第十届全国生物医药色谱技术学术交流会大会报告(二)

　　2014年4月21日下午，第十届全国生物医药色谱及相关技术学术交流会大会报告在威海召开。在此次生物医药色谱大会报告中中国科学院化学研究所的陈义教授，浙江大学的方群教授，山东大学的陈建民教授，赛默飞世尔科技（中国）有限公司的戴振宇先生，岛津企业管理(中国)有限公司分析仪器市场部的朱天强先生，北京大学化学与分子工程学院的刘虎威教授和中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室的江桂斌院士就样品分离、色谱技术、质谱技术、分析方法方面作了精彩的报告。

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室 江桂斌院士

　　来自中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室的江桂斌院士带来了题为《Environmental & Food Analysis：Problem & Challenges》的报告。

　　江院士介绍到现在对于环境的恶化，出现了很多新型污染物，包括全氟烷基化合物、短链氯化石蜡、多溴联苯醚和全氟碘烷等。这些新型污染物的分析将面临着很大的挑战，这就需要更高效的分离、更完全的电离。

　　江院士指出在环境与食品的分析中，除了更好的选择性、特异性、准确性、精确度、灵敏度、重复性、回收率和检出限以外，还需要更多的可靠性。

　　环境与食品污染物分析方法盘点

　　盘点环境与食品污染物的分析方法，江院士表示对于环境污染物，主要有常规污染物、大气污染物、持久性有机污染物和重金属表面活性剂高聚物 PPCPs。在重金属表面活性剂高聚物PPCPs的研究中，通过对智利12.5万人的调查显示，18岁以前有砷暴露史，虽停止饮用高砷水，仍会促进成年人 （30-49岁）肺癌的死亡率，金属元素价态与形态的分析可使用HPLC-ICP/MS、同步辐射EXAFS、多接收高灵敏同位素质谱技术和傅里叶转换 /高分辨质谱等技术；对于VOCs室内空气污染物，江院士表示室内环境污染已经引起了33.75%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和39%的支气管炎、气 管炎和肺癌，儿童比成年人更容易受到室内空气污染的危害，在室内空气污染物中，苯、甲苯等会造成白血病，氡（Rn）是导致肺癌的第二大因素。

　　PM2.5的组成及其复杂，具有30,000种以上的化合物，几乎包含元素周期表所有元素；比表面积大，几十平方米/克；形态结构复杂、时空差 异大；可渗透到气管-肺泡-血管。用公式来表示：SO2+VOC+NOx+NH3+Waters+sunlight=PM2.5。

　　对于PM2.5的测定，有称重法、β射线法和光散射法。而符合POPs（持续性有机污染物）标准的污染物所占的比例只有2%，POPs的结构复 杂、含量低、毒性差别大，如二恶英有210种、多氯联苯有209种、多溴联苯醚有209种，POPs相关研究是最复杂、最困难、最前沿的工作。江院士列举 了青藏高原中鱼的PFOS的分析、中国工人血清中的PFOS和PFOA的含量分析、POPs的毒性效应、有机污染物与糖尿病的关系。

　　面临的问题和挑战

　　江院士表示在色谱与质谱联用研究未知化合物时，除了定性和定量，更多的是要研究它的效应。在毒理学方面，剂量的控制影响着毒性的效应。2002 年美国加州大学Hayes等-证明了复合污染效应的存在，解决了典型剂量-效应的关系和非典型剂量-效应关系，证实了单一的细胞实验揭示不了复合毒性效 应。在转化毒理学实验中，江院士表示毒杀芬种类繁多，具有立体结构，具有32768个同族体，其分析仍是现代有机分析的难题。

　　江院士说：“暴露组学是我们用一个更加整体的观念来对待污染物的问题，运用生物体生命周期变化，来帮助我们解决问题的方法。”

北京大学化学与分子工程学院 刘虎威教授

　　来自北京大学化学与分子工程学院的刘虎威教授带来了题为《毛细管电泳-质谱联用技术的新进展》的报告。

　　刘教授表示CE最成功的应用领域是手性分离、基因测序、物化常数测定和相互作用研究。但是CE-MS还面临着多种挑战，包括CE运行缓冲液中的 不挥发盐抑制离子化，污染离子源；NACE用有机溶剂影响离子化效率，降低灵敏度；MEKC的表面活性剂抑制离子化，污染离子源；CCE的手性选择剂抑制 离子化，污染离子源；鞘液的稀释作用和喷雾的稳定性等。

　　刘教授还介绍了一些CE-MS的应用领域，包括CE-MS检测植物多肽激素研究——结合动态pH连接富集方法；CE-MS分析茉莉酸手性异构体；CE-MS研究抗癌药物与DNA的相互作用；CE-DART MS联用技术等。

　　最后，刘教授总结CE-MS面临严峻的挑战，灵敏度和重现性仍有待提高，接口性能有待改善；CE-MS研究相互作用有优势；部分填充技术可以部分解决CE-MS的问题；动态pH连接富集有利于CE-MS检测；CE-DART MS有很好的抗盐和抗表面活性剂的效果，但灵敏度有待提高；要发挥CE-MS的优势，还需要继续研究。

中国科学院化学研究所 陈义教授

　　来自中国科学院化学研究所的陈义教授带来了题为《一种新型分离介质——光子晶体》的报告。陈义教授分别就为何光子晶体，何为光子晶体，何人何时使用光子晶体用于分离，如何人工制备光子晶体和团队工作方面作了介绍。

　　为何光子晶体

　　色谱等分离方法正面临来自各种组学、药学、环境等复杂样品分析的严峻挑战。组织大规模分离是一种现行策略但并非很理想。色谱中的范迪姆特方程预示，有两种核心途径可提高色谱的分离效率：第一是缩小色谱填料粒径，毛细管电泳、微流控、超高压液相色谱因此出现；第二是提高分离介质排布的规整性，但未见确切实例，是故尚有很大的研究机会和发展空间。陈教授组从2004年起开始对其展开了研究，受晶体结构的启发，研究指向了光子晶体（Photonic crystals 或PCs）。

　　何为光子晶体

　　陈教授讲到PCs实际上是一类具有周期性结构的介电物质，在自然界中早就存在，如梦幻富丽的蛋白石，金光闪烁的金龟子，典雅高贵的珍珠，粗俗卑微的贝壳等等。

　　何人何时使用光子晶体用于分离

　　1996年，首先由哈佛大学的Whitesides通过微通道组装了PCs用于毛细管分离和微流控。

       如何人工制备光子晶体

　　有光刻法、拉制法、打孔法、逐层组装和蒸发自组装法，要点是均匀颗粒制备和不同腔道中颗粒的快速组装。

　　团队工作

　　陈教授团队展开了对光子晶体制备研究，发展了快速制备新方法，进而探讨了其分离性能，实现了DNA、蛋白质、氨基酸等生物分子的高效高速分离与鉴定，预示了PCs非常有前途。

,

浙江大学 方群教授

　　来自浙江大学的方群教授带来了题为《基于顺序操作液滴阵列技术的微流控分析和筛选》的报告。

　　 方群教授首先讲到多相微流控技术是指利用多相微流体的物理化学特性和尺度效应，在微流控系统中进行微量微液滴（颗粒）反应器的生成、操控、反应、分析和筛 选。它的突出优势是超微量、高效、高通量、微型化，应用于高通量药物筛选，功能材料的高效可控合成，基于单分子和单细胞水平的分子生物学、细胞生物学和合 成生物学研究，临床检验，蛋白质组研究等多个领域。

　　在2010年方教授团队发展了自动化液滴分析筛选系统——液滴实验室（DropLab），它引入了液滴生成与试剂加入的新方法液滴组装，相对芯 片方法，新方法可灵活控制每个液滴的体积和化学组成，DropLab可应用于酶抑制分析，蛋白质晶体条件筛选，单细胞酶活性分析和单细胞DNA提取与净 化。

　　在前期发展的自动化液滴分析筛选系统——液滴实验室（DropLab）的基础上，建立了顺序操作液滴阵列（Sequential Operation Droplet Array, SODA）系统。SODA系统利用吸-点-移单元操作的组合可在PL精度水平自动化地完成灵活的液滴操控，有望成为一种通过化微量液体操纵、分析和筛选的平台，以及进行微量样品前处理的理想工具，它应用于单分子、单细胞分析，蛋白晶体筛选，组学分析，临床检验和组合化学等。

山东大学 陈建民教授

　　来自山东大学的陈建民教授带来了题为《在线小时分辨离子色谱技术在PM2.5研究中的应用》的报告。

　　陈建民教授首先报告了PM2.5的研究背景，近年来极端污染事件频繁发生，最大覆盖面积超过130万平方公里，部分地区能见度低于500米。影 响大气能见度（霾）类型：二次气溶胶（硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物、粉尘）；生物质燃烧（富含钾及OC/EC）；沙尘（长程传输与混合机制）；烟花燃放 （富含钾及硫酸盐、硝酸盐）。面临的挑战是针对化学组成分析，通常使用滤膜采样分析，它失去了混合状态信息；针对新发展起来的在线技术可以辨别气溶胶颗粒 的化学组成，解析霾形成机制与能见度变化。

在线气体与气溶胶分析仪MARGA原理图

　　霾污染物中由二次转化而来的占很高比例，高浓度SO2和NO2及高SOR、NOR直接导致大气中大量的二次硫酸盐、硝酸盐气溶胶的形成。二次气 溶胶形成机制主要是氮氧化物、硫氧化物转化率，它呈现酸性，主要成分分析法是通过SPSS软件建模完成。PM2.5中化学组成浓度变化情况：霾及空气污染 呈现常态化；秸秆等生物质燃烧和沙尘影响能见度，助推大气污染加重；区域性灰霾形成后各省市相互影响。

　　最后陈教授介绍了MARGA联用技术，有：Marga+H-TDMA（吸湿性）；Marga+CRDs（光学特性）；Marga+A-ToF- MS（单颗粒化学组成）；Marga+TEM-EDX（单颗粒结构）；Marga+Fog（雾化学）。在这些方面均取得了很好发展，毫无疑问，MARGA 是一种在线高分辨离子色谱技术研究PM2.5的良好技术，该技术还有良好的改进和发展潜力。

赛默飞世尔科技（中国）有限公司 戴振宇先生

　　来自赛默飞世尔科技（中国）有限公司的戴振宇先生带来了题为《Thermo Scientific 色谱柱及相关产品在生物蛋白产品寡糖/唾液酸修饰分析中的新进展》的报告。

　　首先戴振宇先生讲了pH梯度离子交换色谱分离单抗唾液酸化异构体。戴先生介绍研究聚糖是为了研究治疗性蛋白，根据唾液酸化（电荷异构体）单抗分 离研究的一些背景情况，分析比较pH梯度和盐梯度，强阳离子交换色谱和强阴离子交换色谱，选择pH梯度-强阳离子交换柱的ProPac SCX-10最优。此外还有四个可以继续优化的地方：1. ProPac SCX-10与MAbPac SCX-10比较，可以获得更高分辨率；2.更窄pH梯度范围内的分离，可以获得更高分辨率；3. Thermo Scientific商业化的pH梯度流动相CX-1的应用，更加方便，重复性更好；4.应用小颗粒柱缩短分析时间，更快。

　　随后戴先生报告了Thermo Scientific最新的用于聚糖分析的液相色谱柱。Thermo Scientific 2013年1月推出的GlycanPac AXH-1，适合中性和带电聚糖；2014年1月推出的GlycanPac AXR-1，是带电聚糖的最好分离方法，具有超高分辨率；Accucore Amide HILIC，是理想的中性聚糖分离柱。

岛津企业管理(中国)有限公司分析仪器市场部 朱天强先生

　　来自岛津企业管理(中国)有限公司分析仪器市场部的朱天强先生带来了题为《在线蛋白质酶切技术》的报告。

　　朱先生表示蛋白质组学研究中酶解技术主要有离心柱、树脂+离心柱、磁珠和树脂等多种类型，但是酶切时间最短的离心柱类型还需要15分钟左右。

　　Dr Fred E. Regnier在2012年发表的文章中提到了Perfinity iDP的发明。Perfinity iDP能够加速Trypsin酶解和肽段脱盐（4min digests）；提高酶解的重复性，cv小于10%；降低成本。Perfinity系统采用3柱系统，包括自动酶解，脱盐和反相色谱。Perfinity iDP能够将样品前处理过程减少到20分钟，高通量达每天超过200个样品量。在重复性和交叉污染的实验中，对转铁蛋白6次酶解后反相色谱测定的数据表示平均CV=3.69%，42％的序列覆盖率，样品前处理时间为44分钟。在lgG实例中，特异性肽段的LC-MS/MS分析可用于单克隆抗体临床前研究。

　　朱先生还介绍到Nanotrap是核心壳带有多孔内部的水凝胶颗粒，包括各种亲和选择器诱饵和体积排阻的外部，这些颗粒在一个快速步骤中充当提供多维富集的分子刷进行简单地分离富集。最后，朱先生又提到了iMLayer基质沉积系统、iMScope质量显微镜和高分辨单细胞成像等技术。

　　第十届全国生物医药色谱技术学术交流会大会报告(一)