黏弹特性分析

近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。 单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 面该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市、中国科学院的支持。阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

上海-2014年8月18日--日前，由沃特世科技（上海）有限公司协办的“2014生物技术药物理化特性分析与质量研究技术研讨会”于北京顺利举办，会议由中国药学会主办、中国药学会生物药品与质量研究专业委员会承办。来自中国食品药品检定研究院、国家药典委员会及生物技术药物质量标准研究与检验检测机构、生物技术药物研发与生产机构的科技人员240人参会。会议专家们围绕着当前生物制药领域关注热点，做了相关的专题报告。来自中国食品药品检定研究院的饶春明研究员在“重组药物质量标准研究”的报告中，介绍了新版药典对生物技术药物的相关要求以及现代分析技术如液质联用在理化对照品分析上的应用，得到了与会者的广泛关注。糖基化作为蛋白质的一种重要的翻译后修饰，直接影响药物的有效性和安全性。来自爱尔兰国家生物工艺研究培训所（NIBRT）的Pauline M. Rudd教授介绍了三种不同的工作流程进行蛋白质糖基化分析：完整蛋白、游离N-链接寡糖和肽图分析。从样品处理、不同机理色谱分离的运用、系列外切酶酶切、荧光检测、质谱分析以及数据库和UNIFI生物信息学软件，和沃特世共同开发的这一整套方案帮助生命科学实验室解决对糖结构鉴定和定量分析的巨大挑战。 饶春明研究员做“重组药物质量标准研究”的报告 爱尔兰国家生物工艺研究培训所Pauline M. Rudd教授与与会专家交流抗体及抗体偶联物也是国际生物制药行业的热点。来自抗体药物与靶向治疗国家重点实验室-上海张江生物技术有限公司的王皓教授通过具体的应用案例介绍了利用UPLC-Q-Tof-BiopharmaLynx方案和QbD原则指导一种新型抗体融合蛋白的早期工艺开发。中国食品药品检定研究院的高凯研究员作了题为“抗体类生物治疗药物药学分析的特殊性”的报告，通过科学数据分析了N-端测序作为抗体鉴别和异质性检测的适用性，介绍了2015版药典人用重组单克隆抗体产品总论，生物类似药的可比性研究等内容。沃特世公司应用开发中心的陈熙博士通过具体分析数据和与Pfizer合作的数据介绍了沃特世基于UNIFI的生物制药平台化方案在ADC（抗体偶联药物）分子结构表征和质量研究上的应用，利用UPLC/Xevo G2-S QTof/UNIFI系统，能够自动进行DAR计算、药物结合位点确定以及游离药物的定量分析。王皓教授介绍LC-MS在一种新型抗体融合蛋白的早期工艺开发应用生物医药将成为我国新兴产业的强大经济增长支柱之一，然而生物制药门槛高，生产过程复杂，且天生具有“非均一性”的特点。沃特世同全球生物制药行业的发展保持着非常紧密的联系，我们了解生物药物开发的挑战，专注于不断开发和完善针对生物制药研发、生产和质量控制的应用方案。沃特世高级市场策略总监John Gebler博士在会上，回顾了10年以来沃特世公司在生物药分析表征上持续不断地技术和方案创新，以帮助满足法规监管机构对生物药品分析表征日益严格的要求，沃特世提供的方案包括从氨基酸分析、蛋白质一级结构分析到高级结构分析。沃特世基于UNIFI生物制药平台化方案，将稳定耐用的UPLC/MS系统和功能强大的UNIFI?软件结合在一起, 是业界第一个符合GxP要求且涵盖生物制药分析表征各个方面以及相应工作流程完整的解决方案。Gebler博士还介绍了沃特世LC/MSMS方案残留宿主细胞蛋白（HCP）分析和氢-氘交换质谱技术在蛋白质高级结构动态变化研究上的应用进展。沃特世高级市场策略总监John Gebler博士介绍UNIFI生物制药平台化方案作为分离科学和分析技术的引领者，沃特世专注于技术创新和解决方案开发，包括UPLC， UPLC/MS的多项产品和技术被USP、EP等各国药典收录为标准方法。不久前，沃特世和国家药典委员会签署了联合开放实验室合作协议，以期对中国药物质量控制做出积极贡献。沃特世一直秉承The Science of What’s Possible的理念，致力于帮助客户推动生物药品的研究开发，以促进生物医药行业的健康、快速发展，保障公众用药安全。相关新闻链接：http://www.nifdc.org.cn/CL0521/6023.htmlhttp://www.cpa.org.cn/Article/xhdt/201408/2033.asp沃特世生物制药分析：http://www.waters.com/waters/zh_CN/Biopharmaceutical-Analysis/nav.htm?cid=134528454UNIFI生物制药系统解决方案：http://www.waters.com/waters/zh_CN/Biopharmaceutical-Platform-Solution-with-UNIFI/nav.htm?cid=10195515&locale=zh_CN糖苷分离技术色谱柱http://www.waters.com/waters/zh_CN/Glycan-Separation-Technology-Columns/nav.htm?cid=10108578关于沃特世公司（www.waters.com）50多年来，沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）通过提供实用、可持续的创新，为实验室相关机构在医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测等领域创造了业务优势。作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持续的先进平台。2013年沃特世拥有19亿美元的收入，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。

仪器信息网讯 2012年5月23日，为了给用户提供一个了解颗粒特性分析技术最新动态和交流使用心得的平台，贝克曼库尔特在清华大学环境学院成功举办了“颗粒特性分析技术讲座”，贝克曼库尔特高层携公司相关技术专家出席了会议，为40多位颗粒特性分析工作者作了精彩的讲解；仪器信息网作为特邀媒体应邀参加。会议现场贝克曼库尔特分析仪器产品全球市场经理THOMAS ED HORTON先生(左)和分析系统市场专家HANDY YOWWANTO先生(右)出席会议贝克曼库尔特中国及东南亚区域颗粒特性分析部市场营运经理马怍楠主持会议贝克曼库尔特颗粒特性分析部技术应用经理MATTHEW RHYNER博士　　贝克曼库尔特微粒表征产品系列概述　　MATTHEW RHYNER博士首先介绍说：“贝克曼库尔特微粒表征产品涉及Z + MultisizerTM系列库尔特计数器、LSTM系列激光散射粒度分析系统、DelsaNanoTM纳米粒子分析仪、XLA/XLI超速分析离心机和SA3100比表面分析仪等，主要为具有粒度、电荷、浓度和孔隙度等特性相关需求行业和学术界的客户提供解决方案”。随后，MATTHEW RHYNER博士就这五类产品的技术优势应用领域做了系统的阐述。贝克曼库尔特颗粒特性产品重大里程碑展示　　四大颗粒表征方法的技术优势和典型应用　　MATTHEW RHYNER博士分别详细介绍了激光衍射法、库尔特法、动态光散射法和zeta电位的测试方法、常见问题、技术优势和典型应用。　　(1) 激光衍射法　　MATTHEW RHYNER博士讲到：“激光衍射法是一种测量粒度的方法，是世界上最流行的粒度测量技术，可以为用户提供快速和一致的结果，并且在能想象到的几乎每个行业中都有所应用，如药品乳剂、粉末涂料、咖啡、化妆品、调味品、污水等行业领域”。LS系列激光粒度分析仪　　贝克曼库尔特LS系列激光粒度分析系统是基于此原理制造的，该仪器的激光器为先进的高功率光纤连接固体光源，寿命长 可同时采用4个波长(450nm，600 nm，780 nm及900 nm)及背散射测量 干法样品台采用最先进的“龙卷风”系统及设计，“快速气流变换“技术配置无须早期设计之空气压缩机，模拟龙卷风产生机理，产生高度剪切力以达至最佳而非破碎性分散效果。　　(2) 库尔特法　　MATTHEW RHYNER博士讲到：“库尔特法由库尔特先生于1948年发明，并于1953年10月20日取得专利权，是一种独特的非光学方法，用于对稀释的导电液体中存在的物质进行粒度分析，在过滤效率、干细胞、蛋白质聚集体、体外诊断体液、细胞水肿动力学、海水等领域有着广泛的应用前景。”　　贝克曼库尔特生产的Multisizer 3颗粒计数仪正是基于此原理制造的。该仪器适用于分析颗粒、细胞、微生物等 可分析光学技术不能检测之浓度极低样品，如水样品。细菌等 具备精确体积测量泵，可作定量分析，而且不受颗粒形状、颜色及光学特性(折光率与吸光率)的影响，实时提供颗粒计数与粒度分布，分辨率高。Multisizer 3库尔特颗粒计数仪　　(3) 动态光散射法和zeta电位分析法　　MATTHEW RHYNER博士讲到：“动态光散射是一种用于估计非常小物体直径的技术，可检测的最小粒子粒度为0.6nm-7μm，在纳米粒子和生物样品分析方面应用广泛，适合分析球形粒子，难于分析圆柱形粒子。”　　“zeta电位是一种用于计算粒子在溶液中所带电荷的参数，是根据物体的电泳淌度计算而来，可以对样品进行定性比较、测定等电位点、鉴定涂层的效果或质量。”DelsaNano系列纳米粒度/Zeta电位仪　　与上述表征方法相关的贝克曼库尔特的仪器是DelsaNano系列纳米粒度/Zeta电位仪是基于这两种方法制造的。它的主要特点是：该仪器采用了高灵敏度技术，可以测量高浓度样品和极低浓度样品的Zeta电位以及纳米粒度，不需前处理，浓度动态范围达四个数量级。现场讨论　　另外，讲座会还特设了颗粒分析技术问答环节，参会者积极讨论，增强了仪器用户与厂商专家的互动，取得了良好的效果。清华大学环境学院高工郭玉凤女士(上图中间位置)，在讲座上积极参与讨论，对整个讲座的用户交流起到了积极的推动作用。贝克曼库尔特高层与参会用户合影留念　　附录：　　http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100336/　　http://www.beckmancoulter.com.cn/