2010年微纳尺度分离和分析技术学术会议召开

2010年微纳尺度分离和分析技术学术会议暨第六届全国微全分析学术会议召开

　　仪器信息网讯 由国家自然科学基金委、中国化学会联合主办，复旦大学和上海交通大学联合承办的“2010年微纳尺度分离和分析技术学术会议暨第六届全国微全分析学术会议”于2010年10月18日在上海复旦大学召开。会议主题为“科技让生活更美好，微纳让科技更奇妙”。400余名国内同行和20余名国外专家参加，将讨论交流微/纳尺度分离、微全分析、以及微/纳技术在化学生物学和生物医学领域中的应用等学术问题。

会议现场

本次学术会议倡议者杨芃原教授致辞

　　开幕式上，本次学术会议倡议者杨芃原教授致开幕辞。在大会报告环节，张玉奎院士、刘爱群教授、林炳承研究员、刘冲教授、蒋兴宇研究员、庄乾坤教授分别作报告。

中国科学院大连化物所 张玉奎院士

报告题目：定量蛋白质组分析的挑战

　　张玉奎院士在其报告中详细阐述了近年来发展的多种蛋白质组分离鉴定新技术新方法：

　　在高丰度蛋白质去除方面，发展了基于多维阵列液相色谱的通用型高丰度蛋白质去除技术；一次运行可去除58 种高丰度蛋白质，并将样品中蛋白质的鉴定数目提高2倍以上。此外，还发展了基于蛋白质印迹材料的高丰度蛋白质选择性去除技术和基于蛋白质均衡器技术的降低蛋白质丰度分布范围的方法。利用上述策略，均显著提高了低丰度蛋白质的鉴定能力。

　　在低丰度蛋白质富集方面，研制了多种固载金属亲和色谱材料，包括无机有机杂化整体材料、聚合物颗粒和介孔材料，以及金属氧化物气溶胶和复合金属氧化物微球，实现了磷酸化肽的高选择性富集。此外，还研制了亲水材料和硼酸功能化材料，实现了糖肽的高选择性富集。

　　在蛋白质分离鉴定平台方面，研制了多种固定化酶反应器，实现了蛋白质组的在线快速酶解。研制了多种色谱柱和毛细管等电聚焦柱，提高了蛋白质和多肽分离的柱效和分辨率。建立了多维液相色谱、多维毛细管电泳和多维芯片毛细管电泳分离方法；通过与样品预处理或在线酶解的集成，不仅提高了系统的分析通量，而且提高了蛋白质鉴定的可靠性。

　　在液质联用高灵敏度鉴定方面，合成了新型磁性微纳米材料，提高了基体辅助激光解吸离子化质谱对蛋白质鉴定灵敏度。发展了针对磷酸化肽的衍生技术，可不经过富集，直接实现磷酸化肽的高灵敏度鉴定。此外，还建立了多种质谱数据处理新方法。

新加坡南洋理工大学 刘爱群教授

报告题目：A Breakthrough Tuning Point from Microfluidics to Optofluidics

　　微流控技术(microfluidics) 是在微流控芯片上实现微量化学或生物样品的合成与分析等操作的技术，微流控光学技术(Optofluidics)则是在微观尺度上通过操控流体，探索微流控系统与光子的相互作用规律，目的是开发具有可调化、集成化和微型化的微流控光学器件与系统。微流控光学技术用于光学器件的研究是可谓是一次全新的突破。

中国科学院大连化学物理研究所 林炳承研究员

报告题目：功能化微流控芯片实验室的构建

　　林炳承研究员长期从事毛细管电泳和微流控芯片的研究，并以医学诊断和药物筛选为研究和应用的主要背景，在理论、技术平台、方法发展及重大应用等方面取得了一系列的成就，在国际、国内相关领域产生了重要影响。

　　许多主要的分析化学操作模式已经在微流控芯片上实现，从原理上讲，几乎所有的分析化学操作模式均可以在微流控芯片及其周边完成。微流控芯片分析化学实验室具有微型、可控的操作单元灵活组合规模集成的本质特征，还可用于复杂体系从而在系统层面上认识事物和解决问题的能力。构建和完善微流控芯片分析化学实验室应当成为未来十年、二十年中分析化学领域发展和研究的主流趋势之一。

　　以细胞生物学的系统研究为基本目标的微流控芯片细胞实验室正呼之欲出。微流控芯片研究的热点正逐步转向构建各种不同类型的芯片实验室，从化学、生物到信息、光学、材料，林林总总。微流控芯片中流体的流动通常通过通道或液滴实现，通道和液滴是微流控芯片实验室的重要组成部分。

　　林炳承研究员课题组通过微泵微伐对通道网络中流体的控制，实现了大样本量线虫的衰老研究，显示了环境、营养等因素对线虫寿命的显著影响，对人类衰老的研究具有借鉴作用，有望在此基础上构建微流控芯片衰老研究实验室。借助于大规模液滴操控技术，实现了不同生物材料的液滴内合成，是微流控芯片材料实验室的一种理想模型。

大连理工大学微系统研究中心 刘冲教授

报告题目：聚合物多层微流控芯片及新型无源仿生微泵的设计与制作

　　刘冲教授设计与制作了一种集成浓度梯度发生器和细胞培养阵列的多层微流控芯片，利用厚胶光刻工艺和干法刻蚀工艺分别制作了SU-8 胶模具和硅模具，浇注PDMS制得芯片。

　　该芯片由4 层PDMS 键合而成：第一层可以实现细胞培养及检测，水滴状微结构为细胞培养腔，其一端具有微柱阵列，相邻微柱间隙为5μm，用于拦截细胞；第二层为浓度梯度发生器，从两个入口分别注入含药物和不含药物的培养液，经过混合，在通道末端形成5种不同浓度的药物溶液，经通孔垂直进入第一层的细胞培养腔；第三层为30μm 的微阀薄膜；第四层为气体通道层，与第三层共同构成微阀，用于对浓度梯度发生器和细胞培养腔之间连通与关断的控制。

　　利用制作的芯片进行了A549肺腺癌细胞的培养实验，该细胞可很好地贴壁生长，为研究不同浓度的抗癌药物对癌细胞的抑制作用提供了条件。

　　刘冲教授设计与制作了一种新型无源仿生微泵，该泵具有植物通过气孔蒸腾进行水分运输的优势。其蒸腾速率远大于自由水面，可以获得较高液体流速；运输水分是一个被动运输的过程，无需外部能源；可以通过调整参与蒸腾的微孔开度或微孔数量来控制水分流量；可以持续不间断进行水分运输，工作时间长。

国家纳米科学中心 蒋兴宇研究员

报告题目：微流控芯片生化分析及读出技术

　　建立在芯片系统中的生化分析具有自动化、即时现场检测、快速等特点，其中很多都应用到了微流控技术。由于微流控芯片分析中所需的样品、试剂量少，集成度高，使其在各类芯片分析中都成为一项重要的技术。但是在芯片分析微型化的进程中，遇到的一个最重要的问题就是信号的读出技术，很多芯片使用本身体积很小，但是由于检测仪器的体积过大而限制了其微型化的相关应用。随着材料科学的快速发展，出现了很多具有优良性能的材料以及基于这类材料的新型检测方法。这些方法与微流控技术的结合，将会使微流控芯片的检测效率更加提高。

　　利用静电纺丝制备的纳米纤维薄膜具有很高的比表面积，大大提高了生物大分子在表面的吸附，结合微流控芯片，纳米纤维薄膜可以提高固相免疫检测的灵敏度。蒋兴宇研究员课题组建立的新型HIV免疫检测方法可以提高检测的灵敏度、效率。一般需要4小时或更长时间才可以完成的试验减少到8分钟之内，将多种物质之间的相互作用同时加速进行，大大加快了检测物质相互作用的速度，并且减少了疾病检测以及检测物质相互作用试验的时间、降低对于试验条件的要求。

　　蛋白质免疫印迹分析是分子生物学和细胞生物学研究中的一个重要方法，蛋白质免疫印迹分析能够检测细胞中目标蛋白质的含量，并且可以得到目标蛋白质的近似分子量。但是传统的蛋白质免疫印迹分析技术的缺点是一次实验只能检测到细胞中的一种蛋白质，并且会消耗相对大量的抗体溶液。然而大多数的生物学研究中都需要对细胞中的多种蛋白质含量进行监测，这导致生物学家往往需要收集大量细胞来进行多次免疫印迹分析，并且会消耗较大量的昂贵的抗体溶液。开发新型的蛋白质免疫印迹技术一直备受生物技术产业界和生物学家关注。

　　蒋兴宇研究员课题组将微流控技术和传统的免疫印迹技术相结合，解决了以上难题。该方法利用SDS-PAGE凝胶电泳将细胞中的蛋白质按分子量大小分离为蛋白质条带，然后将凝胶中的蛋白质条带在电场的作用下转移到PVDF高分子膜上。在传统的免疫印迹分析技术中，后续的免疫检测会将这张PVDF印迹膜直接浸泡在抗体溶液中进行免疫反应。本方法创造性的将印迹了蛋白质条带的PVDF膜作为PDMS微流控芯片的基底，微流控芯片上平行的排列了很多微流管道，微流管道的方向与膜上蛋白质条带方向垂直。这样，通过在不同的微流管道中通入针对不同蛋白质的抗体，可以实现一次实验检测细胞中的多种蛋白质(n>10)，并且将抗体溶液的用量从原来的大约1毫升降低到小于1微升。实验结果表明，这种新方法的蛋白质检测灵敏度不亚于传统的免疫印迹方法。

　　这种微流控免疫印迹的新方法可以大大的降低免疫印迹实验中的人力物力消耗。并且所需的微流控芯片成本低廉、操作简单。该方法有望运用于细胞信号通路、蛋白质组学等研究。

国家自然科学基金委员会化学科学部主任 庄乾坤教授

报告题目：分析化学资助现状与思考

　　庄乾坤教授介绍了自然科学基金项目系列、各类项目资助侧重点、科学基金最新动向、分析化学进一步发展等内容。国家自然科学基金主要的定位是：引导源头创新、支持基础研究；强调三大战略(源头创新、科技人才和创新环境)，资助种类已形成了三大系列(研究项目系列、人才培养系列、科研环境系列)。科学基金的新动向：青年基金纳入到人才基金板块，并降低资助额度(约18~20万/项)，扩大青年基金的资助率，希望逐步达到30%；控制面上项目的资助率约为申请面上项目总数的1/5，并增加资助额度，近两年将逐步达到40万/项；更加侧重基础、更加侧重人才、更加侧重前沿。

　　各类项目资助侧重点分别是：面上项目起到全面协调的作用，强调可持续、创新；重点项目鼓励学科前沿分析发展；重大项目强调集成、力争出重大成果；杰青项目的目标是培养学科带头人；重大研究计划保护创新；国际合作项目注重强强合作、平等互惠、以我为主；仪器专项则是实现创新的手段。

　　近两年，在基金委的支持下，已培养了一大批创新的团队和人才，比如：国家实验室、国家重点实验室、省部属重点实验室、重点学科、优秀团队和973项目首席科学家。

　　分析化学进一步发展的问题：据AC统计，1996年-2008年中国分析化学论文数在全球排名已达第二位，仅次于美国；但在引用因子和被引用数目上还低于美国、日本、德国等国家；尤其是每篇论文的被引用次数还低于很多国家。所以中国的分析化学研究还有待再上一个新台阶。

　　关于如何再上一个新台阶，庄乾坤教授谈到了几点思考。从分析化学的研究目标来说，是要追求“3S+2A”，3S即Sensitivity, Selectivity and Speediness灵敏度、选择性、高速度；2A为Accuracy, Automatics，准确度、自动化。从研究创新方面来说，庄乾坤教授强调3点：1)引入物理学新概念和新技术；2)创建分析仪器装置；3)瞄准国际公认的有影响的重大科学问题。庄乾坤教授还提出了理论基础的学科源头论，认为数学是源头，物理是上游，化学是中游，生命科学、环境等应用领域是下游，而一个学科的发展准则是“下游”离不开“上游”，“上游”可独立于“下游”。

　　本次会议历时2天，含特邀报告、专题报告、墙报等交流形式，是我国微/纳技术近十年研究成果的一个阶段性总结，也将对未来该技术的发展方向以及对其他学科的影响进行展望。