时间门控拉曼：破解荧光干扰，重塑生物制药表征新范式

生物制药表征的 “荧光困境"：曾让精准分析望而却步

在生物制药研发与质控中，拉曼光谱的优势早已深入人心 —— 分子特异性无需复杂样品预处理，无损非接触的测量模式适配生物溶液与高含水量体系，灵活的采样配置更能无缝对接自动化流程。但行业内共识明确：荧光发射是拉曼光谱技术面临的主要挑战，这一痛点长期制约着技术落地。

许多小分子药物、生物分子本身具有的荧光背景，传统连续波拉曼光谱技术下，荧光信号会掩盖微弱的拉曼信号，导致这类关键分子的拉曼光谱 “无法测量"；更棘手的是，细胞外囊泡（EVs）等生物标志物的来源区分，也因荧光干扰陷入 “无谱可依" 的困境，成为生物制药研究中的 “卡脖子" 难题。

技术破局： Timegated® 时间门控拉曼，从根源攻克荧光干扰

为解决这一行业顽疾，获得技术的全新 Timegated® 技术应运而生，其核心原理精准抓住拉曼与荧光的时间尺度差异：

拉曼散射发生在亚皮秒时间尺度，而荧光发射衰减时间远长于此；依托 100 皮秒脉冲激发源 + 时间分辨单光子计数探测器阵列，通过时间门控精准筛选拉曼信号，实现真实荧光

• 核心配置：搭载 100 皮秒脉冲激发源与时间分辨单光子计数探测器阵列，硬件层面构建 “高速信号筛选系统"；

• 荧光抑制核心：通过时间门控精准锁定亚皮秒级拉曼信号，将荧光干扰从根源剔除，与传统 CW（连续波）拉曼技术相比，实现高效荧光抑制；

• 多维数据赋能：同步获取波长轴光谱数据与时间维度荧光衰减信息，让分析从 “单一光谱" 升级为 “光谱 + 时域" 双重维度，获得比以往更多的数据支撑；

•  抗干扰升级：独特的时间筛选机制让环境光和热辐射不会干扰测量，无需复杂屏蔽设备即可稳定工作。

搭载该技术的 PicoRaman M3 光谱仪，测量速度较前代提升 10-40 倍，信噪比大幅提升，简化化学计量学模型，让 “看见以前无法看见的信息" 成为现实。目前，国内时间门控拉曼光谱仪已在上海大学正式开展应用研究工作，多项前沿成果验证了技术的硬核实力。

全场景优势：从实验室到工业界的能力跃迁

Timegated® 技术的价值，远不止于荧光抑制 —— 其衍生的多重优势，让 PicoRaman 光谱仪实现了从实验室研发到工业流程质控的全场景适配：

1. 信噪比飙升，简化分析模型

荧光信号的大幅减少，直接带来SNR（信噪比）的显著提升。更纯净的拉曼信号让化学计量学模型构建更简单，无需复杂的荧光校正算法，模型稳健性与重复性大幅增强，降低了后期维护与校准成本。

2. 恶劣环境适配，打破场景限制

与传统拉曼技术对测量环境的严苛要求不同，Timegated® 技术支持环境光下直接工作，无需额外遮光设备；更能从容应对高温工艺场景 —— 即使在具有高热辐射的工业反应体系中，也能精准捕捉拉曼信号，环境光和热辐射不会干扰测量，解决了传统技术 “高温 / 强光下无法稳定测量" 的痛点。

3. 极速测量，效率倍增

PicoRaman M3 的测量速度较前几代仪器提升10-40 倍，快速响应能力不仅适配高通量药物筛选、大规模样品质控等场景，更能实时追踪反应动力学过程，为工艺优化提供即时数据支持。

4. 数据维度升级，解锁深度分析

拉曼光谱与时间分辨荧光数据的结合，获得了比以往更多的数据，为高ji数据分析提供了全新基础。例如通过荧光衰减曲线的差异，可进一步区分分子微环境变化、识别同分异构体，甚至捕捉反应中间态的瞬态特征，让 “看到以前无法看到的东西" 成为现实。

核心应用案例：从工业质控到科研突破的实战验证

核心应用案例

案例一：上海大学 —— 高温冶金晶型转变原位表征

作为国内时间门控拉曼技术的核心科研应用基地，上海大学材料科学与工程学院将 Timegated® 技术应用于高温硅酸钙材料晶型转变研究，攻克了传统拉曼在高温领域的致命缺陷：

传统拉曼光谱在 1500-1600℃高温工况下，受高热辐射、样品荧光双重干扰，无法获取有效谱图，高温晶型转变机理研究长期停滞。

而 Timegated® 拉曼凭借热辐射不干扰测量的独特优势，在ji端高温环境下稳定工作，成功获取了硅酸钙 1500至1600摄氏度间的完整晶型转变拉曼谱图，清晰揭示了晶格振动与晶相演化规律，为高温冶金、耐火材料研发提供了全新的原位表征手段，相关研究成果已成为国内高温材料分析的案例。

高温下碳酸钙时间门控拉曼谱图

案例二：国内头部创新药企业 —— 荧光小分子药物与细胞外囊泡精准分析

国内某科创板上市头部创新药企业（聚焦小分子靶向药与细胞治疗赛道），此前因药物分子强荧光背景，传统拉曼无法完成结构表征与纯度分析，细胞外囊泡（EVs）的来源区分也因荧光干扰无法实现，成为研发瓶颈。

引入 Timegated® 拉曼光谱仪后，技术剔除荧光干扰，成功测得高荧光小分子药物的真实拉曼光谱；结合拉曼光谱与主成分分析（PCA），实现不同细胞来源细胞外囊泡的精准区分，这一突破是传统连续波拉曼技术无法实现的。

凭借技术的性价值，该企业已先后采购第1代、第2代 Timegated® 仪器，目前正筹集资金购置微探针（Microprobe），进一步拓展微量样品、单细胞水平的研究应用。

典型应用案例拓展：四大场景的荧光干扰 “清零" 实践

1. 晶体材料 YIG：剔除虚假峰，还原本征光谱

YIG（Y3Fe5O12，钇铁石榴石）作为重要的激光材料，是典型的强荧光样品 —— 传统拉曼测试中，荧光干扰始终无法消除：

传统 785CW、532CW 连续激光下，800-50000px-1 区间出现大量荧光导致的 “虚假拉曼峰"，掩盖材料本征信号；

采用 532TG（时间门控）技术后，荧光信号被精准剔除，谱图中虚假峰消失，呈现出 YIG 材料干净、真实的拉曼特征峰，为激光材料的结构表征与性能优化提供了可靠数据支撑。

YIG在785CW，532CW，532TG下的拉曼谱图

2. 纳米材料：破解 “馒头峰"，捕捉核心信息

纳米材料因特殊表面能易产生强荧光，传统拉曼测试中常出现模糊的 “馒头峰"，导致无法提取有效拉曼信息：

以 1# 催化剂纳米材料为例，传统拉曼谱图被宽化荧光峰覆盖，关键结构信息丢失；

时间门控拉曼技术通过荧光抑制机制，成功 “剥离" 荧光干扰，清晰呈现纳米材料的本征拉曼峰，为催化剂的活性位点分析、结构 - 性能关联研究提供了核心数据。

3. 高温冶金：1500-1600℃晶型转变的精准追踪

在硅酸钙材料的高温晶型转变研究中，传统拉曼技术因高热辐射与荧光干扰，无法实现高温下的稳定测量：

•  Timegated® 技术凭借 “热辐射不干扰测量" 的优势，在 1500-1600℃的ji端工况下仍能稳定工作；

• 成功捕捉到不同温度区间硅酸钙的晶型转变特征谱图，清晰呈现晶格振动模式的变化，充分验证了时间门控拉曼在高温冶金、材料热稳定性研究领域的巨大应用潜力。

4. 生物检测：TIMEGATE-SERS 赋能大肠杆菌精准识别

生物样品普遍存在荧光干扰，即使传统 SERS 技术也难以克服，导致拉曼信号微弱且辨识度低：

• 对比测试显示：CW Raman（普通拉曼）粉色谱线信号杂乱，荧光干扰严重；单纯 Timegate 绿色谱线信号显著改善；

• TIMEGATE+SERS 红色谱线实现 “荧光抑制 + 信号增强" 双重赋能，拉曼信号强度大幅提升，特征峰清晰可辨，成功实现大肠杆菌的精准识别，为生物传感、病原体检测提供了更灵敏的技术方案。

Timegate+SERS，Timegate，CW Raman检测大肠杆菌的拉曼谱图对比

应用领域拓展：荧光抑制解锁多行业新可能

有效的荧光抑制，让 PicoRaman 光谱仪的应用领域比以往任何时候都更加广泛—— 除了生物制药领域的深度赋能，其技术优势正快速渗透到多个此前受荧光限制的行业，成为跨领域的精准分析利器：

1. 精细化工：荧光性催化剂的实时监测

精细化工生产中，许多催化剂本身具有强荧光特性，传统拉曼技术无法精准捕捉催化剂的结构变化与活性状态。Timegated® 技术的荧光抑制能力，让催化剂在反应过程中的化学键变化、降解程度等关键信息清晰呈现；同时环境光和热辐射不会干扰测量，即使在高温反应釜原位监测中也能稳定输出数据；拉曼 + 时间分辨荧光的多维数据，更能帮助研发团队分析催化剂活性中心的动态变化，为催化剂筛选、反应工艺优化提供直接支撑。

2. 食品检测：荧光添加剂与污染物的精准识别

食品中的荧光增白剂、天然荧光色素，以及霉变产生的荧光性有害物质，曾让拉曼检测陷入 “信号混淆" 困境。如今借助 Timegated® 技术的荧光抑制能力，可精准区分食品基质与荧光成分的拉曼信号；无需搭建暗室，环境光不会干扰测量，适配生产线快速检测场景；更通过多维数据对比，实现荧光性污染物的定性定量与溯源分析，为食品安全保驾护航。

3. 新材料研发：荧光聚合物的结构表征

在荧光聚合物、量子点等新材料研发中，传统拉曼技术因荧光干扰无法获取材料的本征结构信息。Timegated® 技术不仅能剔除荧光信号，获得纯净的拉曼光谱，更能通过时间分辨荧光数据分析材料的发光寿命、能量转移效率等关键参数，为新材料性能优化提供双重数据支撑，加速研发进程。

应用价值升级：从科研到产业，全领域赋能

PicoRaman M3仪器诞生于芬兰的TIMEGATE INSTRUMENT，星朗浩宇是其在中国的代理商。芬兰Timegate时间门控拉曼光谱仪Pico Raman是集成式时间门控拉曼光谱仪，具备真正的荧光抑制功能。

其性能主要有：

• 更快速的测量

• 实时、在线

• 高度特异性的化学信息

• 浓度定量分析

• 紧凑、便携的现场解决方案

• 更好地与工艺环境集成

• 可安装OEM模块

• 用户友好的客户界面

• 无需样品制备

• 无损分析

主要参数：

有效的荧光抑制，让 Timegated® 拉曼的应用边界无限拓展：从上海大学的高温冶金科研，到头部药企的创新药研发，再到晶体材料、纳米催化、生物检测的全场景覆盖；环境光与热辐射零干扰的特性，让实验室技术真正走向工业原位监测；光谱 + 时域的多维数据，为高ji数据分析奠定基础。

作为国内已落地高校科研、前沿技术，Timegated® 时间门控拉曼光谱仪，解决了拉曼光谱领域的荧光顽疾，成为材料研究、生物制药、冶金化工领域的核心表征工具。

星朗浩宇/昊量光电是 Timegated® 在国内的一级代理，主营其皮秒时间门控拉曼光谱仪，设备搭载532nm皮秒脉冲激光与CMOS SPAD单光子探测模块，可高效压制荧光干扰，适配固 / 液 / 粉末样品检测。

星朗浩宇/昊量光电依托本地销售网络与专业技术团队，服务半导体、生物医疗、量子科技、精密制造、光通讯等领域数万科研及工业客户。自有软硬件研发团队，可提供三类核心服务：

✅ 全天候售后技术支持，快速排障保障设备稳定运行；

✅ 全流程定制化方案，覆盖售前选型、装机培训、系统集成；

✅ 服务大量头部企业与科研院所，客户满意度高