2010年微納尺度分離和分析技術學術會議召開

2010年微納尺度分離和分析技術學術會議暨第六屆全國微全分析學術會議召開

　　儀器信息網訊 由國家自然科學基金委、中國化學會聯合主辦，復旦大學和上海交通大學聯合承辦的「2010年微納尺度分離和分析技術學術會議暨第六屆全國微全分析學術會議」於2010年10月18日在上海復旦大學召開。會議主題為「科技讓生活更美好，微納讓科技更奇妙」。400餘名國內同行和20餘名國外專家參加，將討論交流微/納尺度分離、微全分析、以及微/納技術在化學生物學和生物醫學領域中的應用等學術問題。

會議現場

本次學術會議倡議者楊芃原教授致辭

　　開幕式上，本次學術會議倡議者楊芃原教授致開幕辭。在大會報告環節，張玉奎院士、劉愛群教授、林炳承研究員、劉衝教授、蔣興宇研究員、莊乾坤教授分別作報告。

中國科學院大連化物所 張玉奎院士

報告題目：定量蛋白質組分析的挑戰

　　張玉奎院士在其報告中詳細闡述了近年來發展的多種蛋白質組分離鑑定新技術新方法：

　　在高豐度蛋白質去除方面，發展了基於多維陣列液相色譜的通用型高豐度蛋白質去除技術；一次運行可去除58 種高豐度蛋白質，並將樣品中蛋白質的鑑定數目提高2倍以上。此外，還發展了基於蛋白質印跡材料的高豐度蛋白質選擇性去除技術和基於蛋白質均衡器技術的降低蛋白質豐度分布範圍的方法。利用上述策略，均顯著提高了低豐度蛋白質的鑑定能力。

　　在低豐度蛋白質富集方面，研製了多種固載金屬親和色譜材料，包括無機有機雜化整體材料、聚合物顆粒和介孔材料，以及金屬氧化物氣溶膠和複合金屬氧化物微球，實現了磷酸化肽的高選擇性富集。此外，還研製了親水材料和硼酸功能化材料，實現了糖肽的高選擇性富集。

　　在蛋白質分離鑑定平臺方面，研製了多種固定化酶反應器，實現了蛋白質組的在線快速酶解。研製了多種色譜柱和毛細管等電聚焦柱，提高了蛋白質和多肽分離的柱效和解析度。建立了多維液相色譜、多維毛細管電泳和多維晶片毛細管電泳分離方法；通過與樣品預處理或在線酶解的集成，不僅提高了系統的分析通量，而且提高了蛋白質鑑定的可靠性。

　　在液質聯用高靈敏度鑑定方面，合成了新型磁性微納米材料，提高了基體輔助雷射解吸離子化質譜對蛋白質鑑定靈敏度。發展了針對磷酸化肽的衍生技術，可不經過富集，直接實現磷酸化肽的高靈敏度鑑定。此外，還建立了多種質譜數據處理新方法。

新加坡南洋理工大學 劉愛群教授

報告題目：A Breakthrough Tuning Point from Microfluidics to Optofluidics

　　微流控技術(microfluidics) 是在微流控晶片上實現微量化學或生物樣品的合成與分析等操作的技術，微流控光學技術(Optofluidics)則是在微觀尺度上通過操控流體，探索微流控系統與光子的相互作用規律，目的是開發具有可調化、集成化和微型化的微流控光學器件與系統。微流控光學技術用於光學器件的研究是可謂是一次全新的突破。

中國科學院大連化學物理研究所 林炳承研究員

報告題目：功能化微流控晶片實驗室的構建

　　林炳承研究員長期從事毛細管電泳和微流控晶片的研究，並以醫學診斷和藥物篩選為研究和應用的主要背景，在理論、技術平臺、方法發展及重大應用等方面取得了一系列的成就，在國際、國內相關領域產生了重要影響。

　　許多主要的分析化學操作模式已經在微流控晶片上實現，從原理上講，幾乎所有的分析化學操作模式均可以在微流控晶片及其周邊完成。微流控晶片分析化學實驗室具有微型、可控的操作單元靈活組合規模集成的本質特徵，還可用於複雜體系從而在系統層面上認識事物和解決問題的能力。構建和完善微流控晶片分析化學實驗室應當成為未來十年、二十年中分析化學領域發展和研究的主流趨勢之一。

　　以細胞生物學的系統研究為基本目標的微流控晶片細胞實驗室正呼之欲出。微流控晶片研究的熱點正逐步轉向構建各種不同類型的晶片實驗室，從化學、生物到信息、光學、材料，林林總總。微流控晶片中流體的流動通常通過通道或液滴實現，通道和液滴是微流控晶片實驗室的重要組成部分。

　　林炳承研究員課題組通過微泵微伐對通道網絡中流體的控制，實現了大樣本量線蟲的衰老研究，顯示了環境、營養等因素對線蟲壽命的顯著影響，對人類衰老的研究具有借鑑作用，有望在此基礎上構建微流控晶片衰老研究實驗室。藉助於大規模液滴操控技術，實現了不同生物材料的液滴內合成，是微流控晶片材料實驗室的一種理想模型。

大連理工大學微系統研究中心 劉衝教授

報告題目：聚合物多層微流控晶片及新型無源仿生微泵的設計與製作

　　劉衝教授設計與製作了一種集成濃度梯度發生器和細胞培養陣列的多層微流控晶片，利用厚膠光刻工藝和幹法刻蝕工藝分別製作了SU-8 膠模具和矽模具，澆注PDMS製得晶片。

　　該晶片由4 層PDMS 鍵合而成：第一層可以實現細胞培養及檢測，水滴狀微結構為細胞培養腔，其一端具有微柱陣列，相鄰微柱間隙為5μm，用於攔截細胞；第二層為濃度梯度發生器，從兩個入口分別注入含藥物和不含藥物的培養液，經過混合，在通道末端形成5種不同濃度的藥物溶液，經通孔垂直進入第一層的細胞培養腔；第三層為30μm 的微閥薄膜；第四層為氣體通道層，與第三層共同構成微閥，用於對濃度梯度發生器和細胞培養腔之間連通與關斷的控制。

　　利用製作的晶片進行了A549肺腺癌細胞的培養實驗，該細胞可很好地貼壁生長，為研究不同濃度的抗癌藥物對癌細胞的抑制作用提供了條件。

　　劉衝教授設計與製作了一種新型無源仿生微泵，該泵具有植物通過氣孔蒸騰進行水分運輸的優勢。其蒸騰速率遠大於自由水面，可以獲得較高液體流速；運輸水分是一個被動運輸的過程，無需外部能源；可以通過調整參與蒸騰的微孔開度或微孔數量來控制水分流量；可以持續不間斷進行水分運輸，工作時間長。

國家納米科學中心 蔣興宇研究員

報告題目：微流控晶片生化分析及讀出技術

　　建立在晶片系統中的生化分析具有自動化、即時現場檢測、快速等特點，其中很多都應用到了微流控技術。由於微流控晶片分析中所需的樣品、試劑量少，集成度高，使其在各類晶片分析中都成為一項重要的技術。但是在晶片分析微型化的進程中，遇到的一個最重要的問題就是信號的讀出技術，很多晶片使用本身體積很小，但是由於檢測儀器的體積過大而限制了其微型化的相關應用。隨著材料科學的快速發展，出現了很多具有優良性能的材料以及基於這類材料的新型檢測方法。這些方法與微流控技術的結合，將會使微流控晶片的檢測效率更加提高。

　　利用靜電紡絲製備的納米纖維薄膜具有很高的比表面積，大大提高了生物大分子在表面的吸附，結合微流控晶片，納米纖維薄膜可以提高固相免疫檢測的靈敏度。蔣興宇研究員課題組建立的新型HIV免疫檢測方法可以提高檢測的靈敏度、效率。一般需要4小時或更長時間才可以完成的試驗減少到8分鐘之內，將多種物質之間的相互作用同時加速進行，大大加快了檢測物質相互作用的速度，並且減少了疾病檢測以及檢測物質相互作用試驗的時間、降低對於試驗條件的要求。

　　蛋白質免疫印跡分析是分子生物學和細胞生物學研究中的一個重要方法，蛋白質免疫印跡分析能夠檢測細胞中目標蛋白質的含量，並且可以得到目標蛋白質的近似分子量。但是傳統的蛋白質免疫印跡分析技術的缺點是一次實驗只能檢測到細胞中的一種蛋白質，並且會消耗相對大量的抗體溶液。然而大多數的生物學研究中都需要對細胞中的多種蛋白質含量進行監測，這導致生物學家往往需要收集大量細胞來進行多次免疫印跡分析，並且會消耗較大量的昂貴的抗體溶液。開發新型的蛋白質免疫印跡技術一直備受生物技術產業界和生物學家關注。

　　蔣興宇研究員課題組將微流控技術和傳統的免疫印跡技術相結合，解決了以上難題。該方法利用SDS-PAGE凝膠電泳將細胞中的蛋白質按分子量大小分離為蛋白質條帶，然後將凝膠中的蛋白質條帶在電場的作用下轉移到PVDF高分子膜上。在傳統的免疫印跡分析技術中，後續的免疫檢測會將這張PVDF印跡膜直接浸泡在抗體溶液中進行免疫反應。本方法創造性的將印跡了蛋白質條帶的PVDF膜作為PDMS微流控晶片的基底，微流控晶片上平行的排列了很多微流管道，微流管道的方向與膜上蛋白質條帶方向垂直。這樣，通過在不同的微流管道中通入針對不同蛋白質的抗體，可以實現一次實驗檢測細胞中的多種蛋白質(n>10)，並且將抗體溶液的用量從原來的大約1毫升降低到小於1微升。實驗結果表明，這種新方法的蛋白質檢測靈敏度不亞於傳統的免疫印跡方法。

　　這種微流控免疫印跡的新方法可以大大的降低免疫印跡實驗中的人力物力消耗。並且所需的微流控晶片成本低廉、操作簡單。該方法有望運用於細胞信號通路、蛋白質組學等研究。

國家自然科學基金委員會化學科學部主任 莊乾坤教授

報告題目：分析化學資助現狀與思考

　　莊乾坤教授介紹了自然科學基金項目系列、各類項目資助側重點、科學基金最新動向、分析化學進一步發展等內容。國家自然科學基金主要的定位是：引導源頭創新、支持基礎研究；強調三大戰略(源頭創新、科技人才和創新環境)，資助種類已形成了三大系列(研究項目系列、人才培養系列、科研環境系列)。科學基金的新動向：青年基金納入到人才基金板塊，並降低資助額度(約18~20萬/項)，擴大青年基金的資助率，希望逐步達到30%；控制面上項目的資助率約為申請面上項目總數的1/5，並增加資助額度，近兩年將逐步達到40萬/項；更加側重基礎、更加側重人才、更加側重前沿。

　　各類項目資助側重點分別是：面上項目起到全面協調的作用，強調可持續、創新；重點項目鼓勵學科前沿分析發展；重大項目強調集成、力爭出重大成果；傑青項目的目標是培養學科帶頭人；重大研究計劃保護創新；國際合作項目注重強強合作、平等互惠、以我為主；儀器專項則是實現創新的手段。

　　近兩年，在基金委的支持下，已培養了一大批創新的團隊和人才，比如：國家實驗室、國家重點實驗室、省部屬重點實驗室、重點學科、優秀團隊和973項目首席科學家。

　　分析化學進一步發展的問題：據AC統計，1996年-2008年中國分析化學論文數在全球排名已達第二位，僅次於美國；但在引用因子和被引用數目上還低於美國、日本、德國等國家；尤其是每篇論文的被引用次數還低於很多國家。所以中國的分析化學研究還有待再上一個新臺階。

　　關於如何再上一個新臺階，莊乾坤教授談到了幾點思考。從分析化學的研究目標來說，是要追求「3S+2A」，3S即Sensitivity, Selectivity and Speediness靈敏度、選擇性、高速度；2A為Accuracy, Automatics，準確度、自動化。從研究創新方面來說，莊乾坤教授強調3點：1)引入物理學新概念和新技術；2)創建分析儀器裝置；3)瞄準國際公認的有影響的重大科學問題。莊乾坤教授還提出了理論基礎的學科源頭論，認為數學是源頭，物理是上遊，化學是中遊，生命科學、環境等應用領域是下遊，而一個學科的發展準則是「下遊」離不開「上遊」，「上遊」可獨立於「下遊」。

　　本次會議歷時2天，含特邀報告、專題報告、牆報等交流形式，是我國微/納技術近十年研究成果的一個階段性總結，也將對未來該技術的發展方向以及對其他學科的影響進行展望。