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MIRA DS (Analizador Raman Instantáneo de Metrohm) es un sistema Raman portátil que identifica materiales mediante excitación láser de 785 nm. Las ventajas de usar Raman de 785 nm son bien conocidas. La excitación con longitudes de onda más cortas produce una fuerte dispersión Raman con tiempos de adquisición cortos. Esto da como resultado una alta relación señal-ruido y proporciona una excelente resolución espectral con un menor consumo de energía. Estas son solo algunas de las razones por las que la tecnología Raman portátil se ha vuelto tan popular en las últimas dos décadas.
La sensibilidad de Raman a 785 nm también significa que se pueden usar potencias de láser más bajas. Las potencias láser más bajas ayudan a proteger las muestras sensibles de quemaduras o ignición . Los detectores de silicio utilizados en longitudes de onda más cortas no necesitan refrigeración, lo que prolonga aún más la vida útil de la batería. El resultado neto es que los sistemas de 785 nm pueden ser muy pequeños y aun así proporcionar una identificación de materiales rápida y precisa durante muchas horas en el campo.
Aprender más acerca de cómo MIRA se convirtió en móvil en nuestra entrada de blog anterior.
Cómo MIRA se convirtió en móvil
Sin embargo, aunque esto se considera el "punto dulce" tanto para una señal fuerte y mitigación de fluorescencia entre posibles longitudes de onda, aproximadamente el 10% de materiales activos Raman emiten fluorescencia bajo interrogación con sistemas Raman de 785 nm [1]. Por ejemplo, la goma arábiga es un agente de relleno y aglutinante ampliamente utilizado. Cuando se muestrea con sistemas de 785 nm, su fluorescencia supera la señal Raman (más sobre este tema más adelante). De manera similar, los agentes de corte (p. ej., la sacarosa que se encuentra en las drogas callejeras) emiten fluorescencia y pueden impedir la identificación positiva de la sustancia objetivo. Los tintes también pueden ser problemáticos en el análisis de tabletas, alimentos, arte y plásticos. A menudo, todavía se pueden observar características Raman débiles en materiales fluorescentes con interrogación de 785 nm, pero la mitigación de la fluorescencia es crucial para la comparación de bibliotecas.
Recomendaciones previas para superar la fluorescencia
Cuando la fluorescencia es un problema, a menudo se recomienda la excitación con láser de 1064 nm. Las compensaciones incluyen más alto potencia láser, mayor calentamiento de la muestra, tiempos de interrogatorio más largos, y baja eficiencia de dispersión Raman. A menudo, esto significa instrumentos más grandes con una vida útil más corta de la batería. Los instrumentos de algunos fabricantes requieren tiempos de adquisición más prolongados que ralentizan el muestreo y pueden dañar la muestra.
¿Hay una mejor manera?
En una palabra, sí. SSE (excitación desplazada secuencialmente) se puede utilizar para eliminar las contribuciones fluorescentes a un espectro Raman mediante el uso de un láser que cambia la longitud de onda de excitación en función de la temperatura del láser. El resultado es un sistema «portátil» muy grande con una bandolera y un etiqueta de precio alto, en parte debido al costoso láser utilizado. Aparte del volumen y el costo, otro problema con estos sistemas es que el ciclo de temperatura constante del láser hace que la batería del sistema tenga una vida corta.
Una solución de Metrohm
Metrohm Raman ha diseñado un sistema de rechazo de fluorescencia basado en su paquete compacto MIRA DS que utiliza un láser IPS monomodo de 785 nm. El sistema es capaz de producir una excelente resolución espectral y datos de línea de base plana con potencia láser baja, cortos tiempos de adquisición, y todos los demás excelentes funcionalidades que los usuarios esperan de MIRA DS.
Este sistema de rechazo de fluorescencia se basa en una plataforma MIRA DS, conservando todas sus capacidades únicas:
Seguridad en cualquier situación: abordar las necesidades de los socorristas
Mejora de la verificación con la tecnología Orbital Raster Scan (ORS)
Determinación de heroína en muestras de drogas ilegales
MIRA XTR DS
MIRA XTR DS es la evolución de la espectroscopia Raman. Combina el tamaño más pequeño, la resolución más alta y el menor consumo de energía de un instrumento Raman de 785 nm con algoritmos avanzados pendientes de patente para extraer datos Raman, incluso de espectros que tienen una fuerte fluorescencia!
Figura 1 contiene espectros Raman de un material fluorescente, polvo de goma arábiga, con excitación láser tradicional de 785 nm y 1064 nm, además de MIRA XTR DS. La mejora en la resolución con XTR es obvia. Observe el muy plano (sin corregir) línea de base en el espectro XTR en la parte inferior. Esto es crucial para que la biblioteca coincida con un Correlación de Pearson, donde el producto punto entre los espectros y las líneas base distintas de cero contribuyen en gran medida a la correlación.
Obtenga más información sobre MIRA XTR DS aquí.
MIRA XTR DS: la evolución del Raman portátil para la identificación de materiales sin fluorescencia
Las aplicaciones para MIRA XTR DS incluyen Explotación de sitios sensibles/reconocimiento de vigilancia de inteligencia (SSE/ISR) de laboratorios clandestinos y determinación de rutas sintéticas a productos ilícitos. MIRA XTR DS está diseñado para escenarios del mundo real, como el análisis de residuos de laboratorio de metanfetamina y la identificación de narcóticos en muestras de drogas callejeras. Esto incluye la identificación de narcóticos, a pesar de los agentes de corte que emiten fluorescencia y fallan en el análisis a 785 nm. SRO™ combinado con el rechazo de fluorescencia significa que MIRA XTR DS también puede interrogar delicadamente materiales sensibles como compuestos explosivos coloreados.
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Este white paper gratuito presenta un estudio de los métodos de supresión de fluorescencia, las ventajas de MIRA XTR DS y ejemplos de aplicación (por ejemplo, sustancias químicas peligrosas, drogas ilícitas, ingredientes y productos utilizados en la industria alimentaria y de bebidas, y materiales manufacturados).
Aplicaciones clásicas mejoradas con MIRA XTR DS
lidocaína [2] es un anestésico local que también se puede usar para cortar la cocaína porque aumenta la sensación de adormecimiento inmediato que muchos consumidores de cocaína asocian con un producto de alta calidad. Dado que la cocaína suele estar presente solo en ~30% en las muestras callejeras, su señal puede ser ocluida por otros componentes de la mezcla. Sin embargo, la identificación positiva de agentes de corte comunes como la lidocaína puede conducir a una mayor investigación de una muestra sospechosa.
Tradicionalmente, la lidocaína era un problema para los sistemas Raman de 785 nm, ya que su fluorescencia impedía la identificación positiva de la lidocaína y detección de cocaína. MIRA XTR DS produce un excelente espectro de lidocaína resuelto, libre de fluorescencia (Figura 2).
La difenhidramina es otro ejemplo de un fármaco OTC común que, cuando se detecta, puede sugerir tratos más oscuros. Se puede abusar de él solo, pero también es un precursor potencial en la síntesis de metanfetamina. La difenhidramina exhibe algo de fluorescencia cuando se interroga con Raman de 785 nm (figura 3), pero también suele estar presente en mezclas con ingredientes inertes que emiten fluorescencia. Para este tipo de análisis, SERS se puede utilizar para detectar trazas de una sustancia. Este es un escaparate excelente para MIRA XTR DS, porque puede realizar ambas pruebas Raman de 785 nm y SERS, mientras que la mayoría de los sistemas de 1064 nm actualmente en el mercado no se pueden utilizar para el análisis SERS.
¿Cuál es la diferencia entre Raman y SERS? ¡Lee nuestro artículo de blog para averiguarlo!
¡Pero MIRA XTR DS puede hacer más!
Con la mitigación de la fluorescencia, Raman de 785 nm se puede usar de manera más general para identificación de materiales y análisis químicos.
?ts=1649934537170&$orig-5000$&dpr=off&bfc=on "Comparación de espectros Raman de MCC medidos por 1064 nm, 785 nm (MIRA DS) y XTR (MIRA XTR DS).")
Celulosa microcristalina
La celulosa microcristalina (MCC) es otro excipiente inerte que se usa comúnmente en la producción de alimentos y la industria farmacéutica. Cuando se interroga con Raman de 785 nm, su fluorescencia puede abrumar a la señal Raman y evitar la identificación y la coincidencia de mezclas (Figura 4).
Salsa de tomate
La medición de analitos en ketchup es una aplicación particularmente interesante, ya que es una mezcla compleja y muy coloreada. Con la prueba de 785 nm, muestra fluorescencia; con la prueba de 1064 nm, se quema. Pero el análisis XTR tiene el beneficio adicional de la mejora de la señal, devolviendo un espectro que indica claramente la presencia de trazas de licopeno en el ketchup, el químico que contribuye a su color rojo (Figura 5).
Miel
Otra aplicación importante demuestra cómo MIRA XTR DS puede distinguir la miel de imitación de la forma pura y sin adulterar en la búsqueda de productos alimenticios fraudulentos. y que se muestra prometedor para el análisis cuantitativo. MIRA XTR DS extrae espectros Raman de materiales que típicamente muestran fluorescencia con excitación de 785 nm, esta vez con suficiente resolución para detectar diferentes proporciones de mezclas (Figura 6).
?qlt=85&ts=1649934537197&dpr=off&bfc=on "Comparación de espectros Raman de miel pura (izquierda) y miel de imitación (centro) medidos por 1064 nm, 785 nm (MIRA DS) y XTR (MIRA XTR DS). Derecha: Determinación de la proporción de diferentes mezclas de miel pura con adulterantes utilizando MIRA XTR DS.")
Un potente laboratorio en la palma de la mano
Históricamente, los usuarios de Raman se ocupaban de la fluorescencia utilizando instrumentos con un láser de 1064 nm. MIRA XTR DS combina el tamaño más pequeño, la resolución más alta y el menor consumo de energía de un láser de 785 nm con el aprendizaje automático revolucionario para extraer Raman de muestras fluorescentes. ¡Los beneficios son considerables!
- El láser de 785 nm de baja potencia interroga muestras sensibles sin riesgo de ignición o quemadura.
- El diseño compacto de bolsillo permite una verdadera operación del dispositivo con una sola mano
- El bajo consumo de energía significa una mayor duración de la batería para un uso prolongado en el campo
MIRA XTR DS: todo lo mejor de Raman portátil con aplicaciones prácticamente ilimitadas.
Referencias
[1] Christesen, S. D.; Guicheteau, J. UN.; Curtis, J. METRO.; fuente, a. w Instrumento portátil Raman de doble longitud de onda para la detección de agentes químicos y explosivos. Optar. Ing. 2016, 55 (7), 074103. DOI:10.1117/1.OE.55.7.074103
[2] Barato, S. UN.; Abdel-Rahman, M. S. La cocaína y la lidocaína en combinación son convulsivos sinérgicos. Res. cerebral. 1996, 742 (1), 157–162. DOI:10.1016/S0006-8993(96)01004-9
