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光譜分析化學(xué)現(xiàn)狀與未來發(fā)展戰(zhàn)略
一、金屬組學(xué)研究─原子光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)
元素的存在形態(tài)與其生物功能和環(huán)境行為密切相關(guān)。以探知元素存在形態(tài)為目的的分析方法學(xué)研究已歷時(shí)近30年，這期間經(jīng)歷了化學(xué)的元素“組態(tài)分析（Fractionation）”，以及以聯(lián)用技術(shù)為主要手段，在分子水平上獲取元素存在狀態(tài)信息的“形態(tài)分析（Speciation）”的發(fā)展歷程。由于分析化學(xué)研究往往重視元素/化合物含量和存在狀態(tài)的檢測和鑒定，較少涉及其生物功能和環(huán)境行為，而生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)則偏重生物效應(yīng)和環(huán)境行為研究，對產(chǎn)生原因的認(rèn)知及其機(jī)理的研究相對匱乏，因此，分析化學(xué)家目前的挑戰(zhàn)是如何填補(bǔ)兩者之間這一“真空”地帶。對以微量元素和其形態(tài)分析為特征的原子光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)研究者來講，這是一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也是一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。zui近，日本名古屋大學(xué)分析化學(xué)家Haraguchi教授提出了一個(gè)融合原子光譜/質(zhì)譜分析和分子生物功能研究的嶄新研究領(lǐng)域─金屬組學(xué)（Metallomics），引起了世界范圍內(nèi)該研究領(lǐng)域科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。金屬組學(xué)研究方向在本次會(huì)議上同樣受到了與會(huì)學(xué)者的極大關(guān)注。
大家一致認(rèn)為，金屬組學(xué)是繼蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)之后生命科學(xué)發(fā)展的一個(gè)新的熱點(diǎn)和研究前沿，需要引起我國學(xué)者的廣泛關(guān)注和積極參與。我國在元素形態(tài)分析領(lǐng)域的研究雖然投入較少，但應(yīng)該說在知識(shí)和研究水平上是與歐洲、美國和日本同步發(fā)展的。隨著國家在重點(diǎn)高校和科學(xué)院實(shí)施的“211”、“985”及“知識(shí)創(chuàng)新工程”的大力投入，研究所需的硬件條件有了很大的改善，我們現(xiàn)在已經(jīng)有條件開展這一領(lǐng)域的研究并可能為其發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
二、新型熒光探針─熒光量子點(diǎn)
生命科學(xué)研究的快速發(fā)展推動(dòng)了具有高靈敏檢測特點(diǎn)的熒光和化學(xué)發(fā)光分析的進(jìn)一步發(fā)展。具有可識(shí)別功能的新型熒光探針的合成，特別是納米熒光量子點(diǎn)分析技術(shù)的提出，在基因和蛋白質(zhì)分析過程中發(fā)揮了重要作用并顯示出進(jìn)一步的應(yīng)用潛力。尤其在細(xì)胞成像方面，通過觀察量子點(diǎn)標(biāo)記分子與其靶分子相互作用的部位，及其在活細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)行軌跡，可能為信號(hào)傳遞的分子機(jī)制提供線索，為闡明細(xì)胞生長發(fā)育的調(diào)控及癌變規(guī)律提供直觀依據(jù)，這是目前常用的有機(jī)熒光染料無法實(shí)現(xiàn)的。量子點(diǎn)技術(shù)與芯片技術(shù)結(jié)合還可能創(chuàng)造超高通量分析各種靶分子和藥物高速篩選的技術(shù)平臺(tái)，并對細(xì)胞生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。熒光探針研究在我國已有很好的基礎(chǔ)，近幾年國內(nèi)學(xué)者在探針分子的合成、分子識(shí)別以及相關(guān)機(jī)理研究方面取得了多項(xiàng)成果，并發(fā)表在一些重要刊物上。特別是隨著熒光量子點(diǎn)研究在上的興起，這一方向也引起了我國光譜工作者的重視。在這次會(huì)議上，與會(huì)專家從量子點(diǎn)的合成、表面修飾、與生物分子的偶聯(lián)、在免疫分析和DNA分析中的應(yīng)用以及生物成像分析等方面介紹了自己的研究成果。討論中，大家對這一研究所存在的問題也進(jìn)行了深入探討，特別是張展霞教授提出的“不能只是跟蹤，要有自己的創(chuàng)新思想”的評論很有見地，值得我們從事這一研究方向的學(xué)者深入思考。
三、分析儀器/部件的研制─基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)
“工欲善其事，必先利其器”。沒有人會(huì)否認(rèn)分析儀器在科學(xué)發(fā)展過程中所發(fā)揮的巨大作用，新型儀器的出現(xiàn)無不加速科學(xué)的發(fā)展或因此誕生新的學(xué)科門類。日本島津儀器公司的工程師田中耕一因在蛋白質(zhì)的軟離子化方面的開拓性工作獲得2002年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就是一個(gè)突出的例證，實(shí)際上他只是創(chuàng)制了一個(gè)質(zhì)譜儀的“離子化部件”。理論用于解釋已有的現(xiàn)象，而工具用于發(fā)現(xiàn)新的理論。分析儀器/部件的研制是分析化學(xué)/分析科學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容之一。
我國近年來在“微型、便攜、超高速、超靈敏及高度自動(dòng)化的光譜分析儀器”方面的研究十分活躍，作為實(shí)現(xiàn)單原子、單分子分析，固體的微區(qū)采樣，爐前“不取樣”分析，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析等的有效途徑之一的激光技術(shù)，在光譜分析化學(xué)中的應(yīng)用也得到了長足的發(fā)展。隨著基礎(chǔ)化學(xué)、材料、生命和環(huán)境科學(xué)研究的進(jìn)一步開展，新的問題和“現(xiàn)象”不斷出現(xiàn)，對具有*功能的新儀器/部件的創(chuàng)制的要求將更為迫切。分析儀器研究是本次會(huì)議討論zui為熱烈的焦點(diǎn)之一，多位學(xué)者強(qiáng)調(diào)分析儀器研究的定位應(yīng)該是分析化學(xué)的“基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)”，而不是過去被許多人認(rèn)為的“應(yīng)用基礎(chǔ)研究”。因此，分析儀器研究應(yīng)該成為國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助的基礎(chǔ)研究方向。一些學(xué)者還認(rèn)為，我國目前分析儀器研究的落后狀態(tài)在很大程度上是由于過去定位不準(zhǔn)確造成的。正是由于我們以前沒有強(qiáng)調(diào)分析儀器研究的基礎(chǔ)研究性質(zhì)，缺少在分析儀器的原理方面的基礎(chǔ)創(chuàng)新性成果，導(dǎo)致仿制成為我國分析儀器的主要途徑。與會(huì)代表建議，今后國家自然科學(xué)基金委員會(huì)應(yīng)加大對分析儀器基礎(chǔ)研究的支持力度，使我國分析儀器的創(chuàng)新研究取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
四、基礎(chǔ)理論研究─破譯分析信號(hào)的鑰匙
分析信號(hào)的獲取是定性和定量分析的基礎(chǔ)，對產(chǎn)生分析信號(hào)本質(zhì)和機(jī)理的認(rèn)識(shí)是實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果準(zhǔn)確度的保證，特別是對復(fù)雜體系中單一目標(biāo)分析物的檢測尤為重要。環(huán)境和生命體系中物質(zhì)間的相互作用非常復(fù)雜，而且往往是小分子和大分子、大分子和大分子之間的相互作用，利用傳統(tǒng)的小分子化學(xué)理論對復(fù)雜體系中分子間的相互作用機(jī)制和影響分析信號(hào)產(chǎn)生的因素進(jìn)行解釋和辨析顯然是不充分的。光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)必須對原有的理論進(jìn)行補(bǔ)充、修正乃至發(fā)展新的理論和分析方法學(xué)，以適應(yīng)不斷變化的分析對象和日益復(fù)雜的分析體系的要求，保證分析結(jié)果的科學(xué)性。
五、光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)－通過學(xué)科交叉推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展
生命科學(xué)、材料科學(xué)及環(huán)境科學(xué)中的科學(xué)家們都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到分析化學(xué)的重要性。對原子/分子的識(shí)別是解釋生物分子的功能、材料性能和標(biāo)靶分子的環(huán)境行為的基礎(chǔ)，適于特定體系和特殊樣品的光譜/質(zhì)譜分析方法學(xué)的研究將推動(dòng)生命、材料和環(huán)境等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)自身的不斷完善。
創(chuàng)新是光譜/質(zhì)譜分析化學(xué)發(fā)展的靈魂。盲目跟蹤、追星不登大雅之堂。然而，創(chuàng)新是建立在不斷地積累基礎(chǔ)之上的，需要溫故而知新。
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