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光谱分析化学现状与未来发展战略
2005年11月16日 14:49  来源:现代实验室装备网
一、金属组学研究─原子光谱/质谱分析化学的发展机遇和挑战 

元素的存在形态与其生物功能和环境行为密切相关。以探知元素存在形态为目的的分析方法学研究已历时近30年,这期间经历了化学的元素“组态分析(Fractionation)”,以及以联用技术为主要手段,在分子水平上获取元素存在状态信息的“形态分析(Speciation)”的发展历程。由于分析化学研究往往重视元素/化合物含量和存在状态的检测和鉴定,较少涉及其生物功能和环境行为,而生命科学和环境科学则偏重生物效应和环境行为研究,对产生原因的认知及其机理的研究相对匮乏,因此,分析化学家目前的挑战是如何填补两者之间这一“真空”地带。对以微量元素和其形态分析为特征的原子光谱/质谱分析化学研究者来讲,这是一次严峻的挑战,也是一个难得的发展机遇。最近,日本名古屋大学分析化学家Haraguchi教授提出了一个融合原子光谱/质谱分析和分子生物功能研究的崭新研究领域─金属组学(Metallomics),引起了世界范围内该研究领域科学家们的广泛关注。金属组学研究方向在本次会议上同样受到了与会学者的极大关注。

    大家一致认为,金属组学是继蛋白组学和代谢组学之后生命科学发展的一个新的热点和研究前沿,需要引起我国学者的广泛关注和积极参与。我国在元素形态分析领域的研究虽然投入较少,但应该说在知识和研究水平上是与欧洲、美国和日本同步发展的。随着国家在重点高校和科学院实施的“211”、“985”及“知识创新工程”的大力投入,研究所需的硬件条件有了很大的改善,我们现在已经有条件开展这一领域的研究并可能为其发展做出贡献。 

二、新型荧光探针─荧光量子点 

生命科学研究的快速发展推动了具有高灵敏检测特点的荧光和化学发光分析的进一步发展。具有可识别功能的新型荧光探针的合成,特别是纳米荧光量子点分析技术的提出,在基因和蛋白质分析过程中发挥了重要作用并显示出进一步的应用潜力。尤其在细胞成像方面,通过观察量子点标记分子与其靶分子相互作用的部位,及其在活细胞内的运行轨迹,可能为信号传递的分子机制提供线索,为阐明细胞生长发育的调控及癌变规律提供直观依据,这是目前常用的有机荧光染料无法实现的。量子点技术与芯片技术结合还可能创造超高通量分析各种靶分子和药物高速筛选的技术平台,并对细胞生物学和生物医学产生深远影响。荧光探针研究在我国已有很好的基础,近几年国内学者在探针分子的合成、分子识别以及相关机理研究方面取得了多项成果,并发表在一些重要刊物上。特别是随着荧光量子点研究在国际上的兴起,这一方向也引起了我国光谱工作者的重视。在这次会议上,与会专家从量子点的合成、表面修饰、与生物分子的偶联、在免疫分析和DNA分析中的应用以及生物成像分析等方面介绍了自己的研究成果。讨论中,大家对这一研究所存在的问题也进行了深入探讨,特别是张展霞教授提出的“不能只是跟踪,要有自己的创新思想”的评论很有见地,值得我们从事这一研究方向的学者深入思考。 

三、分析仪器/部件的研制─基础研究的基础 

“工欲善其事,必先利其器”。没有人会否认分析仪器在科学发展过程中所发挥的巨大作用,新型仪器的出现无不加速科学的发展或因此诞生新的学科门类。日本岛津仪器公司的工程师田中耕一因在蛋白质的软离子化方面的开拓性工作获得2002年度的诺贝尔化学奖就是一个突出的例证,实际上他只是创制了一个质谱仪的“离子化部件”。理论用于解释已有的现象,而工具用于发现新的理论。分析仪器/部件的研制是分析化学/分析科学学科的重要内容之一。

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