“Aquaphotomics,TheAphabetoftheUniverse”——第21届国际近红外光谱会议参会心得

2023年8月20-24日，第21届国际近红外光谱学术会议（NIR2023）在奥地利因斯布鲁克顺利召开，来自世界各地的380多位参会代表参加了此次大会，其中20多位来着中国，包括山东大学臧恒昌教授团队6位代表。

大会现场照片

本次会议共安排了3场获奖报告（Award），8场邀请报告（Plenary），14场主题报告（Keynote），80场口头报告（Oral），26场快速讲演（Flash talk）以及175个墙报（Poster）。报告分AB单元（Session）进行，包括“水、土资源与环境”、“未来趋势”、“化学计量学”、“农业、乳制品与食品”、“基础理论与仪器”、“PAT与工业” 、“高光谱成像”、 “制药、诊断与生物技术”等主题。从会议安排和报告情况来看，近红外的研究主流在化学计量学、高光谱成像技术，尤其是在农业、乳制品与食品领域的应用。

中国参会代表合影

山东大学参会代表合影

我的博士研究课题是水光谱组学在中药领域的应用探索，水光谱组学是我参加此次会议最感兴趣的部分，其次是制药和PAT技术，但是此次会议水光谱组学的内容并不多，只有1场主题报告和5场口头报告。尽管报告数量不多，通过深入思考，与其他报告跨学科的融合碰撞，以及学术沟通交流，对我博士研究有了新的启发。希望在之后的研究中，对中医药进行更深入的解析，结合现代技术，用科学解读中医药学原理，将中医药推向世界。

下面是水光谱组学在此次会议中的情况：

Aquaphotomics是日本神户大学Roumiana Tsenkova教授，在2005年新西兰举行的近红外光谱国际会议上首次提出的一个新的综合科学技术平台。在此次大会中Roumiana Tsenkova教授带来了“NIRS - Aquaphotomics: New Integrative Science and Technology Platform”的主题报告，该报告从水光谱的词汇、仪器、应用以及体内监测四个方面进行了介绍。由于近红外区域的水光谱模式可进行非侵入式测量和监测，这为用作生物测量、生物监测和生物诊断以及研究任何水系统的多维生物标志物提供了巨大的机会;日本神户大学的Jelena Muncan教授带来了“Recent Developments in Aquaphotomics: Insights into Water Structure and Functionality”为题的报告，该报告介绍了水光谱在水稻胚芽贮藏监测、水泥搅拌和干燥、电场影响下的草莓贮藏、不同频率声音扰动等方面的最新研究案例，指出了水光谱组学的最新研究侧重于更深入地研究某些水体结构与所研究系统的特性和功能之间的联系。另外，该报告提出，水的第一倍频区域有至少19个WAMACs(之前认为12个WAMACs)；日本水光谱组学实验室的Aleksandar Stoilov带来了题为“Water and its molecular conformations as qualifiers of aqueous systems”的报告，该报告利用水光谱组学对农田土壤、花园土壤和森林土壤三种不同类型土壤进行了区分。由于不同水分子物种吸光度的变化，每种土壤都有其独特的水光谱模式。研究发现，人类加工过的土壤较为均匀，其特征是与自由水分子有关的吸收。有机质含量较高的森林土壤由于疏水作用，水分子之间的氢键较多。

山东大学参会代表与Tsenkova教授合影

（从左到右依次为：张梦琪、Tsenkova、高乐乐、田梦茵、钟亮）

西班牙胡安卡洛斯国王大学的Myriam Catala带来题为“Metabolomic analysis of the global molecular fingerprint and aquaphotom-ic analysis of the dehydration-rehydration cycle of the symbiotic aeroterres-trial microalga Asterochloris erici”的报告，该报告利用水光谱组学对陆生藻类脱水过程中水的分子结构进行研究，研究发现，脱水藻类S0在 100min 时急剧下降，而S1和S4增加。另外，多元醇、饱和脂质和蛋白质等对维持细胞结构的稳定性非常重要物质，吸光度值在脱水 24 h增加，在48h内维持不变，这与新鲜藻类的光谱几乎没有差别；美国密西西比州立大学的Carrie Vance带来了题为“Developing NIR-Aquaphotomics for rapid screening of respiratory disease in livestock”的报告，该报告利用水光谱组学对急性病毒（BRSV）或细菌（MH）感染的牛呼吸道疾病进行快速诊断，研究发现，与非感染对照组相比， BRSV 和 MH 感染动物的血清和血浆中WAMACs条形码的C3和C1发生了强烈偏移，而鼻分泌物、呼吸冷凝液和唾液中C1、C4 和 C5发生偏移。从MH 感染的动物（而非BRSV感染的动物）采集的样本中观察到了C8的独特偏移。此外，利用主成分分析-线性判别分析（PCA-LDA）对BRSV、MH感染和对照组的每种生物流体建立识别模型，准确率均高于70%；中国南开大学的邵学广教授带来题为“Water as a near-infrared spectral probe for chemical processes”的报告，该报告提出了一个通过氧（质子受体）和氢（质子供体）上的氢键数量来描述复杂水结构的模型。邵学广教授利用化学计量学方法（如连续小波变换CWT、离散小波变换DWT、小波分组变换WPT）提高光谱的分辨率，或提取（高斯拟合）光谱中的高分辨信息，研究聚脯氨酸通过界面水与冰结合等化学过程。

此次会议墙报方面，Jelena带来的报告题目是：“Assessment of X-Irradiation Dose Exposure in Mice Using Near Infrared (NIR) Spectroscopy and Aquaphotomics”，其利用水光谱组学准确和快速评估了辐射照射剂量；本团队李连副教授带来了题为“Understanding the Process of Cold Atmospheric Plasma to Water with Aquaphotomics” 的墙报，利用水光谱组学研究在低温等离子体（CAP）的辅助下活化水的过程；我也带来了中药水光谱组学的两个墙报（①“A new perspective in understanding the processing mechanisms of traditional Chinese medicine by near-infrared spectroscopy with Aquaphotomics”，利用水光谱组学理解中药炮制机理；②“Rapid end-point determination of the extraction processes by near-infrared spectroscopy”，利用水光谱快速判断提取终点）和一个快速演讲。

高乐乐博士参与墙报和快速演讲情况

此次会议，数位中国代表都带来了精彩的报告，包括PAT、高光谱成像、制药等，下一届国际近红外光谱学术会议将于2025年6月8-12日在意大利罗马举行，期待更多国内学者的精彩报告，继续扩大中国在国际会议的影响力。

（山东大学药物智能制造技术研究臧恒昌教授团队 高乐乐博士供稿）