第五屆金屬組學國際研討會大會報告（一）

　　分析測試百科網訊 2015年9月9日-12日，第五屆金屬組學國際研討會在北京西郊賓館召開，會議由中國科學院科院高能物理研究所、清華大學共同主辦，來自世界各地的近200位金屬組學領域的專家學者匯聚一堂，探討金屬組學的最新進展及未來展望。

　　9月10日上午，印第安納大學Gary M. Hieftje、阿爾伯塔大學X. Chris Le、中科院國家納米科學技術中心陳春英、Muenster 大學Michael Sperling、四川大學段憶翔、奧維多大學José M. Costa、悉尼科技大學Philip Doble、廈門大學王秋泉、佐治亞理工學院Christoph J. Fahrni以及賽默飛公司紛紛帶來精彩報告，介紹各自在金屬組學研究方面的方法、進展等。

印第安納大學 Gary M. Hieftje

　　印第安納大學化學系的Gary M. Hieftje帶來的報告題目是《New Machines and Methods for Metallomics》，報告中介紹了金屬組學的新設備、新方法。金屬組的關鍵分析工具已經發展到用于生物分子表征的飛行時間質譜（TOFMS）和用于金屬檢測和定量的電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）。

　　在報告中，Gary M. Hieftje重點描述并評價了這兩個新工具的一些方法，以及等離子體金屬檢測的最新進展。在持續的氮氣（而不是氬氣）條件下，驅動一個中等功率、低成本的微波發生器，新的ICP完全磁耦合，可以操作引入的高固體解決方案，能夠提供與傳統射頻氬ICP相當甚至更優的數值。新的質譜儀基于以上的TOFMS，但是可以在兩種模式下交替操作。在一種模式中，產生常規的TOFMS譜，提供幾乎無限的質量范圍。在第二種模式中，分辨率得到顯著提高，但質量范圍變窄。因為該備選模式類似于在照相機上安裝“放大”透鏡，被稱為“放大-TOF”這表明“變焦-TOF”是距離飛行時間質譜的產物，這會在會議的另一個報告中提到。他表示，將會描述評估全新的氮氣支持ICP和變焦-TOF的性能，以及他們對金屬組學領域潛在的影響。

中科院國家納米科學技術中心 陳春英

　　中科院國家納米科學技術中心陳春英帶來的報告題目是《Synchrotron radiation-based techniques for revealing cellular trafficking and transformation of nanomaterials in biological systems》，介紹了基于同步加速輻射的技術揭示細胞納米材料在生物系統中的轉運和轉化。

　　納米技術經過迅速的發展，目前，許多不同的納米顆粒由于性質獨特被引入到醫藥、防曬劑、化妝品、涂料、電子裝置和水凈化系統等產品中。對納米材料在生物系統中的攝取、轉運、藥代動力學、清除率以及影響等獲得更好的了解是非常重要的，能夠避免可能產生的不良影響。由于認知有限，對于納米材料在生物系統中的化學形態、動態和動力學研究很有必要。為了預測納米材料潛在的醫療價值或毒性，了解納米顆粒在細胞內的化學變化很有必要。然而，捕捉金屬納米顆粒在單個細胞中的高分辨率圖像和化學信息是個巨大的挑戰。陳春英在報告中，重點介紹了幾種金屬或含金屬納米材料，例如金納米顆粒和納米棒、量子點、鐵氧化物納米顆粒和富勒烯在生物系統中的吸收、積累和代謝。分析方法和工具具有定量、高靈敏度、高準確度和精密度、低基體效應和非破壞性等優點，在納米毒理學和納米生物學研究中發揮著重要作用。在她的研究中，μ-SRXRF和μ-XANES的組合可以同時提供亞細胞分布信息和感興趣的含金屬納米材料的化學物質。

Muenster 大學Michael Sperling

　　Muenster 大學Michael Sperling 的報告題目是《Hyphenated techniques for studying the distribution and metabolism of metallodrugs》，主要介紹了聯用技術在金屬藥物分布和代謝中的研究。

　　金屬藥物常在癌癥治療中用作化療藥物，或作為成像診斷中的造影劑，多年來被廣泛應用，但其副作用和所涉及的機制仍無法完全掌握。因為金屬藥物是帶有特定“金屬標簽”的化合物，所以其檢測和判定是通過元素質譜（ICP-MS）來進行。為了獲得這些化合物在靶器官和組織中的分布、代謝等具體信息，靈敏檢測還必須在ICP-MS基礎上加上不同的采樣和分離模塊。雖然ICP-MS對檢測金屬類化合物提供了靈敏的檢測以利于代謝產物篩選，但是結構信息必須由分子質譜來提供。質譜檢測系統與各種不同的高效液相色譜分離技術聯用提供了選擇性來識別化合物、代謝物以及結合配體。

　　電化學池可以對金屬藥物代謝第一階段的潛在途徑進行模擬。質譜與此類細胞的在線耦合甚至可以進行平時不能進行的活性代謝物的檢測。通過質譜檢測并結合基于激光的采樣技術，能夠獲得金屬藥物在不同器官的組織切片的分布信息。元素和分子質譜的結合提供了化合物鑒定、定量和定位的必要信息。以化療藥物順鉑和前述的Gd基MRI造影劑為例，使用上述聯用技術，對獲得的信息進行討論。

四川大學 段憶翔

　　四川大學的段憶翔帶來了題為《Innovative Instrumentation, Methods and Applications of Laser Induced Breakdown Spectroscopy》的精彩報告，介紹了激光誘導擊穿光譜的創新儀器、方法與應用。

　　LIBS憑借獨特的優點被認為是一種有前途的元素分析技術，尤其是金屬元素分析，LIBS在近年來得到迅速發展。得益于重大儀器設備開發專項資金的資助，段憶翔所在的研究小組近些年來開發了一系列基于LIBS技術的臺式、手持式LIBS儀器。LIBRAS，他所在課題組近期設計開發的LIBS結合拉曼技術的全新突破性儀器，可以同時獲得原子光譜和分子光譜信息，用于元素形態和化學化合物的鑒定。段憶翔介紹了儀器開發過程中的一些細節，重點強調光學和電氣設計、系統集成和多功能取樣室、最小化時間延遲發生器和高分辨率分光計等關鍵部件。報告也介紹了課題組最近研究中使用LIBS進行溶液樣品進行直接金屬分析的方法，并討論了儀器及應用方法的可行性和適用性。

奧維多大學 José M. Costa

　　奧維多大學的José M. Costa報告題目是《Novel Elemental MS tools and bionano approaches for enhanced targeted proteomics》，介紹了用于增強型定向蛋白質組學新型元素質譜工具和生物納米方法。

　　質譜技術已經成為許多學科和應用領域的重要分析工具，特別是在生物科學中。最終質譜技術應用的成功與否取決于，針對所尋求的特定任務或應用選擇高效的電離方法。新的儀器的發展加強了現代生物分析研究的質譜分析能力，特別是在金屬組方面。在對手頭的生物試樣獲取最完整的、有選擇性的、敏感的信息的研究中，他們配套使用元素質譜和分子質譜（ICP-、ESI-、或者MALDI-MS），來探究蛋白質的“整體”形態。José M. Costa在最近的研究“雜原子標記的目標蛋白質組研究”中，有針對性對蛋白質及其活動過程進行絕對定量。并介紹了最新的使用金屬納米離子標記蛋白質，來擴大蛋白質納米粒子抗體生物共軛物（S）的ICP-MS信號。

阿爾伯塔大學 X. Chris Le

　　阿爾伯塔大學的X. Chris Le報告題目是《Targeted metallomics studies of arsenic binding to proteins》，介紹了砷結合蛋白靶向金屬組學研究的內容。

　　砷結合蛋白在各種生物過程中起著重要作用。砷結合蛋白的充分認識將推動生物分析技術，進一步理解砷健康、以及治療藥物的發展。X. Chris Le介紹了一種使用定向金屬組學方法及其在砷結合蛋白中應用的研究。使用砷親和層析柱用于提純和捕獲巰基蛋白質。結合質譜分析方法，提供有針對性的用于研究細胞中砷和蛋白質之間相互作用的蛋白組學方法。砷與早幼粒白血病融合癌蛋白的結合，可能為成功治療急性早幼白血病提供合理的生化基礎。報告中還介紹了使用砷探針、砷的生物傳感和以砷為基礎的藥物開發以及靶向遞送系統對細胞行為進行成像。

悉尼科技大學 Philip Doble

　　來自悉尼科技大學的Philip Doble 帶來的報告是《Visualising mouse neuroanatomy》，介紹了利用激光燒蝕電感耦合等離子體質譜法可視化觀察老鼠神經解剖，從生物成像工作流程，激光燒蝕電感耦合等離子體質譜法的應用，如將鐵作為帕金森癥的標志等方面進行了介紹。

　　抗體金屬標記方法的創新促進了可以實現組織切片內的元素和分子同時測定的新一代成像方法的發展。利用納米金顆粒和鐿標記的酪氨酸羥化酶來映射在整個小鼠大腦內鐵和多巴胺的空間定位，將小鼠的神經解剖學形象化。報告中還介紹了一種數學方法，能夠通過識別多個元素集群而闡明大腦區域類似的成分，證明金屬成分遵循分層神經解剖學的組織結構。這為特定區域的金屬締合型神經變性疾病提供了探索的新途徑。

廈門大學 王秋泉

　　廈門大學王秋泉的報告題目是《Metal tagged biomolecules and cells analysis based on activity and metabolism labeling strategy》，介紹了基于活性和代謝標記策略的金屬標記生物分子和細胞分析。

　　隨著新型元素標記策略的發展，自本世紀初電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）已經被應用于生物分子及細胞的檢測和絕對量化。過去十多年見證了重要的元素標記策略，從化學選擇性修飾發展為基于標記的活動和新陳代謝。這些新的元素標記策略能夠量化和統計目標生物分子和細胞，這不僅提供了一種新的臨床檢查方法而且還有利于醫生獲取有價值的信息。在他的報告中，介紹了用于量化目標蛋白與宿主細胞的活性和基于鑭系元素標記策略的發展、用于標記生物指標及其宿主并標注鑭系元素的多功能分子的設計與合成、用于目標生物標記物分析的分析方法（例如CYP3A4，GSTO1和PSMA）以及D型丙氨酸隨后的分析方法。

佐治亞理工學院Christoph J. Fahrni

　　佐治亞理工學院的Christoph J. Fahrni 報告題目是《Fluorescence Sensing of Biological Copper and Zinc》，介紹了生物銅和鋅的熒光傳感。

　　生物微量金屬的檢測和定量分析對全面了解細胞、組織和整個生物體內的動態平衡有重要的意義。為了這個目的，設計并優化了一套用于檢測生物環境中Cu（Ⅰ）和Zn（Ⅱ）的水溶性熒光探針。配體結構的系統優化以及熒光標記出的電子調諧產生了一種選擇性的高對比度的銅探針，其檢測極限在兆分之濃度范圍。為了利用雙光子顯微鏡（可以降低光敏活性，提高穿透深度并且可以不受背景熒光的影響），開發了一系列用于探測已經經過非線性光學性質優化的Zn（II）和Cu（I）的發射比率計探針。

賽默飛世爾科技公司 Miao Jing

　　賽默飛世爾科技的Miao Jing的報告題目是《Separating the good from the bad: Quadrupole ICP-MS as an effective tool for the determination of trace elements and their species》，介紹了納米粒子ICP-MS分析。由于近些年來不斷增加使用的工程納米顆粒（EN）在各行業的使用以及隨之而來的研究，對納米粒子（NP）的表征近些年來已經展開。報告中介紹了將場流分離（FFF）與ICP-MS耦合的方法，并應用到自來水研究中。

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