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1100学者齐聚杭州 第二届质谱大会开幕

2015.10.17

  分析测试百科网讯 2015年10月17日,第二届全国质谱分析学术报告会(质谱大会)在浙江大学紫荆港校区体育馆盛大开幕,本次大会由中国化学会、国家自然科学基金委员会主办,中国化学会质谱分析专业委员会、浙江大学化学系承办。浙江大学副校长罗建红教授、南京大学陈洪渊院士、中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、厦门大学郑兰荪院士、中国科学院生态环境研究中心江桂斌院士、厦门大学赵玉芬院士、台湾中山大学谢建台教授和国家自然科学基金委员会分析化学学科庄乾坤教授等多位质谱届专家出席了本次会议,并带来精彩的大会报告。1100余质谱分析专家、学者共聚一堂,享受质谱学术盛宴。

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浙江大学紫荆港校区体育馆

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会议现场

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浙江大学副校长 罗建红

  浙江大学副校长罗建红教授在致辞中介绍到现在是杭州最赏心悦目的季节,到处都是桂花香,罗建红代表浙江大学对此次第二届全国质谱分析学术报告会的召开表示热烈的祝贺,向参加此次会议的各位领导和嘉宾表示诚挚的欢迎。近几年来质谱应用于医药健康、食品安全、环境保护、能源利用等重要领域问题的分析,测试过程中,质谱仪器的准确性,定性定量能力,已经备受大家的关注。最后,罗建红教授预祝大会圆满成功!

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南京大学 陈洪渊

  南京大学的陈洪渊院士在致辞中向参会的各位专家领导表示热烈的欢迎、感谢,他表示第二届全国质谱分析学术报告会是我国质谱分析新进展的体现,是一场交流的盛会,会议将展示近年的质谱分析与相关领域的新成就、新进展。

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国家自然科学基金委员会分析化学学科 庄乾坤

  国家自然科学基金委员会分析化学学科庄乾坤教授在致辞中表示第二届全国质谱分析学术报告会有1000余人参加,这是一个美好的开始。为此庄乾坤提出了两点建议:“第一,我希望我们质谱分析这个领域能够顶天立地,第二,我们要帮助我国的经济建设解决问题,目前我们是飘在空中,我希望质谱分析这个领域,特别是在座的各位专家在今后的研究最好能顶天立地,把质谱分析推倒一个新的高度。”最后,庄乾坤希望这次会议能为质谱分析界带来新的气象,并预祝此次大会圆满成功!

 17个大会报告 精彩纷呈

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南京大学 陈洪渊

  来自南京大学的陈洪渊院士带来了题为《质谱发展的机遇与挑战》的报告。陈洪渊首先介绍了质谱的历史、结构、种类等。1870年科学家发现了阴极射线管,在此基础上质谱在1912年诞生,随着技术的发展,质谱种类丰富,应用广泛。

  质谱的重要应用主要有精密测量(原子、电子质量),如Penning离子肼中,通过测量电子的回旋运动频率和拉莫尔频率比,实现电子质量的精确测量;生命科学(蛋白、脂质、代谢物),如利用大分子质谱技术获得了ATPases与脂及核苷酸作用本质,利用高分辨质谱技术研究病毒结构;质谱成像(2D、3D成像、生物标志物),质谱成像适用于小分子代谢物、药物、脂类和蛋白的分析,在生物标志物的发现以及临床研究中具有极大优势,通过质谱成像可对肿瘤组织与正常组织区域进行区分,二次离子质谱成像探究干细胞分裂及代谢;其他重要应用(化学反应监测、气溶胶质谱),如利用质谱对气溶胶形貌、成分及形成机理进行探究,COSAC质谱检测彗星67P/Churyumov-Gerasimenko上的有机物。质谱的最新进展中,陈洪渊介绍了敞开式离子源,如DESI-MS和DART-MS;在MALDI质谱中引入源后光电离技术,获得更多分子信息;轨道离子阱,只需静电场,无磁场和高频电场,采用新型的电极结构实现了高分辨质谱,分辨率达到100万;FT-ICR质谱仪囚禁室通过叶片状的电极结构,优化了电场结构,极大地提高了分辨率。

      陈院士接下来介绍了国内在质谱理论方面的成果,并介绍了国内自主研发的质谱仪器,如有中科院化学所的颗粒质谱、清华大学/计量院/北京理工大学的便携式质谱、厦门大学的高功率激光电离飞行时间质谱、复旦大学的数字离子肼质量分析器、清华大学的介质阻挡放电离子源、东华理工大学的萃取电喷雾离子源、四川大学的微波辅助等离子体电离源、大连化物所的新型光电子电离复合离子源、清华大学的DBDI质谱成像、北京大学的PAMLDI质谱成像和中国医学科学院的整体动物质谱成像等。质谱的未来走向是:PAMLDI质谱成像表示未来质谱质量分析器将朝着高分辨、小型化发展;材料制备合成需要“软”着陆的新技术;临床诊断需要离子化新技术。

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中国科学院大连化学物理研究所 张玉奎

  来自中国科学院大连化学物理研究所的张玉奎院士带来了题为《蛋白质组学分离分析方法进展》的报告。张玉奎主要介绍了蛋白质样品预处理、蛋白质组定性定量分析和集成化平台等方面的研究进展。在蛋白质预处理方面,高丰度蛋白质的去除、低丰度蛋白质的富集和蛋白质快速酶解是当前蛋白质样品预处理研究的重点。接下来,张院士介绍了蛋白质三级预处理方法用于高峰度蛋白的富集;IMAC材料和RP-RP非连续合并策略,用于磷酸化肽富集和分离;基于离子液体的膜蛋白质溶解机制可对膜蛋白质增溶,更有利于膜蛋白质组分析。在集成化平台方面,张院士介绍了基于SILAC标记的集成化蛋白质组定量分析平台以及良好的分析效果。

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厦门大学化学系 郑兰荪

  来自厦门大学化学系的郑兰荪院士带来了题为《质谱分析在金属团簇配合物研究中的应用》的报告。

  郑兰荪介绍到金属(团簇)配合物的表征几乎完全依赖于单晶的X射线衍射,但是X射线衍射难以明确分辨电子数相近的原子、无法表征溶液中的产物,而质谱分析在许多情况下能够成为X射线单晶衍射的重要的、必不可少的补充。电喷雾离子源是分析金属团簇配合物的合适的离子源,飞行时间质量分析器是分析金属团簇配合物的理想的质量分析器,金属团簇配合物离子在从离子源至质量分析器的传输过程中容易发生解离,需要进一步简化和改进这一过程。在质谱分析中发现产物组成随投料比变化,溶液中加入手性季铵离子可以分离手性团簇等。课题组在未来的计划中将改进离子传输系统,减少团簇解离;改进离子源,提高分析灵敏度;建立中性团簇配合物分子的电离方法;研究金属团簇的化学反应;针对特定团簇离子,扩展飞行时间质量分析器的质量分析范围,提高质量分辨能力。

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中国科学院生态环境研究中心 江桂斌

  来自中国科学院生态环境研究中心的江桂斌院士带来了题为《效应导向分析在新污染物筛选中的应用》的报告。日前,进入环境和食品的化学品总数已经超过10万种,每年新增加几千种,其中典型致癌物200-300种,根据欧盟统计,目前使用的化学品只有3%经过了毒性评估,对于大部分化学品而言缺乏有效的评价数据,造成管理和使用的被动。研究非典型剂量效应关系、如何定量研究复合效应、如何筛选和发现新型污染物成为了三大科学难题。对此江桂斌介绍了HPLC-negative-ESI-MS/MS 、TD-GC-HRMS色谱法和EDA等方法。在成组毒理学分析仪中,江院士介绍了组分分离模块、组分收集与点样模块、定性定量分析模块和毒性测试模块等。另外还介绍了大气细颗粒污染的毒理与健康效应重大研究计划2015年度项目指南(2015年计划经费5000万),鼓励更有有兴趣的研究者加入此研究。

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厦门大学 赵玉芬

  来自厦门大学的赵玉芬院士带来了题为《稳定同位素质谱技术在生命科学中的应用研究》的报告。报告中赵玉芬主要介绍了15N-Gly:示踪肿瘤细胞中甘氨酸氮代谢途径;γ-18O-ATP:利用MALDI质谱及稳定同位素标记策略的优势,进行蛋白激酶抑制剂筛选及细胞内ATP浓度的测定,在以DHB为基质的正离子检测模式下检测p-Kemptide,既能避免受到质谱检测中dGTP的信号干扰,也能够在一定程度上提高检测灵敏度;H218O:环状氨基酸-磷酸反应中间体双亲性研究;PO43-18O/16O):地外生命探寻的生命标志物。

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台湾中山大学谢建台教授:多功能大气质谱(原位质谱)法的开发及其在食安快筛及包材成分分析的应用

  台湾中山大学谢建台教授做题为《多功能大气(原位)质谱法的开发及其在食安快筛及包材成分分析的应用》的报告。谢教授首先指出食品安全问题的重要性,并指出:质谱仪可检测不同样品内各种微量化学物质,但分析厂需要花费较长时间,在食品危机事件发生时,需要快速、准确、灵敏的分析方法及仪器。谢教授提出的解决方式就是:大气(原位)质谱仪(AMS)。AMS在常温常压下操作,技术本身已具有取样、脱附、敞开式离子化等功能,分析时间相当短(数秒或数分钟)且有效,并可对大量样品实现高通量分析。但现有AMS(ELDI、DART、DESI)面临的问题是:(1)分析时须将样品置于敞开式离子源内,样品若尺寸过大,固定物件或具有不规则形状,则需破坏切割成小块后,才能进行分析。(2)敞开环境下,不能把分析物离子完全导入质谱内,难以对样品定量;(3)进行现场检测时因无法预知样品浓度,常有记忆效应;(4)现有AMS检出限多为ppm,不能达到ppb。谢教授接下来介绍了TD-ESI/MS技术,以及在兼容性,和分析性能上获得的结果。比如15秒检测蔬果表面的农残,检测食品及酱料内防腐剂,检测市售成药内的活性组成,区分天然和人工合成的山葵,检测食品中塑化剂,区分红酒和白酒,区分天然及化学配置的红酒,区分不同油品等。还介绍了固相微萃取(SPME)纤维作为TD-ESI/MS的取样探针(SPME-TD-ESI/MS)的技术,可减少基质效应,提高灵敏度。谢教授还介绍了CW LD-APCI/MS(连续式激光大气压化学电离质谱法),课题组设计的移动式大气质谱仪(MAMS),并认为移动现场检测非常重要。

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国家自然科学基金委员会分析化学学科庄乾坤教授:分析化学发展现状与创新研究

  来自国家自然科学基金委员会分析化学学科的庄乾坤教授做题为《分析化学发展现状与创新研究》的报告。庄乾坤表示社会越发展,分析化学越重要,分析化学关乎着生命科学、食品安全、人类健康、国家安全和国际贸易,所以分析化学学科人员在工作中要做到“顶天立地”。

  中国分析化学在2001-2010取得了长足进步,2011年论文产量首次超过美国,达到3572篇。2001-2005年中国SCI论文占世界份额10.38%,位居全球第二位,2006-2010年将为17.37%。从中美AC论文比例及发展趋势预测,有人认为中国很可能在2017年赶上美国。在质量方面,2009-2014年AC发表论文单篇引用数上看,中国的单篇引用率已经是全球最高。总体质量上,2001-2010篇均引文,2008年已达到世界平均水平,2009年略高于世界平均水平。由此可见,中国分析化学通过跟踪,部分学科方向与世界先进水平实现了并行;已形成“相互支持、相互合作、相互欣赏、共同发展”的学科氛围;分析化学应瞄准目标,力争国际领先。随后庄乾坤指出在这种新形势下面临的一些问题:(1)AC可能会减少DNA检测与纳米探针发表数量,受到影响最大的可能是中国学者的研究。(2)目前的问题包括:缺乏创新尤其是源头创新;研究工作趋同、研究思路同质化;学科方向趋同,缺乏基于新原理的方法学创建;研究对象太浅入,难产生重大影响,同时纯粹为合成而合成(比如分析化学家也去合成)来发表有影响的学术论文有问题;有影响的高质量论文没有一篇是第一单位,这有很大问题,说明要么是配角,要么合作有问题;分析化学会议参会人数创新高,但没有体现在基金申请数上。

      庄乾坤提出分析化学发展的几点思考:如何坚持每个人科学研究的特色?如何进行国内外有效的学术交流?如何帮助基层单位提高研究水平?导师们要不要亲自下实验室?青年人到新单位后如何尽快开展工作?并提出了新形势下的几点新对策:(1)不跟外国人跑,走自己的创新之路;创建分析化学新概念、提出新名词;找好突破口,实现国际领先;解决国家重大需求问题。(2)凝练研究目标。分析化学研究有3S+3A,但在具体的研究中,需要凝练到1-2点特色上。(3)从研究思路上看,首先找出一个科学问题(比如学科交叉的科学问题);围绕该科学问题,开展一系列工作,且有目标的步步深入;研究目标和对象一定要具体,专家已对诸如重大疾病诊断、癌症标志物等抽象描绘不感兴趣了;在与生命科学的学科交叉中,针对生物专家感兴趣的科学问题,注重发挥分析化学的优势。一定要克服这种毛病:发展一个方法,找个对象试一试,再发展一个方法,再找个对象试试。(4)创新研究的三要素是:引入物理学新概念与新技术;创建分析仪器与装置;瞄准公认的有影响的重大科学问题(生命、材料、环境等)。分析化学未来的发展趋势是:针对生命体系,发展新技术新方法进行原始创新,解决重要的科学问题比如生物学家解决不了的问题。

  国家对科学基金的财政投入逐年增长,2014年投入235亿。庄乾坤还介绍了2015经费管理的新政策:申请经费分为直接经费和间接经费。申请人只填写直接经费,间接经费(包括仪器设备等消耗)会按照一定比例自动生成。直接费用的各部分(包括劳务费)不设任何比例,原则是:据实申报、审核确定。批准后设备费、差旅费、会议费、国际合作、劳务费等敏感性费用一般不予调整。结题后剩余经费在一定期限内还可以用于基础研究。

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中国计量科学研究院方向研究员:精确操控离子反应质谱科学装置的研制

  中国计量科学研究院院长方向研究员做题为《精确操控离子反应质谱科学装置的研制》的报告。质谱检测的原理从某种意义上来说就是对离子的操控。在质谱应用领域科学家们面临很多挑战,如蛋白质组学磷酸化多肽结构测定、生物仿制药中痕量肽段检测、单细胞中痕量代谢物分析、有机反应不稳定中间体捕获、反应机理、动力学研究等,需要的技术手段包括:离子裂解新技术、超痕量离子选择性富集技术;离子-离子/分子反应技术等,需要进行创新性的装置开发,即精确操作离子的质谱科学装置。中国计量院及合作团队围绕离子操控技术,进行了核心部件创新、仪器装置创新、操作方式创新和应用方法创新。接下来,方向研究员主要介绍了几类课题组研制的精确操控离子质谱的科学装置,包括:分子/离子反应装置;Q-HyperLIT生物质谱;离子/离子反应装置。

  分子/离子反应装置包括:(1)分子/API-QQ-IT反应基本型;(2)阱内紫外光电离型;(3)分子试剂精确控制分析型。Q-HyperLIT生物质谱包括:(1)API-QQQ-IT基本型;(2)变气压变气氛型;(3)激光解离型等。离子-离子反应装置包括:(1)API-QQQ-IT-(IT)2-IT-QQQ-API基本型;(2)离子/离子反应超高分辨率型。方向感谢了清华、浙大、复旦、大连化物所、BPRC、北京生命科学研究所、东华理工、医科院药物所等众多合作单位,并指出:质谱可以不仅仅是单纯的检测器,也可以不再受限于国外质谱产品出厂时的限定功能;国产质谱研发可以不再是简单模仿,可以做集成创新和原始创新装置。

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北京大学刘虎威教授:高效样品处理与敞开式离子化质谱联用实现高通量分析

  北京大学刘虎威教授做题为《高效样品处理与敞开式离子化质谱联用实现高通量分析》的报告。刘教授首先介绍了AMS(敞开式离子化质谱)的研究和应用背景;接下来,介绍了自己实验室将下列几种技术与DART-MS结合所做的新工作,比如简单的样品萃取、SPE、管内固相微萃取(in-tube SPME)、Dip-it SPME。课题组近年来的工作如:将LSE和DART-MS相结合分析保健品(胶囊或片剂)违规添加西药的快速筛查(<5分钟)。基于单液滴的液-液-液三相微萃取(SD-LLLME)与DART-MS结合快速分析果汁中的多类植物激素。用EASI-MS(简单常压超声喷雾离子化质谱)研究蓝藻污染源在不同生长阶段的脂质变化。 在进一步的研究中,样品预处理是分析的关键步骤,因为该步骤花费60%的分析时间,并潜在产生30%的错误。课题组主要思路是:将各种样品制备技术和DART-MS想结合,减少分析时间、降低基质干扰、不使用色谱。课题组代表性的工作如:SPE和DART-MS离线高通量分析食品中苏丹红的方法,分析时间小于30分钟,检测灵敏度达到0.5ppm。用基于MOFs的SPE-DART-MS在线联用,快速检测水中三嗪类农药残留。掺杂单壁碳纳米管的聚合物整体柱用于IT-SPME(管内固相微萃取)与DART-MS结合快速检测水中农药残留,管内SPME使灵敏度得到数倍提高。而使用更简单的“Dip-it”PMME-PALDI-MS方法,也能提高数倍检测灵敏度。

  刘教授总结说:高效微萃取技术与敞开式离子化质谱联用在挥发性有机物的快速分析领域展示了巨大的潜力;对于基体相对简单、目标物不太多的样品,该方法可简化分析步骤、提高分析通量、无需色谱分离,当然对于非常复杂的基体还需要色谱分离;在该方法中使用带有选择性富集或离子化增强功能的新材料,会开拓更有趣的领域。

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复旦大学杨芃原教授:蛋白质质谱测序技术和仪器国产化

  复旦大学教授杨芃原教授做题为《蛋白质质谱测序技术和仪器国产化》的报告。蛋白质质谱测序技术原理是根据DNA对应的氨基酸序列模块(或肽模块)测序,需要考虑特异的N端序列,蛋白非特异序列,蛋白特异序列。在质谱方面可考虑综合使用多种质量分析器,首先就是实现各种分析器和器件的技术突破。杨教授接下来回顾了课题组研制的TOF、线性离子阱、IT-TOF联用、以及静电轨道离子阱等核心分析器,以及配套的器件。

   现代飞行时间质量分析器(TOF)的理论和技术由Alexander Dodonov等人建立,关键技术是:控制垂直引入离子束的最小始飞动能和位置,以及最佳的反射器补偿结构和电压。四极杆、线性离子阱和TOF的联用也获得了成功,是国际蛋白质质谱测序技术和仪器的主流。

   Dodonov教授的几大贡献,也就是ESI-TOF的关键几大技术。(1)如何将ESI产生的高离子动能从大于1500eV降到0EV。杨教授介绍了课题组研发的离子透镜,可以成功降低离子动能。(2)如何将离子束垂直引入推斥区,课题组研发了自主知识产权的离子光学技术。(3)如何设计和制作离子束垂直引入发射型TOF。课题组在自主技术的822系列中实现了各种技术,1999年已获得16,000的分辨率,并研发出国内首台高分辨ESI-TOFMS(见2002年照片资料)。随后,课题组发明高精度的圆环电极反射器技术,进一步研制了分辨率达20000的TOF分析器。

   接下来,杨教授介绍课题组研制的四极杆和线性离子阱,这两种质量分析器的现代理论和制作技术由Dan Douglas等人创建。四极杆和离子阱源于相同的四极场束缚离子束的理论,因此以四极杆为硬件基础的线性离子阱,兼顾了四极杆高通量选择离子和离子阱储存离子的优点,在近十年来得到迅速发展,典型的仪器是LTQ。Doglas曾提出,可以用圆杆代替双曲面杆,课题组也自主研制了四极杆核心分析器,并采用自主技术的模块化电子部件。又研制出自主技术的四极杆方式的高精度线性离子阱,并发展了在线性离子阱模式时离子累积的关键技术,用自主技术的选择性离子富集(SAIT)技术,大大提升了串级灵敏度和高响应信号区域,甚至优于商用仪器。其余自主技术还包括:双重四极杆系统,离子累加器/反应器,离子阱系统控制器。

   在多项技术积累之后,课题组设计了高精度QLIT-TOFMS(四极线性离子阱-飞行时间质谱),重点研制了可控的离子累加器/反应器(SAIT),可有效提高阱容量10-1000倍,获得更高质量的质谱图。在蛋白质测序专用QTOF系统方面,课题组之前已研制出821型TOFMS,并实现了大量电子学部件的国产化;近期研究成功LIT-TOF2样机,具有:线性离子阱-飞行时间联用,多级串联,和高分辨定性等综合性能。该系统实现了创新的Trap-pulse接口,在离子阱后给予离子能量,达到TOF的离子能量初始化要求。课题组还正在研制三重四极杆/线性离子阱质量分析器(类QTrap)。

   在追赶和创新最新的静电轨道离子阱(Orbitrap)技术方面,课题组也进行了大量工作。现代Orbitrap的理论和技术由Alexander Makarov等人提出,已经推演为今天的纺锤体筒加中心纺锤状实体电极,离子阱沿中心电极的周期运动和离子的m/z有关,且可以通过复数形式的傅立叶变换获得分辨率高于50万的质谱。而超导磁场离子回旋共振质谱(FTICR-MS),根据Enjene Nikolaev等的现代理论和技术,改进了离子阱的电学结构和参数,目前已经实现了分辨率达1千万的顶尖水平。Orbitrap的结构和原理中,离子具有3个(轴旋转、径向振荡、轴向振荡)特征频率,离子的相位差可以用傅立叶变换补偿,因此分辨率得到极大的提高。而目前的商品化仪器极其昂贵,如QE达60万美元,Fusion达100-150万美元。在此意义上,中国人一定要掌握静电轨道离子阱技术。课题组已研制出自主技术的静电离子阱分析器,和静电分析器耦合接口,并在将离子束高效引入轨道离子阱方面,推导出离子入射最佳的切线方向,并用复数傅立叶变换技术消除离子初始动能的影响,目标是实现50万的分辨率。

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清华大学张新荣教授:单细胞质谱分析的现状与发展

  清华大学张新荣教授做题为《单细胞质谱分析的现状与发展》的报告。细胞是生命活动的基本单元,在单细胞及亚细胞水平上对生命活动进行实时、原位、动态检测是生命科学对分析化学提出的一项挑战性的问题;要求分析化学家在时间、空间、定性、定量四个方面发展更为“精准”的方法;并解决单细胞“组学”分析、亚细胞区域“超分辨”成像、分子动态变化三个方面的难题。荧光探针是目前单细胞分析与成像的主要技术手段,已有多种荧光小分子/纳米/蛋白探针;已用于流式细胞检测、亚细胞区域定位、细胞中蛋白、基因、小分子代谢物的分析以及细胞动态行为研究。但荧光探针缺点是:受到分子光谱谱带宽度的限制,能够同时测定的组分数目有限,难以进行细胞中多组分分子的同时分析,也不适于细胞中未知成分的分析。而且,细胞中发生的生物过程常是多种分子系统作用的结果,因此发展单细胞分析方法,满足多组分同时分析的需求,并对细胞事件中的未知成分进行快速定性和精准定量,是单细胞生物学研究对分析化学的迫切需求。质谱进行单细胞分析的优点为:(1)无需标记;(2)多组分同时分析;(3)精准定量。该领域取得的成果主要集中在以下技术:质谱流式细胞仪;TOF-SIMS分析;ESI-MS/MS分析;MALDI-TOF分析。

  2011年SCIENCE发表了质谱流式细胞仪技术(Mass Cytometry),随后出现了一系列文章,主要使用各种金属元素作为标签,用ICP-MS对单细胞中的多种参数实现流式检测。在MDS公司2001年申请、2006年被授权的美国ZL中,专门提到了张新荣课题组2001年发表在AC和JAAS的工作。接下来,张新荣介绍了飞行时间-二次离子质谱(TOF-SIMS)用于单细胞分析的技术。在单细胞电喷雾质谱分析方面,课题组的皮升喷雾技术。今后,单细胞生物学的发展趋势是:(1)加强单细胞的“组学”研究;(2)亚细胞区域的高分辨时空成像研究;(3)在时间、空间和量三个方面达到“精准”的程度。

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中科院化学所陈义研究员:化学增敏UPLC-MS分析痕量植物激素

  中国科学院化学研究所陈义研究员做题为《化学增敏UPLC-MS分析痕量植物激素》的报告。在质谱的整个分析过程中,课题组主要集中研究解吸附离子化过程,采用的基本策略是:双(多)枪法(DGM)。几种策略考虑为:分析器原位反应,基质引入与改革,非破坏性化学键、共价式化学衍生。比如课题组研究的利用化学移位术来测定的技术,以及研究各种配合的机理、各种配体及其特点、配体与离子化效率、测定误差的关系。GAs是一种含量超低(10-9~10-15g/g),可用样很少(0.5mg)的有机小分子植物激素,课题组用LC-Q-TOF质谱分析GAs的系列化合物,并证实课题组发明的方法与各种文献方法相比,可有效测定各个GAs组分,灵敏度得到有效提高。课题组进一步进行超痕量衍生-LC-MS,远远优于各种文献方法。

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香港浸会大学蔡宗苇教授:代谢组学在帕金森疾病研究的一个例子

  香港浸会大学蔡宗苇教授做题为《代谢组学在帕金森疾病研究的一个例子》的报告。蔡教授首先综述了质谱近年来在Nature上,论文数量,各期刊质谱类文章数等,表明质谱越来越重要。在研究热点上可以根据会议主题等了解趋势,如:质谱成像,敞开式离子源,代谢组学,同位素标记(SIL)新技术,同位素指纹,同位素示踪等。相比全球,帕金森病(PD)在中国的发病率和病人数量都很高,预计到2030年,中国发病人口为600万。帕金森病有诊断临床标准,但迄今没有决定性的分子诊断方法。课题组采用英国脑库标准对234例患者进行筛选,纳入原发性帕金森患者92例,并招募65例正常对照志愿者。采集受试者尿液处理后,分出低极性和高极性代谢物,分别用气质联用和液质联用分析。并在策略中,对代谢组学数据进行标准化后,再用于后续的多元统计分析。实验找到了46个差异性代谢物,并对差异性代谢物相关性与代谢通路进行分析,还建立和验证了帕金森病-果蝇模型。

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中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所、中央民族大学再帕尔·阿不力孜教授:原位代谢组学分析方法与应用进展

  中国医学科学院/北京协和医学院药物研究所、中央民族大学再帕尔·阿不力孜教授做题为《原位代谢组学分析方法与应用进展——小分子标志物的发现与原位表征》的报告。课题组将代谢组学与质谱分子成像技术整合,包括:(1)基于LC-MS技术的高通量代谢组学分析方法。(2)发展新型敞开式离子化(AFAI或AFADESI)质谱技术,构建AFAI-MSI质谱成像技术平台。(3)整体动物体内药物分析的质谱成像新技术与新方法。(4)代谢组学与质谱成像技术相结合,提出并发展基于AFAI-MSI技术的“成像代谢组学分析新方法”,并应用于药物体内整体、原位分析及药效或毒性机制研究;临床(肿瘤)病理分子诊断手段的研发。构建的代谢组学的研究体系为:(1)样品前处理;(2)数据采集;(3)数据处理;(4)生物学阐述。课题组搭建了基于LC-MS的代谢组学高通量分析方法与技术平台,主要贡献包括:建立“组合式”离子化方式的代谢组学LC-MS/MS分析方法;建立模式识别与代谢相关性网络分析相结合的“整合式”数据挖掘与处理的代谢组学研究方法;建立非靶向与靶向代谢组学相结合的LC-MS分析方法。研究发表在MCP、AC、J.Proteome Res.、Analyst等一系列期刊上。

  接下来再帕尔.阿布力孜主要讲述了将质谱检测与影像技术相结合的新型分子影像研究手段,质谱分子成像(MSI)技术。将AFAI-MSI技术与代谢组学方法相结合,发展成像(原位)药物代谢组学新方法。接下来介绍了成像代谢组学分析方法的特点与优势。课题组应用该方法,正在发展临床肿瘤分子病理诊断方法,有望提供新颖的、免标记、快速筛查、分子病理诊断的直观手段。并已用该方法开展了对乳腺癌、肺癌、甲状腺癌的研究。最后再帕尔.阿布力孜对其研究的技术AFAI-MSI成像代谢组学方法作了展望,AFAI-MSI成像代谢组学方法可实现生物标志物的原位筛查和可视化表征;并结合分子病理学研究,该质谱成像技术有望发展成为一个新型的分子诊断工具。

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清华大学林金明教授:多通道微流控芯片-质谱联用接口的研究与应用

  清华大学林金明教授做题为《多通道微流控芯片-质谱联用接口的研究与应用》的报告。GC-MS、LC-MS、CE-MS已实现了联用,但多年来,由于质谱只有一个进样口,与多通道微流控芯片联用还面临很大挑战。质谱出现后,早期进行元素分析,1960年左右GC-MS、1970年LC-MS、1990年CE-MS,分别对小分子、中等分子、大分子进行联用分析,2010年后,微流控芯片、微全分析“柱”将有望分析细胞、细菌等活体。林金明课题组在近年来微流控芯片-质谱联用研究方面,在Lab Chip、AC、Sci.Rep.、Small等期刊上发表了多篇论文。多通道微流控芯片-质谱联用进行细胞分析存在的几个关键问题是:多通道质谱接口问题,比如无法实现一个通道对应一台质谱;非接触检测的离子源问题,由芯片通道流出的物质要先形成离子在进入质谱;超微量物质在线富集和分离问题。

  课题组首先发明了“手动式”联接方法,建立了细胞水平的药物代谢分析方法;接下来发明了纸基电喷雾质谱检测接口、Droplet-MS技术。课题组已申请构建微流控芯片-质谱分析平台的相关ZL。应用如:细胞通讯模型研究,并设计了细胞共培养的芯片;金雀异黄酮抗癌作用的代谢物研究,并采用同位素标记在线示踪细胞药物代谢路径,结果表明,采用同位素内标测定法,使目标物的质谱信号更加稳定;同位素稀释法可用于芯片-质谱检测的定量分析。

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清华大学/普渡大学欧阳证教授:小型质谱的过去、现在及未来

  清华大学/普渡大学欧阳证教授做题为《质谱仪器、化学反应及在生物医学的应用,小型质谱的过去、现在及未来》的报告。欧阳证几乎参与了小型化质谱的各种工作,从双曲面阱到筒状离子阱,发展膜进样、SPME等技术,从1995到2015年,经历了一代(如Mini Traps、Mini 5、7、10、11)、二代(如Mini10、11、12)、三代的各种阶段。第一代小质谱仅用于挥发性和半挥发性有机物的分析,第一代已经实现了质量的不断减轻,到Mini 10,确立了10 kg的一个基准,Mini 11仅重4kg。第二代小质谱可以分析单一的非挥发性化合物甚至生物样品,包括结合原位采样电离技术,比如课题组发明的纸喷雾技术和Mini 12联用,低温等离子体技术Mini质谱用于单兵背负作战。此期间,课题组为美国NASA的火星探测计划提供了LDI源-线性离子阱-EI源结合的小型化质谱。目前在研究中的第三代仪器可能实现多组分物质分析。比如从手指取血后,用POC PS-MS系统配备及其简化的操作,再进入Mini 12分析。欧阳证还谈到Mini系列的坚持与放弃:操作简化和用串联质谱MS/MS实现多组分分析是研发坚持的方向,主要做快速的鉴定和提升灵敏度;并不追求高分辨、高质量精度、高质量范围、高动态范围。展望第三代小型质谱会在以下方面提升:电场-流场离子仿真技术,新型抽真空技术,DAPI-LIT-LIT(直接大气压离子化-线性离子阱-线性离子阱串联)。并争取用Mini MS实现组织分析:针取活检样品,送入Mini MS分析,帮助外科手术的决策。

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浙江大学潘远江教授:活性反应中间体的质谱研究

  浙江大学潘远江教授做题为《活性反应中间体的质谱研究》的报告。介绍了在“活性反应中间体的质谱研究”。活性反应中间体分析研究可利用光谱手段(IR、UV-VIS、LFP)、NMR、单晶衍射(XRD、XPS)等,现代有机分析的研究和分析对象包括超痕量的瞬态反应中间体,因此对质谱以及其它技术都提出了挑战,同时也是机遇。 比如在C-H键羟基化反应中,2006年Science认为需要导向基团,课题组用质谱发现了S导向的Cu催化的邻位C-H键活化/官能团化反应,为液相中的有机合成反应提供了新颖的设计思路。在反应机理验证方面,用高分辨质谱分析反应中间体,可推断产物分子羟基中氧的来源,确定烯胺酮配体的催化部位。在反应过程监测中,可用ESI-HR/MS检测不同反应时间段的反应物,验证中间体存在的阶段,并研究质子夺取和羟基转移的过程。课题组在靶中间体的检测与活性研究中,发展了室温下Pd催化剂将CS2分解成CO2的方法,用ESI质谱鉴定了该反应的两个关键中间体,为机理研究提供了重要证据。在铜-苯炔络合物的反应中间体活性研究中,课题组制备了苯炔-铜络合物,并研究气相单分子离子反应;在气相中首次获得了配位的铜-苯炔络合物,并精确研究了其在气相中的反应产物结构。

  本届大会组织委员会表示,中国化学会质谱分析学术报告会将每两年举行一次,下一届将在厦门或新疆举行。据中国化学会质谱专业委员会秘书长、清华大学教授林金明介绍,由中国化学会和质谱分析专业委员会编著的《质谱团队简介》第一期共收录全国52个质谱研发和应用团队信息,目前开始征集第二期团队介绍内容,并将在明年7月份之前印刷发行,欢迎大家积极投稿。

  大会还得到了多家厂商的赞助与支持:

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安捷伦展台

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赛默飞展台

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SCIEX展台

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沃特世展台

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岛津中国展台

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布鲁克展台

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PerkinElmer展台

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日立展台

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日本理学展台

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华质泰科展台

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绿绵科技展台

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磐合科技展台

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力可展台

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景杰生物展台

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好创生物展台

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CLAIND展台

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宜柱科技展台

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豆谷科技展台


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