基于大科学装置的空间金属组学和单细胞/单颗粒金属组学

金属组学是综合研究生命体内（(特别是细胞内）)自由或络合的全部金属原子的分布、含量、化学种态及其功能的一门学科,而大科学装置为金属组学研究提供了强有力的工具。本综述本文首先介绍了金属组学发展简史,然后介绍了基于大科学装置的同步辐射技术、中子技术、质子技术及缪子技术等,最后概述了基于大科学装置的空间金属组学、单细胞/单颗粒金属组学的应用示例。基于大科学装置的中子活化技术（NAA）NAA、X-射线荧光光谱（XRF）以及质子激发X射线谱（PIXE ）等技术是开展非原位空间金属组学研究的有力手段,而XRF、PIXE以及缪子X射线荧光谱（MXA）为开展原位空间金属组学提供了有力工具,特别是基于XRF的技术,其空间分辨率可低至10 nm级别,是开展原位单细胞/单颗粒金属组学的利器。 新一代同步辐射光源、质子源及缪子源将为空间金属组学、特别是时空金属组学研究提供更强有力工具。     

金属组学：高通量分析技术进展与展望

金属组学是系统研究一种细胞、组织或完整生物体内全部金属原子的分布、含量、化学种态及其功能的新兴综合学科,它的提出受到人们越来越多的关注。本文综述了金属组学的研究方法,并对各种方法的特点和局限性做了比较说明．ICP-MS与NAA技术可实现多元素同时定量分析,同步辐射微束CT及μRF,EDX,PIXE,SIMS及LA-ICP—MS亦可实现金属组分布研究．金属组学研究目前正处于发展初期,仍有许多困难特别是分析仪器及方法方面的问题有待解决．已有的金属组形态及结构分析工作大多数采用的是较低效率的分析方法,一些正在发展中的关键技术平台,如HTXAS可真正实现高通量的形态或结构分析．此外,生物信息学有望成为金属组学研究的重要工具之一．     

金属组学在急性心肌梗死早期诊断的应用

为探讨急性心肌梗死(AMI)患者血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量变化,并研究其与心肌梗死患者之间的关系。选取2022年5月至2023年2月收治的AMI患者37例,同时选取健康体检者35例作为对照组。依据入院时或体检时收集的抽血样本进行临床生化分析,比较两组间血清K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺含量,采用判别方程、主成分分析法(PCA),判断分析哪种金属离子对于心肌梗死的诊断价值大。结果表明,AMI患者的血清中Ca²⁺和Fe²⁺含量低于健康对照组,差异具有统计学意义。基于血钙、铁水平两组具有显著性差异,以它们为基础进行判别分析,获得判别函数式。将血清中K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺     

金属组学：研究生命体系中金属离子的前沿交叉学科

金属组学是一门新兴的前沿交叉学科,是对若干涉及金属相关生命过程的分子机制以及对细胞与组织内全部金属离子和金属配合物进行综合研究的学科．在金属组学中,生命体系中所有的金属蛋白质、金属酶以及其他含金属的生物分子统称为金属组,这个概念与基因组学中的基因组和蛋白质组学中的蛋白质组相类似．本文对金属组学中涉及的若干概念进行阐述,并将着重介绍金属组学中的研究技术和方法,特别是“组和技术”,即把一种高分辨率分离技术如凝胶电泳／激光切除、色谱或者毛细管电泳与一项高灵敏度检测方法,如电感耦合等离子体质谱、电喷雾电离质谱、基质辅助激光解吸附质谱或者X射线荧光／吸收光谱联合起来．并重点分析了这些方法的优缺点以及在分离鉴别金属蛋白、磷酸化蛋白以及硒蛋白、确定金属蛋白的结构与功能的关系和医药中的金属药物活性抗药性方面的研究中的应用．     

金属组学在肝癌诊断及治疗中的应用

金属组学与医学的交叉结合为疾病的诊断及治疗提供了新的研究方向。以肝癌为例,首先介绍了金属组学在肝癌诊断中的应用,包括常用的检测设备和诊断方法;最后介绍了金属组学在肝癌治疗中的应用,除了传统的铂类药物,还发展了钒复合物、钌复合物及砷类药物。金属组学除了用于肝癌的诊断和治疗,也可以预测疗效,如血清Zn与Fe含量的上升,Cu含量下降,提示预后较好。随着新技术的不断发展,金属组学将会在肝癌的诊断及治疗中发挥更大的价值。     

代谢组学分析技术及数据处理技术

用于代谢组学数据获取的分析技术主要包括NMR、FT-IR、MS及其与色谱等联用技术.这些分析手段正在使代谢组学产生海量数据.处理、分析和管理这些数据需要专门的数学、统计和信息学知识和工具.主要综述了代谢组学中所采用的分析手段、由其所获取的多维代谢组学原始数据的处理方法,代谢组学所采用的数据标准及数据库技术、统计分析方法,以及相关方面的发展需求.     

代谢组学的整合化发展及其新进展

代谢组学迅猛发展,自身特点及科研使命决定了其整合化的必然趋势.近年来,代谢组学经历了内部整合(包括:检测技术整合、多样本整合分析、数据处理方法整合)以及外部整合(代谢组学与其它组学的整合分析).整合化发展增强了代谢组学在其应用领域的科学创新性与说服力.本文综述了代谢组学的整合化及其最新研究进展,并展望了其应用前景.     

代谢组学中的分离分析科学*

代谢组学从概念的提出到现在已经有十多年的时间,它已被广泛应用于药物开发、疾病、微生物和植物等生命科学各个领域的研究,成为系统生物学不可或缺的一部分。代谢组学关注生物体系新陈代谢网络下游的小分子,分离分析科学是代谢组学技术平台的重要组成部分,与其它分析化学技术共同肩负着生物样本中代谢物全组分定性、定量的重任。本文结合我们研究组的工作,主要介绍气相色谱、液相色谱以及毛细管电泳等分离分析技术在代谢组中的应用和进展,以期对读者有所启迪。     

细菌介导重金属转化过程及金属组学研究方法

重金属污染依然是我国严重的环境问题之一。在重金属胁迫下,微生物可通过复杂的过程,对重金属进行转化,降低重金属的毒性,其中转化涉及的分子机制广受关注。目前,在上述机制相关研究中,对转化过程中重金属的衡量多局限于总量的测定,而对其赋存形态的研究不足,导致难以取得有效进展。对细菌介导重金属的转化过程及金属在其中的赋存形态进行综述,探讨了金属组学研究方法在其中的应用,重点针对重金属的颗粒态与蛋白质结合态进行分析、表征和鉴定,为微生物介导重金属的转化研究提供新视角。     

基于质谱分析的代谢组学研究进展

质谱分析技术是代谢组学研究的重要技术之一。该文通过近5年来的文献分析,对基于质谱分析的代谢组学研究方法的新进展,包括样品前处理方法、分析检测方法、数据处理方法等,以及近年来代谢组学在疾病诊断、药物研发、营养学、毒理学、运动医学等领域的应用进展,进行了较全面的综述,并对未来的发展趋势进行了展望。     

分析化学进展

随着纳米材料、膜材料、有机功能材料、离子液体,以及光电技术、计算机科学的发展,分析化学在色谱、质谱、光谱、电分析等各分支领域都取得了重要进展。当然,分析化学的发展也有力地推动了我国的生命科学、材料科学、医学、生态与环境化学、矿产、食品安全等许多领域和学科的发展和进步。近年来,我国分析化学学科在与生命科学的学科交叉研究十分活跃,主要集中在蛋白质组学、代谢组学、金属组学中的新分析方法和新分析技术,例如纳米生物技术、生物传感器、微流控系统与芯片技术等,取得了一大批重要的研究成果。此外,针对食品安全、生态环境监测、药品检测、流行疾病应急响应等人们关注的热点开发了许多新的实用技术与方法;在大中型分析仪器的研发方面也取得喜人的进步。共引用97篇参考文献。     

Immunoextraction of zinc proteins from human plasma using chicken yolk antibodies immobilized onto paramagnetic particles and their electrophoretic analysis

Zinc(II) as the only transition metal lacking redox activity is an essential part of approximately 10% proteins as a cofactor of these proteins. Considering the fact that there are numerous zinc(II) containing proteins, proteomics and metallomics studies aimed on them require accurate methods for preparation of real biological samples prior to their subsequent analysis using 2DE and MS. For this purpose, we suggested a new method based on chicken anti-zinc antibodies and magnetizable particles. Antibodies were covalently immobilized to the surface of paramagnetic beads activated with tosyl group. Binding of the antibody to the beads was confirmed by secondary anti-chicken antibody conjugated with horseradish peroxidase. The immunoextraction conditions, such as concentration of the beads (6-18 μg/mL of the sample), time of immunoextraction (6-34 min), pH and composition of the elution buffer, and time of extraction (48-300 s) were optimized. Subsequently, zinc proteins were extracted from human plasma and total concentration of zinc was monitored by electrochemical detection in the extracts. Under optimal conditions it was possible to monitor the proteins and zinc removal from the sample by chip CE, SDS-PAGE, and indirectly using electrochemistry.     

卤化银感光材料的现状和未来以及学会的作用

接着以前的几篇文章,作者从光吸收、潜影形成效率、最小潜影中心的尺寸以及材料储存期的稳定性角度,分析了卤化银感光材料已达到的性能现状.潜影形成的效率取决于由吸收的光子产生的量子产率、敏化中心对电子的俘获和光电子与正空穴间的复合.可以肯定,感光材料的性能提高尚有很大的余地.依据上述的考察及其与静态数字照相的比较,可预测未来世界的卤化银感光材料生产的发展会趋缓.有一点应清楚,感光科学与技术彼此间已互动促进了许多年,生产出了高精细、高复杂的感光材料,此类科学与技术不是一些后来者能轻而易举超越的,而且它们所取得的各项进展无不依赖于感光科学和技术学会的种种活动.     

梯形交变加载作用下聚碳酸酯的应变与寿命

对聚碳酸酯在交变 持久载荷复合作用下应变与寿命研究表明 ,其疲劳 蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似 .加载时间周期越短和交变载荷变化越频繁 ,普弹应变阶段的斜率和应变越小 ,进入延迟弹性变形的平台应变阶段越早 .随每一次循环中的最大载荷加载保持时间延长 ,聚碳酸酯断裂寿命减小 .以最大载荷为恒载荷一直加载的纯蠕变曲线 ,平台最高 ,断裂时间最早 .而最大载荷加载作用时间为 0的纯疲劳曲线 ,平台最低 ,断裂时间最迟 .在交变 持久载荷复合作用下聚碳酸酯存在疲劳和蠕变的交互损伤 ,其断裂寿命N Nf 和 ∑t tr比纯疲劳或纯蠕变的断裂寿命低 ;断裂寿命减小 .并且 ,疲劳 蠕变的交互损伤程度与温度密切相关 .聚碳酸酯在较低温度的疲劳 蠕变交互损伤作用大于较高温度的交互损伤作用 .随温度升高 ,疲劳 蠕变断裂寿命下降是疲劳和蠕变各自的单独损伤增加所致     

Analytical approach to the metallomic of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) liver tissue by SRXRF and FAAS after 2D-PAGE separation: Preliminary results

An investigation was made into calcium, iron and zinc in protein spots in samples of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) liver tissue obtained after protein separation by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) and subsequent qualitative and quantitative evaluation by synchrotron radiation X-ray fluorescence (SRXRF) and Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS). An analysis of the fluorescence spectra indicated the presence of calcium, iron and zinc in 12, 6 and 8 liver protein spots, respectively. The metal ions found were distributed mainly in proteins with a molar mass of less than 40.00 kDa and more than 12.00 kDa, with pI in the range of 4.70-9.40. The only exception was a spot presenting protein with a molar mass of 10.10 kDa. In addition to calcium, iron and zinc, sulfur and phosphorus - which are non-metals that may be part of the protein structure, were also detected. After microwave-assisted acid mineralization of the proteins spots, a FAAS estimation of the concentration of calcium, iron and zinc ions bound to these proteins indicated a range of 1.08-5.80 mg g⁻¹, 2.02-8.03 mg g⁻¹ and 1.60-8.55 mg g⁻¹, respectively.     

Applications of metathesis in heterogeneous catalysis and separation sciences

During the last 15 years, the area of well-defined metathesis initiator systems was characterized by almost dramatic improvements in terms of initiator activity, stability, and selectivity. In due consequence, control over polymer properties increased and metathesis-based polymerization techniques (in particular ring-opening metathesis polymerization, ROMP) have been adapted for materials science purposes. Quite recently, metathesis-based supports have entered the fields of heterogeneous catalysis as well as separation and life sciences. In this review, both the synthesis and properties of metathesis-based well-defined catalytic supports and separations systems shall be summarized. Special consideration will be given to the particular structural features that have been made possible using ROMP.     

Speciation of mercury in salmon egg cell cytoplasm in relation with metallomics research

Speciation of mercury in salmon egg cell cytoplasm was investigated by surfactant-mediated high-performance liquid chromatography/inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC/ICP-MS), where an ODS (octadecylsilica) column coated with a bile acid derivative, CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)-dimethylammonio]-1-propane sulfonate), was used for species separation. Prior to the speciation analysis, total Hg in the cell cytoplasm was determined by ICP-MS at m/z 202 in a flow injection mode. For the precise measurement, salmon egg cell cytoplasm was diluted five-fold with 0.1 M Tris (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)-HNO₃ buffer solution, and the standard addition method was employed. Thus, the total concentration of Hg in cell cytoplasm was estimated to be 12.4 ng g⁻¹ on the wet weight basis. Next, the cell cytoplasm diluted five-fold with 0.1 M Tris-HNO₃ buffer solution was analyzed by surfactant-mediated HPLC with the dual detection system of a UV absorption detector and an ICP-MS instrument. Two peaks corresponding to some proteins and small molecules were mainly observed in those chromatograms. When salmon egg cell cytoplasm was diluted five-fold with 0.01 M Tris buffer solution or pure water, some precipitates appeared probably because of precipitation of hydrophobic proteins in cytoplasm. After the precipitates were eliminated with a membrane filter, the filtrate was subjected to the analysis by surfactant-mediated HPLC/UV/ICP-MS. As a result, the peaks for small molecular species of Hg were clearly observed at the retention time near 4.0 min (corresponding to low-molecular weight zone) in the chromatograms with UV absorption detection as well as with Hg- and S-specific ICP-MS detections. The small molecule bound with Hg was identified as cysteine through the cysteine-spiked experiment. In addition, the protein fraction on the chromatogram obtained by using the CHAPS-coated ODS column was further analyzed by SEC (size exclusion chromatography). Consequently, several protein peaks with molecular weight of 300, 50 and 12 kDa were observed in all the detections of UV absorption, Hg and Se, although two peaks among them were coincident in the case of S. These results indicate that Hg in salmon egg cell cytoplasm binds with proteins containing selenocysteine and/or cysteine residues in proteins.     

基于同步辐射X射线荧光光谱与一维卷积神经网络的癌症筛查方法

癌症是全球范围内引起高发病率与高死亡率的疾病之一。现有癌症检测方法耗时、昂贵、专业人员依赖性强,开发一种无损、快速筛查方法非常重要。在前期工作基础上,发展了基于同步辐射X射线荧光光谱技术(SRXRF)与深度学习技术结合的一种非靶标金属组学方法筛查癌症患者。首先,分析控制组与癌症组共269份血清样本的SRXRF谱线,得到Ca、Mn、Zn、Ge、Br在两类人群中具有代表性差异,可以作为癌症筛查的标志物;其次,对于平均光谱进行归一化(Normalization)、迭代自适应加权惩罚最小二乘法(airPLS)、Savitzky-Golay平滑(SG)、标准正态变换(SNV)的预处理,并建立偏最小二乘判别分析(PLSDA)、K近邻法(KNN)、软独立建模分类法(SIMCA)的化学计量学模型,三种模型对癌症筛查的最优准确率分别为89.89%、93.26%、90.95%;最后,基于像素级光谱,搭建三种一维卷积神经网络(1DCNN)模型,三种模型准确率分别为93.56%、95.24%、93.27%,相对于化学计量学模型均有所提高,增加卷积层的数量有助于数据特征提取,模型准确率提高了1.68%。将三种模...     

新型荧光物质——量子点在生命科学领域的应用研究进展

半导体荧光量子点因其特有的荧光性质而成为生命科学领域生物标记材料研究的前沿内容。本文综述了高荧光效率量子点的各种制备方法以及在生命科学领域应用的研究进展。     

大鼠尿液中壬基酚的代谢轮廓

运用代谢组学方法研究了壬基酚对大鼠尿液代谢的影响, 通过高效液相色谱-飞行时间质谱技术建立了大鼠尿样的代谢指纹图谱, 用主成分分析法分析给药组与对照组代谢物指纹图谱的差异, 通过t检验选取潜在的生物标志物及效应标志物, 并结合代谢物数据库检索对其进行鉴定. 结果表明, 壬基酚给药后, 尿液中含量变化显著的成分苯基葡萄糖苷酸、L-高半胱氨酸、3-硝基丙酸、肌酸酐、左旋肉碱及5-羟色胺等构成了大鼠尿液代谢的轮廓, 它们在生物体内的变化可能对生殖系统、免疫系统、神经系统及脂肪的代谢造成一定的影响, 从代谢的角度解释了环境雌激素壬基酚对生物体的危害, 为毒理学研究提供了依据.