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常言道“工欲善其事,必先利其器”,干式恒溫儀科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展離不開(kāi)專業(yè)工具,當(dāng)然也包括分析儀器。2018年6月16日,在西安召開(kāi)的中國(guó)化學(xué)會(huì)第十三屆全國(guó)分析化學(xué)年會(huì)上,16位學(xué)者帶來(lái)精彩報(bào)告,介紹課題組在分析儀器和裝置研發(fā)的最新成果。數(shù)字微流控(DMF)是一種基于微電極陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)離散液滴精確控制包括產(chǎn)生、移動(dòng)、分裂、混合等操作的新型液滴操作技術(shù),具有低成本、易加工、易集成、并行性高和全自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)高通量、高靈敏地檢測(cè)單細(xì)胞內(nèi)低至單拷貝的DNA,RNA和蛋白質(zhì),課題組發(fā)展了瓊脂糖液滴高通量單細(xì)胞RNA反轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增等技術(shù),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模單細(xì)胞基因表達(dá)分析。課題組還發(fā)展了基于液滴微流控的多肽篩選方法,實(shí)現(xiàn)了特異性多肽的高通量和集成化快速篩選。光散射是光子與不均勻介質(zhì)發(fā)生諸如碰撞等作用時(shí)偏離原來(lái)的傳播方向而向四面八方散開(kāi)的自然現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)多個(gè)課題組開(kāi)展了一系列優(yōu)秀的研究工作,通過(guò)引入相干光譜技術(shù)檢測(cè)散射光信號(hào)、搭建超靈敏的流式細(xì)胞儀、暗場(chǎng)散射技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高單靈敏分析。未來(lái),通過(guò)引入計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和物理光學(xué)技術(shù),結(jié)合納米光學(xué)探針的開(kāi)發(fā),干式恒溫儀人們會(huì)開(kāi)發(fā)智能化、智慧化的超高靈敏的光散射信號(hào)檢測(cè)儀器。結(jié)合超高靈敏度的光散射顆粒計(jì)數(shù)器,光散射技術(shù)在環(huán)境和臨床生物顆粒中將擁有更廣泛的應(yīng)用。針對(duì)生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、納米科技、食品安全、能源材料等領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的單粒子水平納米顆粒表征需求,課題組首創(chuàng)性地結(jié)合瑞利散射和鞘流單分子熒光檢測(cè)技術(shù),研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米流式檢測(cè)裝置(NanoFCM),將二氧化硅納米顆粒、病毒、細(xì)胞外囊泡的單顆粒散射檢測(cè)下限推進(jìn)到24 nm、27 nm和40 nm,較傳統(tǒng)流式細(xì)胞儀的散射檢測(cè)靈敏度提升4-6個(gè)數(shù)量級(jí)。NanoFCM可對(duì)單個(gè)納米顆粒的散射和多色熒光信號(hào)進(jìn)行同時(shí)檢測(cè),實(shí)現(xiàn)顆粒粒徑、濃度和多種生化性狀的定量表征,粒徑分辨率媲美透射電鏡。成果得到全球頂尖研究機(jī)構(gòu)和高科技公司認(rèn)可,開(kāi)始試用與合作。分析儀器的便攜化、小型化、多樣化已成為當(dāng)今分析儀器科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與潮流。在國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)資金的資助下,課題組開(kāi)展了LIBS相關(guān)研究,同時(shí)開(kāi)展了基于激光光譜的儀器研發(fā)工作。目前,已成功研發(fā)出臺(tái)式、便攜式和手持式LIBS儀器,并創(chuàng)造性地將LIBS技術(shù)和拉曼技術(shù)結(jié)合在一起,研發(fā)出可以同時(shí)獲取樣品分子信息和元素信息的LIBRAS儀器,可用于元素形態(tài)分析和化學(xué)物質(zhì)的成分鑒別及液體中重金屬的直接分析。課題組還對(duì)多種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器的研發(fā)與應(yīng)用展開(kāi)研究,并開(kāi)發(fā)出了MIPDI、MFGDP、MPP等多種新型常壓解吸質(zhì)譜離子源。課題組提出蛋白質(zhì)電泳滴定理論與芯片技術(shù),解決了蛋白質(zhì)表面殘基滴定分析,乳品蛋白含量滴定芯片技術(shù),乳品食品以次充好的定量分析問(wèn)題。與經(jīng)典的凱氏定氮相比,電泳滴定芯片技術(shù)具有簡(jiǎn)單、快速、低耗等優(yōu)點(diǎn),尤其是有抗三聚氰胺等非蛋白氮干擾的作用。此外,課題組還提出了酶催化-電泳滴定多參數(shù)分析模型、理論和芯片技術(shù),通過(guò)在線酶反應(yīng)-電泳滴定偶聯(lián)芯片模型發(fā)展相關(guān)理論,將該方法用于臨床實(shí)際樣本的分析,結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法一致。樣品前處理裝置獨(dú)立于分析儀器,使樣品前處理和分析檢測(cè)變成兩獨(dú)立的過(guò)程,并以離線模式手工操作,嚴(yán)重影響了分析速度和分析結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度。課題組針對(duì)復(fù)雜體系分析中存在的樣品前處理瓶頸問(wèn)題,開(kāi)展了多功能在線樣品前處理聯(lián)用系統(tǒng)的研制。設(shè)計(jì)研制在線預(yù)處理、在線富集、在線檢測(cè)的通用接口裝置;篩選和制備新型樣品前處理介質(zhì),研制在線富集裝置;結(jié)合色譜及光譜檢測(cè)技術(shù),構(gòu)建了在線樣品前處理聯(lián)用系統(tǒng);發(fā)展了系列生物、環(huán)境、食品和醫(yī)藥等復(fù)雜樣品中痕量組分及其代謝物的在線分析方法。