深度学习辅助的三维荧光差谱分析法及其在毒品检测中的应用

发布时间：2021-02-09 02:01

　　本论文首先综述了常见的毒品检测方法、深度学习的原理及其在化学领域的应用和荧光分析法的原理及其应用的研究现状。临床检测中,生物体液中毒品的快速定性和定量分析一直备受关注。然而,现存的分析策略不能满足临床检测需求,生物体液中毒品快速定性与定量分析问题仍然亟待解决。深度学习技术的崛起为科学研究提供了一种全新的方法,在化学领域,近年来深度学习也有诸多重要的应用。荧光分析法一直以来都是分析化学的经典分析方法之一,然而三维荧光光谱中丰富的信息量尚未被有效充分挖掘应用。本论文提出一种深度学习辅助的三维荧光差谱分析法来完成生物体液中毒品的检测。本方法将具有良好荧光特性的银纳米团簇作为荧光信号源引入含有毒品的待分析尿液中。尿液中的毒品分子会与银纳米团簇相互作用,相应的影响体系三维荧光光谱。我们利用深度学习模型来捕获三维荧光差谱中毒品分子的指纹信息,以实现对生物体液中5种不同毒品的快速定性和定量检测,包括MDA、MDMA、可待因、甲卡西酮和杜冷丁。方法主要内容如下:首先合成了银纳米团簇,通过碱液中剧烈搅拌谷胱甘肽和硝酸银溶液得到了平均粒径为2纳米的银纳米团簇。合成好的银纳米团簇具有良好的荧光特性,在发射波... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３免疫分析毒品检测电子传感器的原理示意图??

ｙ望丫??Ｆｉｇｕｒｅ?１．?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ａｐｔａｍｅｒ－ｂａｓｅｄ?（Ｅ－ＡＢ）?ｃｏｃａｉｎｅ?ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ．??图１．３免疫分析毒品检测电子传感器的原理示意图??１．２．２．２基于胶体纳米金粒子的免疫分析法??基于胶体纳米金粒子的免疫分析法来测定生物体液中的毒品也曾有相关报??道。武汉大学Ｌｉｕ?Ｚｈｉｈｏｎｇ团队曾在２０１６年报道了一种基于上转换纳米金粒子??（ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ＵＣＮＰｓ）的手持纸面传感器来实现毒品现场测试［３２】。??该传感器使用连接有发光金纳米粒子的适配体片段来完成对毒品分子的捕捉，捕??捉毒品分子后的适配体能够猝灭金纳米的发光，以此为分析信号依据，可以实现??混合体系中毒品分子的定量检测。原理如图１．４。??＿?■Ｉｒｇｂ??——：—??＼?＼??４二：、，Ｘ??｜?細?ｇ〇４Ｘ??丨?）?｜?〇?２－２．０－１．５－１．０－０．５?０．０?０．５??ｉ?？?ＬｏｇＣｃｏｃａｊｎｅ?（ｐＭ）??＃ＰＥＩ－ＵＣＮＰｓ?？?ＡｕＮＰｓ?？Ｃｏｃａｉｎｅ?％?ＮＨ２－ＡＣＡ－１?＼?ＳＨ－ＡＣＡ－２??图１．４基于胶体纳米金的免疫分析法原理

粒子最后形成大尺寸的金团簇而低浓度则形成小尺寸团族，团簇尺寸的不同会导??致金纳米团簇表面吸光特性不同，最终导致溶液颜色不同，可以通过比色法直接??确定毒品的浓度范围。这种肉眼可见的直接比色毒品测试法原理图如图１．５。??（”▲?（２）??，?ｎｈ３ｑｈ｜??參，??２?４５０?：＾：＂７００??＼?＾?ｆ?ＨＡｕａ４??—買??图１．５纳米金比色分析法测定毒品的原理示意图??以上两种基于金纳米团簇的适配体分析法均能够完成生物体液中毒品的检??测，然而其测试精度低下。其定量回收率误差较大，稳定性较低，且判别能力依??赖于适配体的筛选，所以能够分析的毒品种类也被严重限制。??１．２．３复杂样本直接分析??１．２．３．１表面增强拉曼光谱分析法??基于表面增强拉曼光谱法（ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｎｈａｎｃｅｄ?Ｒａｍａｎ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，?ＳＥＲＳ）近??年来被广泛应用于混合体系中的毒品直接分析。合肥智能机器研宄所的Ｌｉｕ??Ｊｉｎｈｕａｉ团队针对这一分析方法做出很多相关工作。２０１５年，Ｌｉｕ报道了一种ＳＥＲＳ??结合支持向量机（ｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ，ＳＶＭ）的新型分析方法来完成尿液中毒??品的直接检测［３４】。这种动态表面增强拉曼光谱技术（ｄｙｎａｍｉｃ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｎｈａｎｃｅｄ??Ｒａｍａｎ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ


本文编号：3024861