应用拉曼镊子采集了3个酵母菌株在乙醇发酵不同时段的单细胞光谱，并利用多元曲线分辨-交替最小二乘(MCR-ALS)方法对光谱数据进行挖掘，以提取与特定生物分子相关的光谱曲线，了解不同酵母菌株的乙醇发酵代谢差异与适应机制。结果发现：工业菌株Bp1的发酵性能最好，实验室菌株INVSc1次之，而W303a菌株最差；MCR-ALS可从3个菌株中分别解析得到5个、5个和3个代表不同类型的生物大分子光谱曲线；Bp1菌株会增加麦角甾醇的含量和三酰基甘油的积累，以赋予细胞更高的乙醇耐受性；同时，不同生物大分子在Bp1细胞间的含量相对均一，而INVSc1和W303a菌株的胞间异质性比较大，显示出细胞异质性对菌株的发酵性能和发酵效率有重要的影响。拉曼光谱结合MCR-ALS，可以作为一个简单而强大的工具，用于快速分析酵母细胞在发酵过程中的代谢变化，进一步了解酵母细胞的抗逆机制。

孔雀石绿(LMG)在治理鱼卵中霉菌和杀灭鱼体寄生虫等方面的效果显著, 广泛应用于水产运输和养殖。 孔雀石绿进入动物机体后, 通过生物转化代谢为脂溶性的隐色孔雀石绿(LMG), LMG的毒性超过MG; LMG能快速在组织中蓄积, 具有致癌、 致畸、 致突变等毒副作用。 白蛋白可与多种内源和外源化合物结合, 是血浆中含量最丰富的载体蛋白, 也是药物发挥作用的重要载体和靶标。 模拟pH 7.4的生理条件, 通过荧光光谱和圆二色谱法(CD)采集两种不同滴加方式的LMG与牛血清白蛋白(BSA)动态作用过程中的多维数据, 并应用化学计量学多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)对多维波谱数据进行解析和描述, 从重叠严重的光谱数据中同时得到作用体系的定量和定性信息。 从解析得到的浓度趋势图中, 说明体系在LMG∶BSA=2∶1时达到动态平衡, 并可确认复合物LMG2-BSA的生成; 解析得到的与所测量的BSA荧光和CD图符合, 印证由MCR-ALS获得的浓度趋势图的可靠性和正确性; 通常由重叠光谱中无法辨别的LMG2-BSA复合物荧光光谱和CD谱图也可由数学解析获得, 进一步印证了复合物的存在。 原子力显微镜(AFM)测量结果表明BSA与LMG结合后, BSA的形貌发生改变, 表面粗糙度(RMS)由(1.24±0.28) nm增至(13.47±0.53) nm; 同时由CD实验结果可知LMG与BSA作用达到平衡时, α-螺旋结构的含量从46.5%降低到42.3%, 推测是BSA所处微环境和构象发生变化所致。 荧光探针实验发现经典site Ⅰ标记物华法林加入后, LMG-BSA的猝灭常数由2.65×106 L·mol-1降低为1.88×106 L·mol-1, 但加入site Ⅱ标记物布洛芬后, LMG-BSA的猝灭常数变化不明显, 由此推断LMG可能结合在蛋白质的亚域ⅡA, 即site Ⅰ位。 分子对接证实BSA的Ⅰ位有足够的空间容纳LMG, 且LMG与BSA之间的主要作用是疏水作用力。 该研究从分子水平了解LMG与生物大分子的作用机制, 并为LMG的毒副作用研究提供重要的信息。

利用流式细胞术对细胞进行多色荧光分析时, 往往获得的是由多种组分荧光光谱混合的多元荧光光谱。 在对蓝细菌进行光谱流式检测时, 所测得的荧光光谱同时包含了多种未知荧光光谱, 且存在严重的光谱混叠。 为了获得蓝细菌中的主要组分光谱及其浓度, 提出主成分分析和多元曲线分辨相结合的方法, 对蓝细菌的流式荧光光谱进行处理。 该方法通过主成分分析获得蓝细菌的主要纯组分数量, 然后利用渐进因子分析寻找各组分的起始点和终止点, 并估计纯组分的初始光谱, 最后利用交替最小二乘结合其纯组分光谱的单峰性和非负性, 对初始估计的纯组分光谱进行迭代修正, 从而得到纯组分光谱及其组分浓度。 仿真和实验结果表明, 该方法能够准确地估计混合光谱中纯组分的个数并对其谱峰进行拟合, 进而准确地估计各个组分的浓度。 该方法不但适用于蓝细菌的光谱分析, 还可用于其他多元混合光谱体系的解析。

多光谱活体荧光成像技术正逐渐成为生物医学研究的关键技术，但是荧光物质光谱之间的串扰和自发荧光现象严重影响了荧光影像的解译。混合光谱分解对于去除活体多光谱荧光影像自发荧光效应和进行多种荧光信号分离是非常有效的技术，但是光谱分解的前提是获得了各种荧光物质的光谱。基于多元曲线解析交替最小二乘法（MCR-ALS）计算框架，提出包括非负、等式、闭合性、单峰、波段范围及归一化的多约束条件的荧光纯光谱估计方法，利用估计的纯光谱和线性混合光谱模型得到不同荧光信号的分离，去除自发荧光背景对起标记目的的荧光物质信号的干扰。Dirichle分布随机混合构造的不同信噪比和纯净水平的荧光蛋白混合光谱数据分析结果反映出在混合问题严重、有噪声影响的情况下，该算法要比传统端元光谱分析方法的精度高10倍以上。活体鼠多光谱量子荧光影像的实验也证明了该算法在信号分离上的有效性。