第五届金属组学国际研讨会大会报告（一）

　　分析测试百科网讯 2015年9月9日-12日，第五届金属组学国际研讨会在北京西郊宾馆召开，会议由中国科学院科院高能物理研究所、清华大学共同主办，来自世界各地的近200位金属组学领域的专家学者汇聚一堂，探讨金属组学的最新进展及未来展望。

　　9月10日上午，印第安纳大学Gary M. Hieftje、阿尔伯塔大学X. Chris Le、中科院国家纳米科学技术中心陈春英、Muenster 大学Michael Sperling、四川大学段忆翔、奥维多大学José M. Costa、悉尼科技大学Philip Doble、厦门大学王秋泉、佐治亚理工学院Christoph J. Fahrni以及赛默飞公司纷纷带来精彩报告，介绍各自在金属组学研究方面的方法、进展等。

印第安纳大学 Gary M. Hieftje

　　印第安纳大学化学系的Gary M. Hieftje带来的报告题目是《New Machines and Methods for Metallomics》，报告中介绍了金属组学的新设备、新方法。金属组的关键分析工具已经发展到用于生物分子表征的飞行时间质谱（TOFMS）和用于金属检测和定量的电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。

　　在报告中，Gary M. Hieftje重点描述并评价了这两个新工具的一些方法，以及等离子体金属检测的最新进展。在持续的氮气（而不是氩气）条件下，驱动一个中等功率、低成本的微波发生器，新的ICP完全磁耦合，可以操作引入的高固体解决方案，能够提供与传统射频氩ICP相当甚至更优的数值。新的质谱仪基于以上的TOFMS，但是可以在两种模式下交替操作。在一种模式中，产生常规的TOFMS谱，提供几乎无限的质量范围。在第二种模式中，分辨率得到显著提高，但质量范围变窄。因为该备选模式类似于在照相机上安装“放大”透镜，被称为“放大-TOF”这表明“变焦-TOF”是距离飞行时间质谱的产物，这会在会议的另一个报告中提到。他表示，将会描述评估全新的氮气支持ICP和变焦-TOF的性能，以及他们对金属组学领域潜在的影响。

中科院国家纳米科学技术中心 陈春英

　　中科院国家纳米科学技术中心陈春英带来的报告题目是《Synchrotron radiation-based techniques for revealing cellular trafficking and transformation of nanomaterials in biological systems》，介绍了基于同步加速辐射的技术揭示细胞纳米材料在生物系统中的转运和转化。

　　纳米技术经过迅速的发展，目前，许多不同的纳米颗粒由于性质独特被引入到医药、防晒剂、化妆品、涂料、电子装置和水净化系统等产品中。对纳米材料在生物系统中的摄取、转运、药代动力学、清除率以及影响等获得更好的了解是非常重要的，能够避免可能产生的不良影响。由于认知有限，对于纳米材料在生物系统中的化学形态、动态和动力学研究很有必要。为了预测纳米材料潜在的医疗价值或毒性，了解纳米颗粒在细胞内的化学变化很有必要。然而，捕捉金属纳米颗粒在单个细胞中的高分辨率图像和化学信息是个巨大的挑战。陈春英在报告中，重点介绍了几种金属或含金属纳米材料，例如金纳米颗粒和纳米棒、量子点、铁氧化物纳米颗粒和富勒烯在生物系统中的吸收、积累和代谢。分析方法和工具具有定量、高灵敏度、高准确度和精密度、低基体效应和非破坏性等优点，在纳米毒理学和纳米生物学研究中发挥着重要作用。在她的研究中，μ-SRXRF和μ-XANES的组合可以同时提供亚细胞分布信息和感兴趣的含金属纳米材料的化学物质。

Muenster 大学Michael Sperling

　　Muenster 大学Michael Sperling 的报告题目是《Hyphenated techniques for studying the distribution and metabolism of metallodrugs》，主要介绍了联用技术在金属药物分布和代谢中的研究。

　　金属药物常在癌症治疗中用作化疗药物，或作为成像诊断中的造影剂，多年来被广泛应用，但其副作用和所涉及的机制仍无法完全掌握。因为金属药物是带有特定“金属标签”的化合物，所以其检测和判定是通过元素质谱（ICP-MS）来进行。为了获得这些化合物在靶器官和组织中的分布、代谢等具体信息，灵敏检测还必须在ICP-MS基础上加上不同的采样和分离模块。虽然ICP-MS对检测金属类化合物提供了灵敏的检测以利于代谢产物筛选，但是结构信息必须由分子质谱来提供。质谱检测系统与各种不同的高效液相色谱分离技术联用提供了选择性来识别化合物、代谢物以及结合配体。

　　电化学池可以对金属药物代谢第一阶段的潜在途径进行模拟。质谱与此类细胞的在线耦合甚至可以进行平时不能进行的活性代谢物的检测。通过质谱检测并结合基于激光的采样技术，能够获得金属药物在不同器官的组织切片的分布信息。元素和分子质谱的结合提供了化合物鉴定、定量和定位的必要信息。以化疗药物顺铂和前述的Gd基MRI造影剂为例，使用上述联用技术，对获得的信息进行讨论。

四川大学 段忆翔

　　四川大学的段忆翔带来了题为《Innovative Instrumentation, Methods and Applications of Laser Induced Breakdown Spectroscopy》的精彩报告，介绍了激光诱导击穿光谱的创新仪器、方法与应用。

　　LIBS凭借独特的优点被认为是一种有前途的元素分析技术，尤其是金属元素分析，LIBS在近年来得到迅速发展。得益于重大仪器设备开发专项资金的资助，段忆翔所在的研究小组近些年来开发了一系列基于LIBS技术的台式、手持式LIBS仪器。LIBRAS，他所在课题组近期设计开发的LIBS结合拉曼技术的全新突破性仪器，可以同时获得原子光谱和分子光谱信息，用于元素形态和化学化合物的鉴定。段忆翔介绍了仪器开发过程中的一些细节，重点强调光学和电气设计、系统集成和多功能取样室、最小化时间延迟发生器和高分辨率分光计等关键部件。报告也介绍了课题组最近研究中使用LIBS进行溶液样品进行直接金属分析的方法，并讨论了仪器及应用方法的可行性和适用性。

奥维多大学 José M. Costa

　　奥维多大学的José M. Costa报告题目是《Novel Elemental MS tools and bionano approaches for enhanced targeted proteomics》，介绍了用于增强型定向蛋白质组学新型元素质谱工具和生物纳米方法。

　　质谱技术已经成为许多学科和应用领域的重要分析工具，特别是在生物科学中。最终质谱技术应用的成功与否取决于，针对所寻求的特定任务或应用选择高效的电离方法。新的仪器的发展加强了现代生物分析研究的质谱分析能力，特别是在金属组方面。在对手头的生物试样获取最完整的、有选择性的、敏感的信息的研究中，他们配套使用元素质谱和分子质谱（ICP-、ESI-、或者MALDI-MS），来探究蛋白质的“整体”形态。José M. Costa在最近的研究“杂原子标记的目标蛋白质组研究”中，有针对性对蛋白质及其活动过程进行绝对定量。并介绍了最新的使用金属纳米离子标记蛋白质，来扩大蛋白质纳米粒子抗体生物共轭物（S）的ICP-MS信号。

阿尔伯塔大学 X. Chris Le

　　阿尔伯塔大学的X. Chris Le报告题目是《Targeted metallomics studies of arsenic binding to proteins》，介绍了砷结合蛋白靶向金属组学研究的内容。

　　砷结合蛋白在各种生物过程中起着重要作用。砷结合蛋白的充分认识将推动生物分析技术，进一步理解砷健康、以及治疗药物的发展。X. Chris Le介绍了一种使用定向金属组学方法及其在砷结合蛋白中应用的研究。使用砷亲和层析柱用于提纯和捕获巯基蛋白质。结合质谱分析方法，提供有针对性的用于研究细胞中砷和蛋白质之间相互作用的蛋白组学方法。砷与早幼粒白血病融合癌蛋白的结合，可能为成功治疗急性早幼白血病提供合理的生化基础。报告中还介绍了使用砷探针、砷的生物传感和以砷为基础的药物开发以及靶向递送系统对细胞行为进行成像。

悉尼科技大学 Philip Doble

　　来自悉尼科技大学的Philip Doble 带来的报告是《Visualising mouse neuroanatomy》，介绍了利用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法可视化观察老鼠神经解剖，从生物成像工作流程，激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法的应用，如将铁作为帕金森症的标志等方面进行了介绍。

　　抗体金属标记方法的创新促进了可以实现组织切片内的元素和分子同时测定的新一代成像方法的发展。利用纳米金颗粒和镱标记的酪氨酸羟化酶来映射在整个小鼠大脑内铁和多巴胺的空间定位，将小鼠的神经解剖学形象化。报告中还介绍了一种数学方法，能够通过识别多个元素集群而阐明大脑区域类似的成分，证明金属成分遵循分层神经解剖学的组织结构。这为特定区域的金属缔合型神经变性疾病提供了探索的新途径。

厦门大学 王秋泉

　　厦门大学王秋泉的报告题目是《Metal tagged biomolecules and cells analysis based on activity and metabolism labeling strategy》，介绍了基于活性和代谢标记策略的金属标记生物分子和细胞分析。

　　随着新型元素标记策略的发展，自本世纪初电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）已经被应用于生物分子及细胞的检测和绝对量化。过去十多年见证了重要的元素标记策略，从化学选择性修饰发展为基于标记的活动和新陈代谢。这些新的元素标记策略能够量化和统计目标生物分子和细胞，这不仅提供了一种新的临床检查方法而且还有利于医生获取有价值的信息。在他的报告中，介绍了用于量化目标蛋白与宿主细胞的活性和基于镧系元素标记策略的发展、用于标记生物指标及其宿主并标注镧系元素的多功能分子的设计与合成、用于目标生物标记物分析的分析方法（例如CYP3A4，GSTO1和PSMA）以及D型丙氨酸随后的分析方法。

佐治亚理工学院Christoph J. Fahrni

　　佐治亚理工学院的Christoph J. Fahrni 报告题目是《Fluorescence Sensing of Biological Copper and Zinc》，介绍了生物铜和锌的荧光传感。

　　生物微量金属的检测和定量分析对全面了解细胞、组织和整个生物体内的动态平衡有重要的意义。为了这个目的，设计并优化了一套用于检测生物环境中Cu（Ⅰ）和Zn（Ⅱ）的水溶性荧光探针。配体结构的系统优化以及荧光标记出的电子调谐产生了一种选择性的高对比度的铜探针，其检测极限在兆分之浓度范围。为了利用双光子显微镜（可以降低光敏活性，提高穿透深度并且可以不受背景荧光的影响），开发了一系列用于探测已经经过非线性光学性质优化的Zn（II）和Cu（I）的发射比率计探针。

赛默飞世尔科技公司 Miao Jing

　　赛默飞世尔科技的Miao Jing的报告题目是《Separating the good from the bad: Quadrupole ICP-MS as an effective tool for the determination of trace elements and their species》，介绍了纳米粒子ICP-MS分析。由于近些年来不断增加使用的工程纳米颗粒（EN）在各行业的使用以及随之而来的研究，对纳米粒子（NP）的表征近些年来已经展开。报告中介绍了将场流分离（FFF）与ICP-MS耦合的方法，并应用到自来水研究中。

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