生命分析新技术及新方法：光谱揭秘生命密码
2024年11月30日，第 23 届全国分子光谱学学术会议和第五届光谱年会暨黄本立院士百岁华诞学术研讨会在福建省厦门市召开（相关链接）。会议次日，以“生命分析新技术及新方法”为主题的的分会场1上，国家纳米科学中心的陈春英院士、南开大学庞代文教授、南京大学鞠熀先教授、中国科学院化学研究所汪福意研究员等多位嘉宾带来了精彩报告。
国家纳米科学中心 陈春英院士
陈春英院士作题为“纳米颗粒生物界面与体内命运的研究”的报告。近年来，蛋白冠研究成为热点。但是纳米材料的独特表面、生物体内微环境的复杂性，都成为纳米-蛋白冠研究的科学难题。首先研究了生理环境的改变对蛋白冠的组成的改变，探究了体内输送过程的动态演变。并且利用质谱成像发现，纳米-蛋白冠改变了原有的细胞代谢。机器学习助力蛋白质-纳米互作研究，解决纳米药物开发瓶颈。
其次，研究了纳米-蛋白冠介导的化学生物学性质，发现了新的代谢谢途径:肠道黏膜屏障内碳基纳米材料的降解-转化全链条，从而解析蛋白质对纳米颗粒体内转运途径与生物分布的影响、对纳米颗粒在体内的最终命运的影响。
另外，发现了纳米颗粒在体内转运存在除血液循环外的“非经典途径”。新的输运途径：外周神经介导纳米颗粒从胃旸道进入中枢神经系统，为发展靶向中枢神经系统相关疾病的纳米药物提供了重要思路。
南开大学 庞代文教授
庞代文作题为“生物医学量子点的精确调控”的报告。量子点作为无可替代的发光材料，为物质电子能级调控原理突破。但生物兼容性是其关键挑战。为实现活细胞内量子点的合成，解决生物兼容性问题，并同步完成合成与标记，团队进行了探索。但是，量子点的层级结构和动态特性使得其调控难度增加，亟需创新思路。研究通过时空耦合细胞代谢途径，在活细胞内合成了CdSe量子点。更重要的是，发现了配体平衡调控规律，通过多级结构综合平衡配体调控，有效控制纳米球荧光量子产率，影响纳米晶生长和表面配体。此外，在产业方面，也有了许多突破，创立了量子点光扩散板背光新模式。
南京大学 鞠熀先教授
鞠熀先作题为“细胞功能分子原位可视化检测及其诊治应用”的报告。坚持四个面向，以解决癌症精准诊治中的个关键科学问题为目标，发展了信号放大策略与功能生物分子的高效检测方法：从细胞和分子层面提供生命过程的信息。创建了分子识别体系，发展识别、标记策略与分子影像探针，是实现细胞与活体中肿瘤标志物的精准测量的关键。另外，发展多模态融合的影像探针与成像技术:结合多种成像技术(光学成像、核素成像、磁共振成像、CT成像和超声成像等)，建立连续、动态分析方法，获取更丰富、更准确的生物信息，从而真正在活体分析中实现高灵敏度、高分辨率和高准确性的多功能成像，促进疾病诊断的精准度。
中国科学院化学研究所 汪福意研究员
汪福意作题为“基因工程化FRET荧光成像可视化蛋白质和顺铂损伤DNA的相互识别”的报告。由于缺乏单细胞原位研究的方法和技术，和蛋白质相互识别、相互作用研究大多在溶液或人工组装染色体铂基药物损伤DNA(cell-free)环境中进行。为了探究水溶液或cell-free环境下发生的铂损伤DNA和蛋白质之间的特异性相互识别和相互作用在细胞内是否以同样的方式进行，团队发展了一种光学-二次离子质谱联用成像(COSIMSi)新方法，在单细胞水平原位研究顺铂损伤DNA和蛋白质的相互识别、相互作用。
暨南大学 周振教授
周振作题为“厦门大学与分析仪器”的报告。回顾了中国分析仪器的发展历程。他指出，厦门大学与天津大学是中国分析仪器最早的摇篮。他介绍了我国仪器行业曾面临的挑战，如技术落后和依赖进口。尽管如此，经过几代科学家的努力，我国在质谱等领域实现了自主研发。周振强调，科学仪器学科建设需不断改善，以支撑产业发展，并提出了对未来的展望，中国科学仪器的发展虽然道路曲折，但是前景光明。
中国科学院大连化学物理研究所 李海洋研究员
李海洋作题为“气压驱动的真空紫外光电离的新机制及其应用”的报告。提出了气压驱动的真空紫外光电离新机制，旨在提升SPI灵敏度、拓宽电离范围。团队研究发现，高气压下电场和惰性载气影响电离过程，通过浓度、气流场和电场调控，结合实验与理论模拟，揭示了电离机制。该机制在地下水氯代烃检测和高纯气体痕量物种高通量检测中应用前景广阔。电离过程虽简约却不简单，调控气压和载气种类可改变电离机制，从化学电离转向Penning电离，为高电离能非极性化合物测量提供优势，推动了VUV光电离机制的深入研究。
中国科学院深圳先进技术研究院 罗茜研究员
罗茜作题为“生命医学中的成像质谱进展与应用”的报告。团队以商业成像质谱为基础，发展新理论和新技术，研制质谱仪器的进样系统和电离源关键部件，发展AI智能数据识别和模态解析，对细胞代谢异质性和肿瘤微环境中的关键化学物质分子开展“时间+空间+结构”的研究。发展了温控解吸电喷雾电离源(TCDESI)、活体质谱自动进样系统和Al谱图定量识别等一系列新技术和新部件。
中国科学院上海有机化学研究所 朱正江教授
朱正江作题为“离子淌度质谱驱动的精准代谢组学技术”的报告。代谢组学存在测量难、解析难、功能代谢物发现难的挑战。团队通过实验数据标准化和智能模型构建，实现了对代谢组分的精确识别和量化，推动了质谱技术从实验室向临床应用的转变。他们还开发了新的数据处理流程，提高了数据分析的效率和准确性，特别是四维代谢组学和单细胞代谢组学技术研究，为疾病诊断和治疗提供了新的视角。此外，朱教授还展望了该技术在更微观尺度上的应用潜力。
合肥工业大学 刘洪林教授
刘洪林作题为“人工抗冻蛋白模拟物组装及活性评价研究”的报告。面对冰晶存在提取困难、合成成本高、潜在毒性等缺点。团队建立了区分亲/疏水基团影响IRI活性的模型，观察到界面水氢键相互作用影响冰重结晶抑制(IRI)活性，揭示了肽和DNA作为AFP模拟物的组装特性及其对应的抑冰规律，有望从更深的分子水平上揭示抗冻分子的IRI机制。
深圳大学 齐国华副教授
齐国华作题为“光谱技术研究细胞电刺激应激过程”的报告。电刺激能调控细胞焦亡，影响细胞膜、细胞核及内质网等结构。通过光谱技术，揭示了电刺激对细胞代谢、蛋白表达及DNA结构的影响。此外，研究还探索了电刺激在调控细胞行为、抑制肿瘤细胞迁移等方面的应用潜力。这些成果为电刺激在生命活动调控和疾病治疗提供了重要理论依据。
浙江大学 方群教授
方群作题为“基于微流控技术的单细胞蛋白质组和多组学分析”的报告。序控液滴阵列技术(Sequential Operation Droplet Array, SODA)具有微量自动、操控灵活、通用性强和应用面广的特点，尤其适合在超微量样品和试剂消耗下开展多种类、大规模的分析和筛选，以及进行复杂、多步骤的微量样品处理和分析。团队开发了等一系列仪器，为单细胞蛋白质组分析和单细胞多组学分析提供了研究利器。微流控系统不仅是对单细胞样品进行复杂多步处理的理想工具，还在单细胞多组学分析领域大有可为！
吉林大学 吴玉清教授
吴玉清作题为“具有氧化应激增强效应Au-MOF复合物的构筑及抗肿瘤机制”的报告。她指出，尽管金纳米簇（AuNCs）具有粒径小、低毒性、良好生物相容性等优势，但其光催化活性和长期稳定性的控制仍面临挑战。团队通过开发Au-MOF复合物，实现了在催化反应中的高效性能，并探索了其在生物医学领域的潜在应用，特别是在增强癌细胞氧化应激方面的作用，为未来的应用开发奠定了基础。
中国科学院大连化学物理研究所 王方军研究员
王方军作题为“极紫外激光解离质谱”的报告。药物发现亟需构象和非共价作用特异性靶标。关键科学和技术问题是如何选择性激发解离蛋白质骨架共价键而保留非共价作用。团队研制了可调波长极紫外激光解离质谱（UVPD）仪器，发现了蛋白质极紫外激光解离新机制。另外，为了解决精准定位困难、特异性靶标构象发现困难的难题，探究了靶蛋白非共价作用位点及干预机制，精准表征靶蛋白信号传导和功能干预关键非共价作用位点，为小分子药物设计奠定分子基础。
南京大学 练鸿振教授
练鸿振作题为“表面增强拉曼光谱检测中的分离富集技术”的报告。SERS在实际应用中面对复杂基质样品还存在一些挑战，而样品前处理是复杂样品分析的瓶颈。团队针对复杂基质样品的表面增强拉曼散射（SERS）检测挑战，开发了三种前处理方法：磁性基底-金银核壳纳米复合材料用于黄曲霉毒素B1的快速检测；温敏凝胶/金纳米棒复合材料用于敌草快的灵敏检测；以及印迹温敏凝胶/光催化复合材料用于氧氟沙星的特异性检测。这些方法有效突破了复杂样品分析的瓶颈，提高了SERS技术的应用效率。
复旦大学 乔亮研究员
乔亮作题为“基于深度学习与数据非依赖采集的精准蛋白质组学新方法”的报告。蛋白质组研究至关重要但极其具有挑战性。数据非依赖采集（DIA）有其优势，但其数据解析困难。开发了用于蛋白质组色谱保留时间和二级谱图预测的深度学习模型，实现了对无后修饰肽段、磷酸化肽段和糖基化肽段的色谱质谱行为预测。并且，将预测谱图库用于DIA分析，提升了蛋白鉴定的灵敏度。此外，开发了一种用于糖基化蛋白DIA分析的数据解析算法。
厦门大学 林树海教授
林树海作题为“AI驱动的脂质组学和代谢生物学研究”的报告。介绍了团队在细胞器互作组学领域的新进展。报告详细阐述了AI驱动的脂质组学精准分析流程，通过定向净化的方法提升蛋白分析效率，以及开发新型工具实现对细胞器功能的精准调控。此外，团队还探索了细胞器分离与深度分析的方法，以及通过光控技术实现对特定蛋白功能的调控，为细胞器互作研究提供了新的技术和方法学。这些成果为细胞生物学和精准医疗领域带来了重要突破。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所 高威工程师
高威作题为“基于原位质谱的新污染物快速分析方法研究”的报告，介绍了新污染分析的相关研究。根据污染物结构特征，设计制备COFs材料提高萃取效率；优化联用方式提高解吸效率；添加衍生化试剂提高电离效率等多种方式实现TBBPA/TBBPS新污染物高效分离分析。并且还拓展了COFs在光电阴极保护和战略元素分离等领域的应用
南开大学 张新星教授
张新星作题为“气液界面质谱分析”的报告，介绍了其在气液界面化学反应测量学领域的创新成果。团队开发了一种悬浮液滴气液界面的质谱电离进样技术，实现了对关键有机物种在气液界面反应的精准分析，揭示了非极性有机物快速氧化新场所和挥发性有机物氧化机制的新通路。同时，对关键无机物种的气液界面反应也进行了精确分析，发现气液界面是硫酸根快速生成的场所，并揭示了SO2禁阻激发后氧化的新机制，为相关领域提供了重要的科学依据。
郑州大学 张书胜教授
张书胜作题为“卤素灯光加热基质喷涂技术研究及在其 MALDI-MS 组织成像中的应用”的报告。团队自主设计一种非接触、卤素灯光加热基质喷涂装置，并研究了其应用：研究了基于卤素灯无接触加热基质喷涂的MALDI质谱成像，研究鉴定了土豆发芽4种标志物。研究了PFOA暴露后的大鼠肝脏脂质代谢组发现75种差异性脂质代谢物。此外，制备一种疏水、表面均匀的COF基质膜，降低了小分子基质的质谱干扰，基于MMLDI-MSI技术，成功用于PFOS在斑马鱼和大鼠体内的位置分布研究，为了解PFASs对器官带来的损伤机制提供原位数据支持。
中山大学 李攻科教授
李攻科作题为“复杂样品痕量循环快速检测新方法”的报告。复杂样品检测误差来源和时间消耗不匹配，检不出、检不快、检不准、检不全，亟需发展复杂体系痕量组分快速检测技术/仪器。团队开发了一系列复杂样品痕量循环快速检测研究策略，分别开发循环化学发光快速检测、循环表面增强拉曼光谱快检、循环荧光/循环紫外光快速检测和微流控循环检测分析等新技术，发展生物毒素、手性物质、植物激素等实用痕量循环快速检测新方法。
深圳综合粒子设施研究院 殷志斌副研
殷志斌作题为“基于激光离子源的单细胞质谱成像研究”的报告，介绍了系列实现纳米级空间分辨率策略。研制了基于AFM的近场激光解吸-后电离飞行时间质谱仪，开发了微透镜光纤采样技术，并构建了高空间分辨的激光离子源系统。通过共振双光子电离和单光子电离策略，显著提高了分子离子化效率。此外，他介绍了我国自由电子激光大科学装置的规划，展望了利用VUV及EUV光源研制的MSI系统，有望解决空间分辨率与电离效率的制约问题，为生命科学和单细胞研究提供强大分析工具。
东华理工大学 张小平副教授
张小平作题为“高活性水自由基阳离子与应用研究”的报告。介绍了在常温常压下通过温和可控方式赋能水分子，建立水自由基阳离子的质谱测量方法，并研制了新仪器装置以丰富水自由基阳离子的获得。研究还涉及了其在分析与合成等领域的应用，并展望了提高产率、探究与其他物质作用机制，以及在水自由基阳离子在碳中和、固氮减碳、生命起源等领域的深入应用开发。
闽江学院 许钬副教授
许钬作题为“智能 DNA 探针设计与生物传感应用探索”的报告,聚焦于肿瘤标志物。研究包括：一、利用SDA反应开发miRNA响应的3D DMA步行器纳米探针，实现细胞内成像、分型及临床诊断，已在癌症患者血液样本检测中应用，助力疾病诊断与治疗决策。二、采用CHA反应进行肿瘤标志物细胞成像。三、利用HCR反应实现肿瘤标志物细胞成像，展示了在生物医学研究和分子诊断领域的应用潜力。
北京师范大学 沈晓彤讲师
沈晓彤作题为“DNA 纳米材料的设计及肿瘤诊疗研究”的报告。构建硅基核酸纳朱材料，进行细胞内轮标核酸扩增，实现肿瘤细胞内痕量靶标原位成像。制备生物矿化核酸框架，防止材料降解，肿瘤内精准释放，提升药物递送效率和肿瘤治疗效果。构建单、双链结合的柔性ssDNA框架纳米机器人，实现肿瘤靶向逻辑识别、立足点解体、可视化双重诊断和协同治疗。
四川大学 李显明助研
李显明作题为“核酸扩增信号的可视化读出及其在病原体快速筛查中的应用探究”的报告。该报告介绍了基于光敏显色技术的原理，即选择性地将双链DNA信号定量转化为TMB的颜色信号。应用此技术，我们开发了一种新的病原微生物检测方法，具体包括：结合RPA技术和光敏显色技术，成功研发了一种快速检测食品中沙门氏菌和阪崎肠杆菌的方法；利用PCR技术，建立了纸基光敏显色阵列体系（PoCA），并将其应用于尿路感染的12种病原菌的筛查。
-
企业风采
-
焦点事件
-
精英视角
-
会议会展
