土壤是农业生产的基础, 通过土壤成分含量的测定分析可了解土壤营养成分供应的丰缺情况, 对农作物的生长有一定的影响, 因此土壤成分含量的检测逐渐成为国内外的研究热点。 多光谱技术利用物体的物理结构和化学成分的不同, 在同一条件下利用不同光的反射对物体进行照射得到对应光谱带上的不同反射率, 然后对获取的光谱数据进行分析, 辨别目标。 近年来, 多光谱技术的应用为土壤成分含量检测提供了一个新思路, 有助于土壤成分含量的精确检测, 有助于实现无损实时在线检测和精准农业。 综述了近6年来国内外多光谱技术在土壤成分指标土壤水、 有机质、 氮磷钾、 重金属及土壤盐分含量检测领域应用的相关文献, 分析了多光谱成像技术的特点, 简述了多光谱技术对土壤成分含量的检测过程, 重点阐述了多光谱技术在土壤成分含量检测中的研究进展, 并展望了多光谱技术在土壤成分含量检测中的未来发展趋势, 提出未来技术发展方向: 机器学习算法的无监督和监督模型能够分析不同实际测量环境下的数据, 减少土壤成分分布不均的光谱数据对建模结果的影响； 多光谱图像与全色图像相结合获取多光谱全色波段, 能够在多光谱土壤成分含量检测中提高预测模型的分析精度和准确度； 多光谱数据预处理过程中采用两种及两种以上算法相结合将使光谱数据处理更加有效。

为实现精密光学元件表面疵病的高效测量和精确统计,提出了一种基于光谱估计和多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法。该方法利用光谱估计提取白光图像中不同波长的单光谱疵病图像,并合成多光谱疵病图像,然后采用优化后的OTSU(Otsu Image Segmentation Algorithm)分别对单光谱与多光谱疵病图像进行分析。基于该方法搭建了光学元件表面疵病检测装置,获得了白光照明条件下光学元件表面疵病的图像。实验结果表明,与原始白光图像相比,合成多光谱图像的疵病检出数量提升了1.85倍,疵病检出面积最大增加了6.0倍,检测效率得到明显提高。根据光学元件表面疵病的特性选取不同波长组合来生成单光谱与多光谱图像,可更加高效精确地检测出传统检测技术不易检出的疵病信息。

在模拟人体生理条件下, 应用多光谱法和分子对接技术对罗利环素(RTC)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用进行了研究。 实验通过消除内滤光来提高荧光数据的准确性。 此外, 荧光光谱和紫外光谱的结果表明RTC与HSA的猝灭方式是静态猝灭, 且在298和310 K温度下的结合位点数分别为1.09和0.95。 在两个不同温度下的结合常数分别为K298 K=3.13×105 L·mol-1和K310 K=0.70×105 L·mol-1。 根据热力学参数的计算结果可知, RTC与HSA的结合作用力主要是氢键和范德华力。 取代实验表明, RTC在HSA的Site Ⅰ, ⅡA子域上有一个结合位点。 根据非辐射能量转移理论得到的RTC和HSA氨基酸残基间的结合距离为2.59 nm。 三维荧光光谱表明RTC和HSA的相互作用改变了蛋白质的构象。 此外, 采用傅里叶变换红外光谱法对RTC与HSA作用前后HSA二级结构的变化进行了定量分析, 结果表明, α-螺旋结构含量降低了8.4%, β-折叠含量从30.3%增加到31.4%, β-转角也从15.6%增加到了16.1%。 分子对接进一步显示RTC通过氢键、 疏水作用力、 极性键等多种作用力与HSA的ⅡA子域上氨基酸残基相互作用。 实验结果有助于从分子水平研究RTC和HSA的相互作用。

在模拟人体生理条件下, 应用光谱法和分子对接技术对氟罗沙星(FIE)与溶菌酶(LYSO)的相互作用进行了研究。 结果表明, FIE与LYSO的猝灭方式是静态猝灭, 且在298和310 K温度下的猝灭常数Ka分别为410×104和074×104 L·mol-1。 根据热力学参数的计算结果可知, FIE与LYSO的结合作用力主要是氢键和范德华力, 结合距离(r=316 nm, ＜8 nm)表明从LYSO到FIE发生了非辐射能量转移。 希尔系数的计算结果表明, 在不同温度下的nH＜1, LYSO和FIE的相互作用属于负协同作用。 圆二色谱结果表明, LYSO和FIE的结合使LYSO的α-螺旋的含量由211% 减少到 88%。 紫外光谱、 三维荧光光谱、 同步荧光光谱结果表明, LYSO和FIE的相互作用改变了LYSO的构象和微环境。 分子对接进一步显示FIE通过氢键、 极性键、 疏水作用力等与LYSO活性部位的ASP-52, TRP-62, TRP-63等氨基酸残基相互作用。 溶菌酶的活性实验表明, 由于以上实验结果说明FIE引起了LYSO的构象改变, LYSO的活性随着FIE浓度的增大而降低, 抑制了LYSO的活性。 该研究结果为阐明FIE在机体内与LYSO的结合机理提供了可靠的实验数据和结果, 为FIE对溶菌酶的的毒性评价和毒理学研究提供了理论依据。

头孢唑林(CFZ)属第一代β-内酰胺类半合成头孢菌素, 对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有较强的抗菌作用。 头孢曲松(CRO)属第三代β-内酰胺类广谱抗生素, 对敏感致病菌导致的疾病及手术后期感染预防有一定作用。 人血清白蛋白(HSA)作为生物体内循环系统中含量最丰富的蛋白质, 可以与多种内源性和外源性化合物可逆性结合, 起到储存和转运的作用。 因此, 研究CFZ和CRO与HSA的相互作用对了解CFZ和CRO的药代动力学行为具有重要意义。 在模拟生理条件下, 采用多种光谱法和分子对接技术研究CFZ和CRO与HSA的相互作用。 结果表明, 在298和310 K条件下, CFZ和CRO与HSA分别形成复合物导致内源荧光猝灭, 猝灭机制均为静态猝灭。 在消除内滤光影响下, HSA-CFZ和HSA-CRO体系的猝灭常数(KSV)和结合常数(Ka)均随着温度的升高而降低, 结合位点数约为1。 根据Fster能量转移定律, CFZ和CRO与HSA结合距离分别为2.41和1.40 nm。 希尔系数(nH)值小于1, 表明CFZ和CRO分别与HSA结合后存在药物间负协同作用。 热力学参数(ΔHHSA-CFZ=-22.67 kJ·mol-1, ΔHHSA-CRO=-39.56 kJ·mol-1, ΔSHSA-CFZ=-4.90 J·mol-1·K-1, ΔSHSA-CRO=-37.28 J·mol-1·K-1) 揭示, CFZ和CRO能自发地通过氢键和范德华力与HSA相结合。 三维荧光光谱和圆二色谱法(CD)显示CFZ和CRO使HSA的微环境和构象发生改变。 分子对接技术显示CFZ和CRO均结合在HSA的site Ⅰ结合位点上, 与取代实验结果一致。 本研究有助于了解CFZ和CRO在机体内的作用机制及对HSA结构和功能的影响。

为实现对光学元件表面疵病的精确测量和计数, 提出了一种基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法, 该方法采用不同波长的入射光源均匀照明光学元件表面, 通过暗场显微成像系统获得不同波长下的表面疵病图像。基于该方法研制了多光谱光学元件表面疵病检测系统, 获得了365, 405, 436, 486, 550 nm单波长光以及白光照明条件下光学样品表面疵病和标准样品图形的检测实验结果。实验结果表明, 相比传统的白光照明检测技术, 多光谱检测技术根据不同的材料性质选用不同波长的光作为入射光源, 可以明显提高系统对光学元件表面疵病的检测能力, 不仅可以提高测量精度, 而且可以获取白光照明下无法检测到的疵病信息。