可以应用在哪些领域呢？今天我们将通过几个案例来讲解TH2840系列的广泛应用。

一、网络变压器的扫描测试

TH2840X拥有10.1寸电容式触摸屏，所有设置参数一目了然，并且采用图形化脚位关联的设计，带给您前所未有的便捷测试体验。

TH2840系列最突出的性能特点，就在于其业界领先的测试速度，以12Port网络变压器为例，测量速度由上代旗舰机型TH2829X的18S缩短到5.9S，整整提高了3倍效率，测试脚位也由最高192PIN提高到了288PIN。

二、电子元器件的瞬态测试和分析

基于电容式传感器的发展，通过采集和分析电容的瞬间变化数据，可以计算出受力的大小和变化，例如，手指触摸到电容式触摸屏到离开触摸屏的短暂过程，电容容值瞬间的曲线变化，反映了屏幕受力的细微变化。由于TH2840系列具有高达每秒钟1800次的测试速度，可以精确到ms级别画出电容变化的曲线。

在电子皮肤领域中，一些以往只能由皮肤感受到的定性数据，例如硬度、力度等，如今已经可以用定量的方式表达出来。通过使用模仿人体末梢神经的电子传感器，电子皮肤可以帮助机器人敏感获知环境信息。将TH2840与电子皮肤一起集成到机械手或机器人表面，通过触觉感知及触觉信息采集实现机器人的触觉感知能力。在某高校的电子皮肤科研项目中，TH2840系列以0.56ms/次的采样频率完美胜任了该测试任务。

三、测量容性器件C-V特性的响应时间

在电子元器件的实际应用中，我们经常需要给被测件加偏压来模拟元器件在不同环境下的表现，增加偏压后的响应时间Th也是该元件的重要参数之一。

如上图，给某个电容施加20V直流偏置电压时，电容值会从初始值C0开始增加，经过一段时间后最终稳定在C1，从C0到C1所消耗的时间即为响应时间Th。由于器件被施加偏压后的瞬态变化非常快，需要测试仪器的采样时间小于1ms（即1000次/s），才能得到精确的响应特性曲线。TH2840系列不仅可以达到0.56ms的最高采样速度，同时又能保证测试参数的高精度，并且自带±40V偏压，支持多通道测试，是高速测试的不二选择。

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