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第34届中国质谱学会学术年会报告 探讨质谱技术新进展
2016-10-25 21:27 阅读数:851

2016年9月10日,由中国质谱学会主办,中国科学院青海盐湖研究所和安特百科(北京)技术发展有限公司联合承办的“第34届中国质谱学会学术年会暨全国会员代表大会”在西宁召开会议首日,15位报告人分别作了精彩的大会报告,共同探讨质谱技术的最新发展及最新应用。

第34届中国质谱学会学术年会暨全国会员代表大会现场

南京大学 陈洪渊院士

  南京大学陈洪渊院士作题为“从质谱学的发展,看质谱分析面临的新挑战”的报告。陈洪渊院士首先为与会者介绍了质谱学的发展史。和质谱科学相关,至今总共诞生了11位诺贝尔奖,其中7位来自质谱技术发展,前期主要是质谱仪的构建,近代主要是质谱方法学的研究;4位是利用其作为研究工具产生的重大科学进展。电子的发现为质谱的诞生奠定了基础,1935年成功发现并分离了U235和U238,从而开创了质谱分离放射性元素的应用。在现代质谱发展史上,1953年四极杆的发明,使质谱更加小型化、轻量化,但是未获得快速发展;生物大分子质谱的出现实现了极性蛋白质生物大分子的“软”电离。

  质谱学的关键问题包括:1、以回答学科的根本问题为驱动;2、要对质谱仪进行改进甚至革新;3、对质谱的适用范围进行拓宽;4、将质谱运用到各学科核心科学问题的解决。

  在生命科学分析领域,单细胞样品更低的实际样品耗量及更低检出限,单细胞样品的空间成像,单细胞样品中物质快速变化的捕捉对质谱提出了更高的挑战,诸如灵敏度的提高、空间分辨率的提高、实时在线的生物分析以及小型化质谱仪器等。

中国钢研科技集团 王海舟院士

  中国钢研科技集团王海舟院士带来题为“‘绿色制造’的重要支撑技术—全流程监测系统现状与发展趋势”的报告。全流程监测系统的意义在于对生产流程的安全预警、提供能源消耗平衡的计算依据、保障最终质量控制等。王海舟院士从生产质量控制、能源消耗、环境保护几个方面介绍了国内外全流程监测系统的发展现状。

  全流程监测系统在未来应根据时空坐标实现生产管理系统、能源管控系统、环境监测系统之间的数据融合和数据共享应用,不断推进冶金行业向着高质、低耗、绿色的方向发展。王海舟院士提出应全面推进全流程监测系统建设、加强在线监测技术和装备的自主研究开发、基于全流程监测系统,开展第三方评价工作等。

中科院长春应用化学研究所研究员 刘淑莹

  中科院长春应用化学研究所研究员刘淑莹做题为“质谱技术在人参分析中的引领作用”的报告。人参对疾病的治疗作用和保健效能是多方面的,而最奇特的作用是双向调节和维持生命的恒常作用,人参中包含4%-5%的人参皂甙,为人参的主要活性成分。挥发性低、质子亲合势小、同分异构体多,结构复杂。

  刘淑莹介绍了质谱技术在人参研究中的应用。包括金属离子辅助ESI-MSn分析人参皂甙,来进行人参皂甙差向异构体识别;基于RRLC-Q-TOF-MS人参皂甙的化学转化研究、基于MS技术人参皂甙的生物转化研究,得出结论:皂甙具有结构多样性;人参炮制过程中皂甙发生转化;炮制前后皂甙发生变化,因此生晒参和红参的生物功能也有不同。体内代谢试验结果表明,不同人参皂甙经历不同路径转化成不同皂甙产生的糖脱,这对于了解人参药理机制很重要。在基于DART MS的人参分析时,使用TMHA法和甲基化柱方法两种与DART匹配的甲基化方法分别进行定性分析和定量分析。另外,质谱技术也应用到人参糖的研究中。刘淑莹提到,质谱是精准测定人参分子结构,研究人参炮制机理、代谢机理、生物转化等机理,研究人参构效关系、筛选活性组分等的有力工具。

国家自然科学基金委 庄乾坤教授

  国家自然科学基金委庄乾坤教授做题为“分析化学发展状况与创新研究”的报告。庄乾坤教授引用了清华大学张新荣教授对于AC发表论文总数和单篇引用数的统计数据。目前中国分析化学已经通过了跟踪阶段,部分学科方向与世界先进水平实现了并行,部分学者力争达到国际领先。但新形势下也出现了研究工作缺乏创新,研究工作趋同,研究思路同质化问题严重,学科方向趋同,缺乏基于新原理的方法学的建立。

  庄乾坤提到,新形势下分析化学工作者要走自己的创新之路,这是避免同质化的最有效方法,还需要凝练研究目标,确定好研究思路。进行分析化学的创新研究是避免趋同性的有效方法,包括基于新原理的方法学、仪器装置的创建、解决重大科学问题。

  2011年以来国家设立重大仪器专项,2014年起整合科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项,合并为国家重大科研仪器研制项目(1000万以下和1000万以上两类),与科技部重大仪器专项一起查重,每人限1项。2017年起恢复300万仪器档(98年设立的仪器专项),重大仪器将分3档:300万,300-1000万;1000万以上(部门推荐)。

中央民族大学 再帕尔·阿不力孜

  来自中央民族大学的再帕尔·阿不力孜带来了题为《质谱技术与精准医学》的报告。再帕尔·阿不力孜介绍到质谱技术在医学、生命科学领域可应用在临床诊断与治疗;标志物和治疗监测;个体化治疗等方面。精准医学是转化医学研究的重要内涵和目标,是实现4P(预防性、预测性、个体化和参与性)医学的重要手段。精准医学关注的重大科学问题有阐释发生发展机制、标志物和早期诊断、靶向治疗药物、分子分型分子分期、综合型防控措施和多学科交叉等。

  随着代谢组学的深入研究,发现疾病标志物以及个体的代谢表征,结合其基因表达实现疾病的诊断、病程监测,则有望推动精准医学及其个体化诊疗的发展。目前代谢组学发现的潜在生物标志物有肌氨酸、三甲基氨氮氧化物等。

  再帕尔·阿不力孜介绍到其课题组基于质谱技术,构建了全面、系统、完整的代谢组学分析技术平台 与研究体系,并与临床医院紧密合作,发现了一批与食管癌、肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤诊断 或疗效评价密切相关的潜在小分子生物标志物(组),为其临床早期诊断、预后及疗效评价 等提供了重要的分子基础。进一步将自主研发的新型敞开式质谱分子成像技术(AFAI-MSI) 与代谢组学方法相结合,发展了免标记、高灵敏、宽覆盖的成像代谢组学分析新方法,并成 功应用于候选新药的原位表征与作用机制、肿瘤生物标志物的原位筛查及免标记分子病理诊 断的研究。运用本方法发现与候选新药作用机理或调控作用密切相关的功能小分子,为阐明 药物的药效及毒理作用机制提供整体、全面、原位的分子信息和全新的研究视角。此外,实 现了肿瘤原位生物标志物的发现与筛查,获得肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤的分类、分型及分化 程度等重要信息,表明 AFAI-MSI 技术有望发展成为一种新型的免标记分子病理诊断方法。

中国地科院地质所 刘敦一

  来自中国地科院地质所的刘敦一带来了题为《高分辨、高精度 TOF-SIMS 自主研发》的报告。刘敦一介绍到高分辨、高精度 TOF-SIMS研发成功将为地球化学和宇宙化学的研究提供新的进入更加微区的领域的手段。将在陨石、月球样品、宇宙微粒、矿物成因学、岩石成因学、矿产资源和地球环境变化等方面取得一系列突破性的研究成果。1980年高分辨二次离子质谱(SHRIMP)在澳大利亚产生,应用于地球科学,取得一系列突破性进展。SHRIMP的问世是地球科学发展的一个里程碑。显示了微区、原位分析技术在地球科学发展中的重要作用。

  地学及宇宙科学对SIMS的新要求有更小的束斑(微区原位)、消耗更少的样品(分析时间更短)、更高的质量分辨率(消除同位素干扰)和更高的仪器精度(离子数量更多)。

  随后,刘敦一介绍了SHRIMP的工作原理、TOF-SIMS的工作原理、SIMS国际现状及发展趋势等和现有二次离子质谱的局限性等。并向与会者展示了其自主研发的TOF-SIMS-REE仪器的总体设计图纸、主腔体设计、电子枪设计、整机实物图和TOF-SIMS-REE仪器调试结果等。

国立中兴大学 李茂荣

  来自国立中兴大学的李茂荣带来了题为《Discriminating of Various Vegetable Oils and Adulterated Oils Using Non-Targeted HS-SPME-GC-MS And LLE-LC-HRMS/MS approach》的报告。李茂荣介绍到利用HS-SPME-GC-MS和LLE-LC-HRMS/ MS辨析各种植物油和掺假油,采用非目标物分析鉴别大豆油、橄榄油和葵花籽油;PCA模型(principal component analysis)可用于结果的可视化。

岛津企业管理(中国)有限公司 李书友

  来自岛津企业管理(中国)有限公司的李书友带来了题为《绿色环保无机质谱ICPMS智能化应对超痕量元素分析》的报告。李书友介绍了元素痕量分析发展的现状和ICPMS的应用难点,他表示岛津公司的ICPMS-2030具有高智能化的方法开发助手和结果诊断助手。ICPMS-2030同样是绿色环保型ICPMS,等离子气体流量仅为8.0L/min,其高校的高频发生器不需要昂贵的高纯氩气,可以使用99.95%的氩气并稳定运行,能够节省50%的成本;超前的ECO模式RF功率仅为0.5kW,等离子体气流量为5.0L/min。

清华大学化学系 林金明

  来自清华大学化学系的林金明带来了题为《液滴制备及其微流控芯片质谱联用装置的构建》的报告。林金明介绍到其皮升级液滴制备芯片及其成套装置,目前已经成型;单液滴单细胞分析装置的研制,目前已初步成型。

  同时林金明利用重力和静电作用,提出了一种新的微液滴生成方式,微液滴的大小和时间间隔可以通过改变相关参数进行相应调节,并且所生成的微液滴旋即通过纸喷雾离子化实现质谱分析。在此基础之上,与微透析技术进行结合,用于细胞培养体系的化学监控。同时作为离子化技术和微取样液滴-质谱接口的纸喷雾对复杂基质的耐受性使得细胞培养液的直接质谱分析成为可能。以肝细胞的葡萄糖代谢作为模型,证明了这一方法在细胞微环境分析中的潜力。为了实现自动化进样,构建了相关装置并通过电脑程序控制作为传感器探针的毛细管运动。样品与样品间被空气隔开并依次通过纸喷雾离子化质谱分析,从而形成了一种在线的微流控芯片-质谱方法。作为研究工具,其在药物筛选、快速现场检测等方向的潜在优势在非共价蛋白质复合物中蛋白质-蛋白质相互作用强度的量化分析得到了充分证明。

国家质检总局质谱仪器工程技术研究中心 方向

  来自国家质检总局质谱仪器工程技术研究中心的方向带来了题为《离子阱质谱——完备的气相反应实验室 从质量分析器到精确离子操控》的报告。方向首先介绍到离子阱质谱发展过程中的里程碑技术和离子阱气相反应研究的进展及发展趋势。他表示离子阱从最初的双曲面历经了近半个世纪又回到了双曲面,离子阱作为质量分析器,历经过市场考验30年,从理论、模拟到关键部件制造,仪器系统都相对成熟。离子阱气相反应研究的进展包括有机反应机理研究、生物分子的气相合成、基于激光解离的蛋白质非共价相互作用研究、低温光谱用于生物分子立体结构的表征等。离子阱气相反应研究的发展趋势为离子、分子、激光、温度精确操控与精密测量的突破。

  方向介绍到其团队在离子阱质谱仪器关键技术上开发了离子运动轨迹模拟技术、离子光学模拟系统、线性离子阱精密加工与装配技术、双相射频高压电源技术;在离子阱质谱操作关键技术方面开发了选择性离子富集技术、超长时间离子存储技术、变气压技术、选择离子高效隔离技术、离子反应技术;在离子阱质谱系统集成关键技术方面,开发了分子/离子反应实验装置,激光/离子反应装置,离子/离子反应装置等。

北京大学 刘虎威教授

  北京大学刘虎威教授带来题为“敞开式离子化质谱与表面等离子共振联用分析”的报告。刘虎威在报告中介绍了所在课题组所开发的SPR-DART-MS接口,具有实际应用前景,特别是用于含盐溶液等;开发的SPR-DBDI-MS接口,对非挥发性盐具有更好的耐受。

中科院上海有机所 郭寅龙研究员

  中科院上海有机所郭寅龙研究员带来题为“碳纤维离子化开发及应用”的报告。活性炭纤维是有机纤维材料经碳化、活化制成的一种新型材料,具有独特的物理、化学结构和吸附速率快、容量大、含碳量高、再生容易的特点。是受人瞩目的新型材料,被认为是新世纪很有发展前景的吸附功能材料。

  郭寅龙所在课题组依据碳纤维优异的样品兼容性、承载和分散能力和良好的导电性,发展出一种基于碳纤维的新型离子源方法。其特征在于:无需气体辅助和高温,依靠碳纤维出色的样品分散能力,以及在高电压条件下高效形成样品离子,获得传统电喷雾和电子轰击质谱技术难以获得的高质量质谱分析结果。研究成果应用在人体呼出气体的直接检测、直接检测气态样品和实际样品、与超临界流体(SFC)联用、直接富集和检测环境中毒品等。

安捷伦科技(中国)有限公司 薄涛

  安捷伦科技(中国)有限公司薄涛带来题为“质谱学新方法—突破生命科学研究瓶颈的支柱”的报告。薄涛介绍了质谱新技术在生命科学重要领域的应用,包括多维液相色谱-质谱联用、离子淌度高分辨质谱、高分辨质谱数据库、建立在质谱技术基础上的组学方案,在中药基础研究、中药代谢组学、生物制药、复杂体系的高通量表征等领域的优势。尤其建立在离子淌度质谱基础上的4D分析,对于快速表征不同复杂样品的差异化、结构异构体的分离、脂质组学和代谢组学研究有着无可比拟的优势,能够提供高灵敏度、高分辨率和高通量的流程和平台。最近发展起来的Vista-Flux代谢组学软件平台,为代谢组学研究提供更加准确和便捷的流程和生物通路分析的解决方案。色谱技术的发展是质谱在生命科学广泛应用的基石,尤其二维液相色谱极大提高了复杂体系的分离能力,与高分辨质谱联用,是生物样品表征的强有力手段。

香港浸会大学 蔡宗苇教授

  香港浸会大学蔡宗苇教授带来题为“Nanomaterials as New Matrices for MALDI-TOFMS Analysis of Organic Pollutants”的报告。MALDI-MS技术具有很多优势,但也存在很大的缺陷,例如在有机基质条件下进行小分子分析会有较大的干扰。SALDI-MS技术能够在一定程度上解决小分子分析的缺陷,例如,ZIFs(沸石咪唑)作为SALDI基质能够有效消除有机小分子基质。蔡宗苇教授重点介绍了碳基纳米材料作为SALDI 基质的方法。例如建立了基于石墨烯技术的MALDI-TOFMS分析小分子的方法,并成功应用于核苷与核苷酸等的实际分析。

清华大学 欧阳证教授

  清华大学欧阳证教授为大家作报告“生物脂质组学及生物医学应用”。通过质谱技术鉴定脂质分子中的碳碳双键,并将该技术应用到生物医学应用中。


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