分子束

分子诊断与治疗是当代医学发展的必然 　　纵观医学诊断和治疗学科的发展历程，正是由于包括物理学、化学、免疫学、分子生物学等学科在内的一个个犹如星斗般灿烂的重大发现和发明，才使得医学诊断与治疗学科与时俱进，不断丰富、发展与完善。　 　　分子诊断学发展历程 　　以DNA双螺旋结构的模型提出为标志，分子生物学在半个多世纪的发展历程中，尽显了风流与辉煌! 　　分子生物学不仅吸引了世界上一大批有志于认识生命本质的科学家和临床医生投入其中，用生命与智慧创造出医学发展史上瀑布般的学术成就，彻底改变了诊断与治疗的传统观念，而且分子生物学领域越来越多的发明和成果正在各类临床疾病的诊断与治疗方面得到应用并极大地推动了临床医学的研究和发展。 　　与此同时，分子诊断与治疗作为检验医学与临床医学研究和应用的一个专业领域，也有了长足的发展。分子诊断与分子治疗已经作为独立的学科正式登上医学科学的历史舞台。 　　什么是分子诊断? 　　分子诊断(molecular diagnosis)狭义上是指基于核酸的诊断(nucleic acid-based diagnosis)，即对各种DNA和/或RNA样本的病原性突变的检测以便实现对疾病的检测和诊断。 　　随着第一张人类基因组测序图以及随后的其他生物基因组测序图的发表，分子诊断学已进入了一个有着空前机会和挑战的新时代。 　　而在后基因组时代，随着蛋白质组学研究的实施，功能基因组及其相关的表达产物与疾病联系的谜团被破解，分子诊断又赋予了新的外延：分子诊断的对象包括基因及其相关的表达产物：生物大分子。 　　在广义上包括基因治疗和生物治疗以及针对某些信号转导分子的分子靶向治疗。在过去的几十年里，在治疗包括某些遗传性免疫缺陷尤其是肿瘤性疾病方面显示了独特的效果。　 　　分子诊断在大健康产业链中的位置 　　蛋白质组学的发展，成为分子诊断的一个必不可少的工具。比如，与癌变相关的DNA、RNA、蛋白质、染色体以及细胞变化谱等将会逐渐被人们所认识，将会出现与肿瘤发生、发展相关的基因突变谱、基因甲基化谱、基因多肽谱、基因表达谱、体液蛋白质(或其他化学成分谱)、染色体谱以及细胞和组织器官的分子影像谱图等。这些变化谱将会成为肿瘤标志谱，更准确地用于指导肿瘤的预防、诊断和治疗。 　　分子诊断是当前的一种临床实际 　　从Kan及其同事首次应用DNA杂交实现&alpha -地中海贫血的产前诊断，到Saiki发明PCR技术特别是实时荧光定量PCR的应用，再到高通量自动化的生物芯片技术以及变性高效液相层析、SNP分析等技术的应用 　　从利用分子杂交、PCR等单一技术和定性诊断发展到多项技术的联合应用和半定量、定量和多基因病分子诊断，再到基因表达产物的生物大分子的诊断 　　从治疗性诊断，发展到针对高危人群进行疾病基因或疾病相关基因的筛查和预防性分析评价。 　　分子诊断正处于学科发展的黄金时代 　　随着分子生物学理论和技术的继续发展，分子诊断还将出现更加辉煌的明天。 　　与此同时，分子治疗(molecular therapy)的发展则得益于DNA体外重组技术和淋巴细胞杂交瘤两大技术的问世。基因治疗作为一项全新的疾病治疗手段，近20年来发展迅速，人类基因组计划的实施和人类全部染色体的解密，不仅使人类更加清楚地了解自身，而且为基因诊断和基因治疗的研究奠定了基础。基因扩增技术，基因修饰技术，基因克隆技术，基因芯片技术，基因治疗技术，以及新型表达载体等新技术新方法的不断涌现促进了分子治疗学科的发展。 　　随着对肿瘤发生发展分子机制的深入研究，包括基因治疗在内的生物治疗已经成为肿瘤综合治疗中的第四种模式。生物治疗是以现代分子生物学、细胞生物学和分子免疫学等前沿科学为基础，强调肿瘤发生发展和转归的分子基础和治疗的针对性、特异性(靶向性)和有效性，针对CD分子、膜受体信号传导、基因转导、血管形成等靶位，设计相应药物(单抗或小分子等)、病毒或细胞，用于肿瘤的防治。针对CD分子、膜受体信号传导、基因转导、血管形成等靶位，目前应用比较广泛的是细胞因子治疗、酪氨酸激酶受体的分子靶向治疗、单克隆抗体标记放射性核素治疗。 　　肿瘤生物化疗(biochemotherapy)是生物治疗和化学治疗联合应用于肿瘤治疗的全新综合治疗模式，是根据肿瘤的病理类型、临床分期、发生部位和发展趋势，结合病人的全身情况和分子生物学行为，有计划地联合应用化疗药物和生物制剂进行治疗。 　　基因治疗在肿瘤治疗中有着广泛的前景。将外源目的基因导入人体靶细胞或组织以取代有缺陷的基因，通过其正常表达，以达到防治肿瘤的目的。肿瘤基因治疗基本策略主要有以下几种方式：基因替代、基因修饰、基因添加、基因补充、基因封闭等。根据功能基因导入方式不同分为体内基因治疗和体外基因治疗。常用病毒作为运送基因的载体，目前已有基因转导P53(如AV-P53)、基 因转导的DC(如AAV-BA46-DC)、基因转导的TIL(IL-2、TNF-&alpha )等用于各期临床研究。 　　RNA干扰技术也是基因治疗的重大突破。通过向体内注入微小RNA片段，会干扰生物体本身的RNA&ldquo 信使&rdquo 功能，导致相应蛋白质无法合成，从而&ldquo 关闭&rdquo 特定基因，采用RNA干扰技术直接从源头上使致病基因&ldquo 沉默&rdquo ，因此能更有效地治疗某些疾病。 　　正是当代一系列科学技术的成就，使得分子诊断与分子治疗学科不断发展与进步，而分子诊断与分子治疗则是当代医学发展的必然。 　　中国分子诊断市场前景广阔，增速为全球两倍 　　分子诊断市场是近年来临床诊断领域发展的热点，全球分子诊断市场发展速度达到10%以上，而中国分子诊断市场每年增速超过20%，为全球的两倍，为技术创新和应用带来了许多发展机会。 　　目前，分子诊断产品的应用在临床各科如肿瘤、感染、遗传等占到70%以上，其次是体检中心、技术服务中心、第三方检测机构及微生物快速检测市场等方面。 　　中国工程院院士、中国医学科学院副院长詹启敏教授称，&ldquo 国内从政府层面的医疗管理到科技创新领域都非常重视分子诊断技术的应用和普及。&rdquo 传统医学的发展在包括诊断治疗手段、提升有效诊断率、进行有效的预防、疾病预警以及降低发病率等方面都遇到瓶颈，亟待打破。 　　&ldquo 要做好转化医学，做好个性化治疗，就要把重点放在预防预测，不要等到疾病发展到中晚期才做，这是引导疾病治疗关口前移。同时，还要重心下移，把工作重点放到农村和社区，这几个方面的工作都需要有很好的手段和技术平台来支撑，而分子诊断在这些环节里扮演了非常重要的角色。&rdquo 詹启敏院士强调。 　　从国家战略层面看，国务院新列出的七个战略新兴产业，生物医药就是其中一块，在这个产业里面，分子诊断又是非常重要的内容。 　　据介绍，从&ldquo 十一五&rdquo 开始，国家自然科学基金有寻找疾病发生发展过程中的一些分子靶标研究 国家973重大项目中，结合高发疾病进行的临床研究，为分子诊断提供了创新性的成果。863计划则着重于分子诊断成果的应用到临床的一些技术，把分子诊断结合疾病的预防以及个性化治疗作为很重要的发展内容。此外，还有国家卫生与计划生育委员会的行业基金、国家重大专项等运用性和推广性计划，很多内容都和分子诊断的技术创新相关。 　　詹启敏院士认为，豪洛捷是国际领先的分子诊断技术平台研发生产企业，而苏州科贝生物专注于分子诊断技术平台的搭建，承担了多项国家级科研课题，如国家863项目等，拥有自主知识产权。双方的合作，不仅能够引进国际最先进的分子诊断技术，同时，在国内的推广应用上将更加利于本土化。 　　使用标准将在近期出台 　　来自国家卫生与计划生育委员会临床检验中心副主任李金明告诉科技日报记者，百姓在医疗机构看病时，医生都会对病人先进行若干的检查，为临床评估患者疾病风险及确诊提供重要的信息，有助于医师判定既定患者的治疗方案或护理的适用度，也是医保的重要组成部分。 　　以前分子诊断主要是针对传染病的检测，而现在随着个性化技术的发展，拓展的领域涉及到病理科、药剂科还有相关的研究科室，如内科，外科，妇产科等等。李金明副主任表示，国内主管机构正在对临床分子诊断的规范化起草指导原则和指南，希望以明确的管理办法和规则，推进市场的有序发展。分子诊断技术平台的使用标准也将在近期出台。 　　跨国合作看好本土化应用 　　此次豪洛捷与苏州科贝生物的战略合作被普遍看好。詹启敏院士认为，无论是主管部门还是专家，都乐于见到并支持这一国际化合作，相信双方能找到较好的模式，以产生更为积极的效果。李金明副主任希望通过国际先进平台的引进，促使国内相关的技术标准能够与国际接轨。 　　豪洛捷公司副总裁刘釜均告诉科技日报记者，豪洛捷是一家提供医疗仪器和检测系统的上市公司，市值在57亿美元，其分子诊断核心技术曾荣获了2004年美国国家技术奖。公司的产品重点主要在于疾病诊断，血液筛查，并确保移植兼容性，以通过早期检查筛查，提高早期诊断和微创治疗水平，达到及时挽救生命的目标。 　　一家跨国企业要想更好地为中国的医疗市场服务，就一定要接地气，真正了解这个市场，了解政策法规，包括市场运作，做到一个强强联合的经典模式。&ldquo 我们最终决定和科贝生物联合是经过慎重考虑的，原因有两个。一是科贝生物背靠北京的国家级研发机构，可以极大地缩短从科研到商业应用的周期。其二，科贝生物拥有独立的第三方检测资质，其商业运作也非常完善，在医院和医疗系统也具有强大的资源，&rdquo 刘釜均说。他希望豪洛捷以先进的分子诊断自动化平台和科贝生物共同进行新的本土化应用开发，把中国的分子诊断事业推向一个新的高峰。 　　苏州科贝生物总裁姬云认为，该项目是&ldquo 并驾齐驱&rdquo 商业合作模式的一种尝试。一方面是可进行具有自主知识产权产品的研发，另外则要加强国际合作，更快地把国外已经成熟的技术平台、仪器设备和成果向国内进行推广。 　　他说，&ldquo 科学研究没有国界。我们在医药方面的总体水平目前离欧美等发达国家还有一定差距。但是，中国是临床需求大国，目前正在向强国迈进，科贝生物非常熟悉国内医院和公众对分子诊断技术的需求，双方的合作将不仅是各自公司的发展，更多的将把医疗的新成果普惠于广大老百姓和患者。而引进更为先进技术，求得共同发展，更是我们长期的发展目标。&rdquo 　　国际巨头公司与国内领先企业的合作，将促成国内分子诊断行业接足地气、强化本土化应用，广泛普及和推广这一新兴科技。

第19届全国分子光谱学术报告会圆满结束 2016年10月27-30日，第十九届全国分子光谱学学术会议暨2016年光谱年会在福州召开，会议由中国光学学会和中国化学会主办，中国科学院福建物质结构研究所、福州大学和闽江学院联合承办。经过充分的交流和学习，10月30日，大会迎来了闭幕式。Avantes China很荣幸参与了这次分子光谱学的盛会，本次会议是举办这么多届以来，人数多的一次，也是仪器商来得多的一次。Avantes China在本次会议上向各位参会人员隆重介绍了我们的以下产品：红外光谱仪、拉曼、微区拉曼、DOAS大气环境监测，主要面向制药，食品，环境 ，能源，农业，工业在线等。我们的产品也可以提供多种其他方面的应用，欢迎您前来指导，我们会为您提供全面的光学体验！

五十年前的今天(1969年7月20日)美国宇宙飞船“阿波罗11”号登上了月球，首次实现了人类登上月球的梦想。宇航员阿姆斯特朗成为了第一个踏上月球的宇航员，并说出了流传于世的名言“这是我个人的一小步，但却是全人类的一大步。”　　几年前在一套科学家传记丛书的扉页上看到两句话：“一切进步都是空间的拓展”“一切节约都是时间的延长”。这两句话我记忆深刻，尤其是第一句话，似乎能够在感性上理解和接纳，但又感觉很绝对，较难把握基本点。后一句话相对容易理解，因为马克思说过“一切节省，归根到底都归结为时间的节省”，本人从事的与分子光谱相关的科研和应用工作，也大都是以节约分析时间、提高分析效率、获得经济效益为主要目的。近一段时间，通过一些学术文献和新闻报道的研读和思考，对这两句话有了一些感悟，尤其对空间拓展的认识，有了一定的提高。应仪器信息网的编辑老师约稿，整理出来与同行们共同探讨。既然是认识和体会，尤其是这一领域涉及的基础理论和知识面很宽，与工程实际联系很深，文中肯定有遗漏的内容和内涵，也肯定有不正确的表达，敬请师长和同行批评指正。　　1、在微观空间拓展中的应用进展　　先从垃圾分类中的废塑料说起。　　1972 年，Carpenter 在美国Florida 沿海首次发现了微塑料。随后，微塑料在全球各地的水、沉积物、生物体中不断被检出，尤其是在人类生产活动密集的港口及河流入海口、海岸带等地区。　　2004年，英国科学家在Science上发表了关于海洋水体和沉积物中塑料碎片的论文。“微塑料”这个名词就渐渐的进入了人们的视野。直径小于 5mm 的塑料、纤维、或薄膜被定义为微塑料。　　2018年1月26日 新华社报道，正在“雪龙”号上执行大洋科考任务的中国第34次南极科考队近日在南极戴维斯海采集的海水微样本中，利用“傅立叶变换显微红外光谱仪”进行分析鉴定，最终确认样本中的两个肉眼可见蓝色片状物为聚丙烯微塑料。　　2018年9月5日，央视新闻报导，我国载人潜水器“蛟龙号”去年从大洋深处带回海洋生物，通过“傅立叶变换显微红外光谱仪”研究后发现，在4500米水深下生活的海洋生物体内检出微塑料，这些微塑料很可能是纤维状塑料绳。　　2018年10月23日，英国卫报报导，维也纳医学大学的研究团队通过“傅立叶变换红外显微成像技术”首次从人类粪便中检出塑料微粒，研究检验了8名参与者的粪便，参与者来自欧洲、日本和俄罗斯，所有检体内都含有塑料微粒，研究包含10个塑料检验项目，检体中发现多达9种，尺寸从50至500微米，最常见的是聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，平均每10克粪便中有20颗塑料微粒。　　2019年3月19日，媒体报道，国际非营利性新闻机构Orb Media和纽约州立大学弗里多尼亚分校的科学家对11个知名品牌的259瓶瓶装水进行了测试，发现几乎所有的瓶装水中都含有塑料微粒。　　上述微塑料的研究尺寸大都在20微米以上，因为受光衍射所限，传统的傅立叶变换显微红外光谱的空间分辨率在10微米左右。实际上，在自然界中，还存在很多微塑料其尺寸可达微米乃至纳米级，1微米到100纳米的塑料颗粒被称为亚微塑料，尺寸小于100纳米的被称为纳米塑料。很多研究表明，大多数微小的塑料颗粒具有微米和纳米级别的尺寸。　　目前共聚焦拉曼光谱可以实现亚微米级的化学成分分析，实际空间分辨率一般为1μm左右。2018年D Schymanski等人通过μ-Raman光谱对瓶装水中的微塑料分布进行了分析，得到了如图1所示的结果。尽管拉曼光谱可以实现较低的空间分辨率分析，但由于拉曼信号较弱，加上背景荧光较强，所以应用范围受到限制。图1 D Schymanski等人通过μ-Raman光谱分析瓶装水中微塑料的分布　　近十年来，激光器尤其是量子级联激光器 (QCL)的快速发展，显著提升了传统傅立叶变换红外显微成像技术。例如，已有商品化的激光红外成像系统将QCL与快速扫描光学元件相结合，仅需测量几个关键波长，即可实现大面积的高分辨率图像，从而节省时间和成本。在ATR模式下，可选择小至 0.1 微米的像素分辨率。例如，在制药领域，通过该系统可获得有关活性药物成分、赋形剂、多晶型、盐类和缺陷的有用信息，以便能够快速找出并解决药物开发过程中遇到的问题，保证不同生产批次之间具有良好的一致性。图2 AFM-IR纳米级红外光谱获取示意图　　纳米级红外光谱(Nano IR)则是一个里程碑式的技术突破，它通过利用原子力显微镜(AFM)与红外光谱联合的方式来表征物质，原子力显微镜的工作方式有点像唱片机针，它在材料表面上移动，并在提升和下降时测量最细微的表面特征。Nano IR可使红外光谱的空间分辨率突破了光学衍射极限，提高至10nm级别，典型的光学空间分辨率约为20 nm，在得到微区形貌、表面物理性能的基础上，进一步解析样品表面纳米尺度的化学信息。Nano IR目前主要有两种实现方式：一是基于光热诱导共振现象开发的原子力显微-红外光谱(AFM-IR)技术(见图2)，另一种是基于针尖近场散射的s-SNOM(Scattering-type scanning nearfield optical microscopy，s-SNOM)技术(见图3)。两种技术都能实现微区的光谱信号采集和成像，从而获得化学成分信息。图3 s-SNOM纳米傅里叶变换红外光谱仪的结构示意图　　AFM-IR纳米级红外技术主要依赖于样品的吸收系数ks，与针尖和样品的其他光学性质基本无光，因此该技术尤其适合具有较高热膨胀系数的软物质材料，例如高分子聚合物、复合材料、蛋白和细胞、纤维、多层膜结构、药物、锂电池等的纳米尺度的化学成分鉴定，组分分布及相分离结构，表界面化学分析和失效研究等方面。s-SNOM技术，其应用受到样品限制，只有对红外光有较强散射的样品才能得到信号，而且散射信号复杂，必须有模型进行修正，得到的红外光谱的波数也有漂移，使得结果的理解不够直接。但SNOM技术特别适用于硬质材料，特别是具有高反射率、高介电常数或强光学共振的材料。　　AFM除了与红外光谱联用以外，还可与其他光谱相结合，例如AFM与拉曼光谱仪联用的针尖增强拉曼散射(Tip-enhanced RamanScattering，TERS)光谱技术，目前最佳的光学空间分辨率可达0.5 nm，AFM与太赫兹光谱技术联用的散射式的近场太赫兹(Scattering-type Scanning Near-field THz Spectroscopy，S-SNTS)光谱技术，目前最佳光学空间分辨率为40nm。TERS、Nano-IR与S-SNTS三种技术的基本原理类似，都是依赖于探测在金属化探针针尖尖端形成的、与针尖曲率半径大小相当的纳米级增强光源与待测分子之间的相互作用，来获得纳米级的光学空间分辨率。　　F Huth等人将Nano-IR应用到对纳米尺度样品污染物的化学鉴定上，图4中显示的Si表面覆盖PMMA薄膜的横截面AFM成像图，其中AFM相位图显示在Si片和PMMA薄膜的界面存在一个100nm尺寸的污染物，使用Nano-FTIR在污染物中心获得的红外光谱清晰的揭示出了污染物的化学成分，与标准FTIR数据库中谱线进行比对，可以确定污染物为PDMS颗粒。图4 Nano-IR用于纳米级污染物的化学组成鉴别　　S Gamage等人利用纳米级红外光谱成像技术，揭示如艾滋病病毒(HIV)、埃博拉病毒及流感病毒等有包膜病毒(Enveloped viruses)在入侵宿主细胞前进行的关键性结构变化。他们发现了一种抗病毒化合物，能有效地阻止流感病毒在低pH值暴露期间进入宿主细胞，低pH值环境是病毒引起感染的最佳条件。该方法提供了关于包膜病毒如何攻击宿主的重要细节，以及预防这些病毒攻击的可能方法。　　我国科研人员也利用纳米级红外光谱技术开展了相关的研究工作。例如，唐福光等人利用纳米红外AFM-IR对高抗冲聚丙烯共聚物材料个三种不同微区组分进行分析，这些信息有助于理解聚合反应动力学与颗粒生长机理和催化剂的优化设计。史云胜等人通过纳米级红外光谱分析发现石墨平台表面具有非常有序的碳六元环结构，并且吸附的水分子最少。而石墨平台微结构的边缘由于悬键及微加工等原因是吸附水分子最多的位置，石墨基底由于微加工的破坏已经不具有碳六元环结构。这些信息明确了所处环境对石墨平台微结构不同位置的影响，为指导微机电器件的制备与应用提供了信息。韦鹏练等人应用纳米级红外技术研究了竹材纤维细胞壁的化学成分及其分布，观察到了木质素在细胞壁中具有团聚状的不均匀分布。　　此外，同步辐射(Synchrotrons)作为另一种新型的红外光源，具有光谱宽(10～10000 cm-1)、亮度高(比传统Globar光源高2～3个数量级) 、小发散角等特性，特别是其高亮度的特性十分适合开展红外显微光谱成像研究，对小样品或小样品区域的表征上具有传统红外光谱无法比拟的优势(见图5)。随着同步辐射红外显微光谱技术的发展，已经将研究的重点从组织层次的红外光谱成像扩展到细胞层次的红外光谱成像，并在近十年的研究中取得了可观的研究成果，对细胞的结构和功能研究中以及其他领域(文化遗产、考古学、地球和空间科学、化学和高分子科学等)不同材料的研究中都会逐步显示出了独特的作用。图5 同步辐射光源的纳米红外光谱(Synchrotron infrared nanospectroscopy，SINS)系统示意图图6 SINS用于研究催化剂颗粒上的N-杂环卡宾分子化学转化示意图　　例如，2017年C Y Wu等人在Nature上发文，他们使用基于同步辐射红外纳米光谱(Synchrotron-radiation-based infrared nanospectroscopy，SINS)，成功研究了结合在催化剂颗粒上的N-杂环卡宾分子的化学转化，空间分辨率达25nm。研究人员由此可以分辨具有不同活性的颗粒区域，结果表明，与颗粒顶部的平坦区域相比，包含低配位数金属原子的颗粒边缘的催化活性更高，能更有效催化结合在催化剂颗粒上的N-杂环卡宾分子中化学活性基团的氧化和还原(见图6)。　　光热诱导亚微米红外成像技术(Mid-infrared photothermal，MIP)采用AFM-IR光热技术的基本概念克服红外波长衍射极限的限制，具有亚微米级空间分辨率，空间分辨率可达500nm，可获得亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。该技术通过脉冲式中红外激光器照射样品表面，产生光热效应，被聚焦到样品上的可见光作为“探针”进行检测。MIP技术可在反射模式下进行样品测试，无需制备薄片，适用于厚样品，提高了样品测试效率，可用于环境、材料、生命等领域。现已有商品化的光热诱导亚微米红外成像仪，填补了传统红外光谱显微镜和纳米红外光谱之间的空白，该产品还可实现红外和拉曼分析的一体化，共同检测有机、无机组分，可大大拓展该技术的应用领域。　　亚微米级和纳米级红外光谱在很大程度上可以解决横向空间分辨率的测试问题，但物质尤其是生物组织对于紫外、近红外和中红外波段的光波均是强散射媒质，光波在其中传播的平均自由程仅约为1mm，超出这个极限以后，光散射将干扰光波的传播路径，致使其无法有效聚焦。由于这一限制，光学成像方法通常只能应用于浅层成像，当成像深度超过1mm以后，光学成像的空间分辨率会严重下降，大约仅为成像深度的1/3。因此，传统的光学成像方法难以实现对深层组织非浸入原位成像。声学检测方法可以有效地获取深层组织的高空间分辨率图像，因为在相同的传播距离下，声波的散射强度要比光波小两到三个数量级，故相比于光波，声波可以在生物组织，尤其是软组织中低散射地较长距离传播。因此，可采用光声成像技术解决这一问题。图7 光声信号产生示意图　　光声成像是基于光声效应的一种复合成像技术，它有效地综合了声学方法对深层组织成像分辨率高的优点，以及光学成像在获取组织化学分子信息方面的优势。当激光照射物质时，被照射区域及临近区域会吸收电磁波能量并将其转换为热能，进而由于热胀冷缩而产生应力或压力的变换，激发并传播声波，称为光声信号(见图7)。其强度和相位不仅取决于光源，更取决于被照射物质的光吸收系数的空间分布，以及被照物质的光学、热学、弹性等特性。光声成像正是通过检测光声效应产生的光声信号，从而反演成像区域内部物质的光学特性，重构出光照射区域内部的图像。通过选择合适的成像模式和选用不同频率的超声换能器，光声成像可以提供微米甚至纳米量级的空间分辨率，同时获得毫米到几十毫米量级的成像深度。光声成像技术十几年的发展显示了它能对生物组织内一定深度病灶组织的结构和生物化学信息高分辨率、高对比度成像，而其他技术则暂不具有这样的功能。目前，光声成像技术已是生物组织无损检测领域里备受关注的研究方向之一，国际上众多研究学者将重心转移至这一研究方向。　　光声成像有两种具体的实现方式：一种是光声断层成像(Photoacoustic tomography，PAT)，另一种是光声显微镜(Photoacoustic microscopy，PAM)。光声断层成像系统使用非聚焦激光照射成像样品来产生光声信号，并利用非聚焦或线聚焦换能器接收光声信号，随后通过求解光声传播逆问题来重构光声图像。光声断层成像的图像重构依赖于特定的图像重构算法，其成像的空间分辨率和成像深度取决于超声换能器的工作频率。光声显微镜通常使用扫描的方式获得，而不需要复杂的重建算法。扫描的方式主要有两种，第一种是通过扫描一个聚焦的超声探测器以获取光声图像，这种方式被称为超声分辨率光声显微镜，它通过超声来进行定位，分辨率决定于超声换能器的带宽以及中心频率，分辨率能等达到15微米到100微米，由于利用超声进行定位，因此这种显微镜的成像深度能达到30毫米。第二种扫描方式是采用会聚的激光束进行扫描，通过这样的方式能达到光学分辨率的光声成像，它的分辨率取决于会聚激光束的衍射极限，因此它也被称为光学分辨率光声显微镜，由于这种方法通过光来定位，由于组织的散射的影响，它的穿透深度不如超声分辨率光声显微镜。　　我国科研人员在这一领域做出了较大的贡献，例如华南师范大学生物光子学研究院邢达教授团队建立了基于二维扫描振镜的共焦光声显微成像系统，能够高分辨地成像多种癌症细胞、黑色素细胞、红细胞、神经细胞等，并建立起基于中空超声聚焦探测器的光声显微镜，实现了多尺度的光声显微成像。唐志列教授课题组建立了基于光声微腔的显微成像系统，获得了高分辨率的光声显微图像。中国科学院深圳先进研究院宋亮研究员课题组利用压缩感知技术提高了光声显微成像的成像速度，并通过改进光声显微成像系统的扫描装置实现了亚波长分辨率的光声成像。华中科技大学骆清铭教授团队构建了基于反射式显微物镜的光声显微成像系统，改善了成像分辨率及成像深度。图8 基于γFe2O3@Au 核壳型复合纳米结构的诊疗一体化纳米平台示意图　　每种光谱成像技术都不能对生物组织做出完整的描述，由多方法组成的多模态成像技术是获得组织更多信息的有效途径。目前，多模态成像技术引导的诊疗一体化体系因其可以提供肿瘤在位置、尺寸、形状方面丰富的信息，从而可以指导有效治疗而引起人们的广泛关注。我国中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张智军课题组与苏州大学陈华兵教授团队以及厦门大学任斌课题组等合作，构建了具有高粗糙度的γFe2O3@Au纳米花结构，有效增强了肿瘤拉曼成像信号，并同时提高了磁共振和光声成像效应，实现了高精度、高空间分辨率以及高灵敏度的磁共振/光声/SERS三模态协同成像：通过磁共振成像技术可以获得肿瘤的位置和轮廓的信息 通过光声成像可以对肿瘤进行深层次的定位，同时获得解剖学的信息 通过高灵敏度SERS成像可以对肿瘤边界进行精确定位，从而指导肿瘤切除手术。在此基础上，研究人员进一步利用这种金磁复合纳米材料的近红外光热效应，实现了肿瘤的光热治疗(见图8)。图9 空间位移拉曼光谱(SORS)测试示意图　　如图9所示，空间位移拉曼光谱(Spatially Offset Raman Spectroscopy，SORS)是另一种可分析数毫米厚样品的技术，也可以对不透明包装内的材料进行化学分析。SORS可以使用相对较低能量的激光，在分层扩散的散射系统中，分离单个次层的拉曼光谱。在激发点样品表面上的空间位移区域收集拉曼光谱。在增加的空间位移处所观察到的拉曼光谱包括深层提供的相对贡献。　　蔗糖是一种常用的药物赋形剂，蔗糖装在 1.5mm 壁厚的聚丙烯瓶里。如图10所示，用传统拉曼光谱仅测得聚丙烯的谱图，并未识别到蔗糖，而通过 SORS 直接获得了厚聚丙烯瓶内的蔗糖谱图，而没受到 PP 的干扰。因此，SORS 技术用于原料药进厂验证时，不需打开包装，直接在仓库验证，避免打开包装和重新密封的操作。图 10 传统拉曼和 SORS 直接检测聚丙烯瓶内蔗糖的结果　　2、在宏观空间拓展中的应用进展　　德国哲学家康德说过:“这个世界上唯有两样东西能让我们的心灵感到深深的震撼：一件是我们内心崇高的道德法则，另一件是我们头顶灿烂的星空。”自有人类文明史以来，人类对于浩瀚星空的探索从未停止。下面通过列举几个红外、近红外等光谱仪在空间探测方面的应用实例，介绍分子光谱技术在宏观空间拓展方面的应用进展。　　2017年11月15日2时35分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将“风云三号D”气象卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。星上装载了10台套先进的遥感仪器(见图11)，除了微波温度计、微波湿度计、微波成像仪、空间环境监测仪器包和全球导航卫星掩星探测仪等5台继承性仪器之外，红外大气垂直探测仪、近红外高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪、电离层光度计为全新研制、首次上星搭载，核心仪器中分辨率光谱成像仪进行了大幅升级改进，性能显著提升。中分辨率光谱成像仪可以每日无缝隙获取全球250米分辨率真彩色图像，实现云、气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演，为我国生态治理与恢复、环境监测与保护提供科学支持，为全球生态环境、灾害监测和气候评估提供中国观测方案。红外大气垂直探测仪采用迈克尔逊干涉分光的方式实现大气红外高光谱探测，光谱覆盖1370个通道，谱分辨率最高达0.625cm-1，可以获取高频次区域晴空和云顶以上的大气三维结构。该仪器选择大气混合比稳定的二氧化碳红外吸收带，探测大气的温度廓线，选择水汽红外吸收带探测大气的湿度廓线。不同的二氧化碳吸收通道探测到的红外辐射主要来自于特定的高度层，对该高度的大气温度变化敏感，利用此原理可以获得大气的温度垂直分布信息。同样，不同的水汽吸收通道对不同高度层的大气湿度变化敏感，从而可以获得大气的湿度垂直分布信息。不同高度的大气对不同探测通道的红外辐射贡献存在差异，根据这些差异可以反演出大气温度、湿度的三维结构。近红外高光谱温室气体监测仪是一台可监测全球温室气体浓度的遥感仪器，它可以获取二氧化碳、甲烷、一氧化碳等主要温室气体的全球浓度分布和时间变化的信息，提高区域尺度上地表温室气体通量的定量估算，分析和监测全球碳源碳汇，为巴黎气候大会温室气体减排提供科学监测数据。图11 “风云三号”气象卫星携带的科学仪器　　据《每日邮报》北京时间2018年8月21日报道，在使用高科技卫星扫描后，科学家首次发现月球地表存在冰。科学家表示，他们在月球极地的永久阴影区域探测到了冰。他们使用的近红外光谱成像技术，可以分辨出不同类型的水，其中包括地表、吸收到土壤中或结合在矿物中的水。之前人类已经在月球土壤中发现水，但这被认为是人类首次在月球地表探测到水。地表水冰仅占到月球阴影覆盖区域的约3.5%。过去的方法无法区分水和羟基基团(—OH)，本研究利用近红外反射光谱方法，为月球存在H2O提供了无可辩驳的证据，这一方法还可以非常准确地区分不同类型的水。这些数据是由印度首个月球探测器月船一号(Chandrayaan-1)携带的月球矿物成像仪(Moon Mineralogy Mapper)获得的，月船一号发射时间是2008年。　　2019年1月3日上午10点26分，我国嫦娥四号月球探测器成功着陆在月球背面的冯卡门坑内。此后，玉兔二号巡视器驶抵月背表面，其上携带的近红外成像光谱仪成功获取了着陆区探测点的高质量光谱数据。在多台科学有效载荷中，近红外成像光谱仪是唯一服务于月球矿物组成探测与研究的科学仪器，该光谱仪采用AOTF分光技术，光谱范围为0.45～2.40μm，光谱分辨率为2~12nm，具备在轨定标及防尘功能，能适应-20～55℃工作以及-50～70℃存储的温度环境，重量小于6kg，是一台高性能、轻小型、高集成的仪器(见图12)。近红外成像光谱仪对月球车前方0.7m的月表进行精细光谱信息获取，可以看到0.1m分辨率的月表矿物特征，为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。2019年5月16日，中国科学院天文台宣布，李春来研究团队利用嫦娥四号探测数据，证明了月球背面南极-艾特肯盆地存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质，由此，月幔化学成分的神秘面纱缓缓揭开帷幕。图13为该团队发表在Nuture上的月幔近红外光谱图及其解析结果。图12 嫦娥四号上的近红外成像光谱仪图13 发表在Nuture上的月幔近红外光谱图及其解析结果　　新华社北京2019年3月29日电，中国科学院国家天文台近日发布了郭守敬望远镜(LAMOST)7年来获取的1125万条光谱。这是世界上首个获取光谱数突破千万量级的光谱巡天项目。LAMOST是我国自主研制、世界上口径最大的光谱巡天望远镜。此次发布的高质量光谱数达到937万条，约为国际上其他巡天项目发布光谱数之和的2倍，另有一个636万组恒星光谱参数星表，是目前全世界最大的恒星参数星表。LAMOST结合红外、射电、X射线、伽马射线巡天的大量天体的光谱观测在在各类天体多波段交叉证认上做出重大贡献。在星系探索中，包含着极其丰富信息的光谱起了非常关键的作用。其中星系的光谱可以提供距离、构成、分布和运动等信息，而恒星的光谱则包含构成、光度、温度、化学组成、空间分布和演化历史等资讯(见图14)。从大量天体的光谱观测中还可以发现许多奇异的天体和天体现象。所有这些，将促进人类对宇宙演化规律、物质结构、相互作用等最基本物理规律的新认识。图14 光谱用于深空探测示意图　　2018年6月29日，国外媒体报道，哈勃望远镜的“接任者”詹姆斯?韦伯望远镜将推迟至最早2021年3月30日发射。韦伯望远镜由NASA和欧洲航天局以及加拿大航天局联合研发，它将是有史以来建造的最6 A Ebner，R Zimmerleiter，C Cobet，K Hingerl，M Brandstetter，J Kilgus. Sub-second quantum cascade laser based infrared spectroscopic ellipsometry. Optics Letters，2019，44(14)：3426～3429　　17 N Picque，T W Hansch. Frequency comb spectroscopy. Nature Photonics，2019，13(3)：146～157　　(本文是“2019中国仪器仪表学会学术年会”和“2019国际应用光学与光子学学术交流会”讲稿的文字整理)（褚小立）

将超分子化学和分析化学完美结合起来的超分子分析化学近年来备受关注。该领域研究受体和分析物的作用、组装以及分析物诱导的信号传导和调控，在环境监测、疾病诊断、药物筛选、手性分析分离等方面具有重要应用前景。 　　在国家青年千人计划、国家自然科学基金和福建省自然科学基金等资助下，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室尤磊课题组与美国德克萨斯大学奥斯汀分校教授Eric Anslyn合作，受邀在美国化学会旗舰刊物《化学评论》发表了题为Recent Advances in Supramolecular Analytical Chemistry Using Optical Sensing 的综述论文（Chem. Rev., 2015, DOI: 10.1021/cr5005524）。该综述结合当前超分子化学和动态共价化学最新研究动态，拓展了&ldquo 超分子作用&rdquo 的范围，以&ldquo 动态作用&rdquo 为基石重新定义了&ldquo 超分子分析化学&rdquo 的概念和范畴，以受体和分析物的动态作用和信号传导机理为切入点，结合光学传感系统阐述了这一研究领域的单分析物传感、差分传感和手性传感等三个分支的最新研究进展，并对未来研究方向和发展趋势进行了展望。 　　尤磊在有机化学、超分子化学和化学生物学的交叉领域开展研究，重点研究新型动态作用和组装及其在传感、标记等方面的应用，包括动态共价化学、刺激响应多组分组装、手性识别和放大、有机和生物分析等，相关研究成果发表在Nat. Chem. (2011, 3, 943), J. Am. Chem. Soc. (2012, 134, 7117 2012, 134, 7126), Chem. Sci. (2015, 6, 158), Chem. Eur. J. (2012, 18, 7068 2012, 18, 1102), J. Org. Chem. (2015, DOI: 10.1021/jo502801g)等国际知名期刊上。 福建物构所等发表超分子分析化学研究综述

3月13日，国务院发布了《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》， 重点将实施设备更新、消费品以旧换新、回收循环利用、标准提升“四大行动”。在实施设备更新行动方面，聚焦于工业、农业、建筑、交通、教育、文旅、医疗等7个领域。其中，在教育领域，明确“推动符合条件的高校、职业院校(含技工院校)更新置换先进教学及科研技术设备，提升教学科研水平”。在政策东风吹拂下，科学仪器市场迎来了新一波采购大潮。分子互作仪作为高端生命科学仪器之一，在研究生物分子间相互作用中发挥着不可替代的作用。为帮助广大用户了解分子互作仪市场现状，并提供设备更新选型参考，仪器信息网特别整理了2023年分子互作仪中标信息，共有80台仪器，中标总金额约为1.81亿元。同比2022年，分子互作仪中标数量减少4台，总金额却增长11.73%。（2022年分子互作仪中标盘点，点击查看）中标时间（年）中标数量（台）中标金额（亿元）2022年841.622023年801.81对比-4.76%+11.73%（注：信息来源于网络公开招投标平台，工业领域尤其生物制药企业通常不采用招投标，不完全统计分析仅供参考) 进口品牌主导市场，品牌集中度较高 在品牌分析中，2023年中标盘点中共统计到9个分子互作仪品牌，包括7个进口品牌和2个国产品牌，分别是Cytiva（SPR技术，美国）、Sartorius（BLI技术+SPR技术，德国）、NanoTemper（Spectral Shift技术+MST技术，德国）、Nicoya（SPR技术，加拿大）、Gator Bio（BLI技术，中国）、Malvern Panalytical（GCI技术+ITC技术，英国）、英柏（SPR技术，中国）、Reichert（SPR技术，美国）和TA（ITC技术，美国）。2023年分子互作仪各品牌中标金额占比 SPR技术vsBLI技术，孰强孰弱？当前，分子互作分析技术多元，涉及的仪器品类繁多，根据原理划分主要包括表面等离子共振技术(SPR)、生物膜干涉技术(BLI)、光栅耦合干涉技术(GCI)、微量热泳动技术(MST)及等温滴定量热技术(ITC)等。从近两年中标统计分析发现，SPR技术和BLI技术占据主流地位，其中SPR技术凭借50.66%（2022年）和46.29%（2023年）的市场占有率连续两年稳居榜首位置。BLI技术则在2023年取得了较为明显的市场份额增长，由2022年36%的市占增长至44.59%，几乎与SPR技术平分秋色。2022-2023年不同技术路线分子互作仪市场占比 2023年分子互作仪中标热门型号Top5 长期以来，分子互作仪市场一直由1-2个品牌占据主导地位。然而，随着科学技术不断创新突破和市场需求日益增长，新兴的仪器品牌如同雨后春笋般涌现，为市场注入了新鲜活力，使用户在采购分子互作仪时有了更多选择。在本次统计的中标热门型号Top5中，最受用户欢迎的仪器型号为Sartorius Octet R8，其次是Octet R2，Cytiva Biacore 1K排名第三。另外，Cytiva Biacore X100 和Nicoya OpenSPR并列第四名，Cytiva Biacore 8K和NanoTemper Monolith并列第五名。表1 2023年分子互作仪中标热门型号Top5排序品牌型号中标均价（万元）1SartoriusOctet R8（仪器详情）305.682SartoriusOctet R2（仪器详情）164.003CytivaBiacore 1K（仪器详情）306.144CytivaBiacore X100（仪器详情）136.67NicoyaOpenSPR60.165CytivaBiacore 8K（仪器详情）528.78NanoTemperMonolith（仪器详情）178.10更多分子互作仪，请查看仪器优选—分子互作仪专场（科学仪器行业专业导购平台，旨在帮助仪器用户快速找到需要的仪器设备） 七成采购源自高校，150-200万分子互作仪更受欢迎 本次中标统计主要为高校、科研院所和医院等政府采购平台信息汇总，不涉及生物制药企业订单。总体来看，国内高校仍是采购主力，2023年来自高校采购分子互作仪的比例高达69.23%，约占七成，其中复旦大学共采购5台分子互作仪，成为“2023年度采购大户”，同济大学、西湖大学、厦门大学、中国海洋大学、上海大学和华南理工大学等单位均采购2台及以上的分子互作仪。来自科研院校和医院的采购占比则分别为11.54%和8.97%。2023年分子互作仪采购用户单位类型分布从招标采购的分子互作仪价格区间来看,150-200万区间范围内的分子互作仪中标数量最多，占比为21.62%，其次是250-300万和100-150万，占比分别为17.57%和16.22%。300万以上价格区间的仪器数量占比超过四分之一，一定程度上说明高端分子互作仪的市场需求是可观的。2023年分子互作仪中标价格区间分布 2023年回归“常态化”，Q1和Q4需求相对旺盛 2022年分子互作仪市场走势先抑后扬，前五个月市场需求萎缩，而从6月开始，分子互作仪采购需求逐渐得到释放。2022年9月底，国家“贴息贷款”政策重磅发布，瞬间点燃了科学仪器市场，分子互作仪市场也迎来了“井喷式”爆发，创造了单月中标23台分子互作仪的历史新高。2023年，分子互作仪采购需求逐渐回归“常态化”，Q1季度和Q4季度采购需求相对旺盛，平均每月采购9台仪器。Q2季度仪器采购数量最少，平均每月采购3台仪器。2023年分子互作仪中标时间分布 北上广仍是用户聚集地 从中标单位地域分布可知，2023年全年分子互作分析仪中标用户在全国各市均有分布，其中上海采购量位居全国榜首，其次是广东和北京。这三个地区经济实力雄厚，也是高校、科研院所与医院分布较为密集的地区。【拓展阅读】1.更多分子互作仪行业相关资讯请查看《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题（点击查看）2.更多分子互作主题网络研讨会，尽在仪器信息网3i讲堂：“第一届分子互作创新技术与前沿应用”网络研讨会、“精准捕捉：从小分子到大分子的BLI垂钓策略”网络研讨会、“SPR技术在药物研发中的应用”网络研讨会 （点击观看）3.分子互作主题约稿活动&分子互作交流平台KOL 投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

珠海舒桐医疗科技有限公司（以下简称：舒桐医疗）完成数千万元融资，本轮融资由云锋基金、格力集团产投公司联合领投，中汇投资、善治投资跟投。据悉，融资资金将用于推进基因编辑诊断产品快速商业化以及创新药物申报IND，建设符合GMP要求的新药研发实验室，同时不断提升公司技术创新能力，以拓展具有全球竞争力的新药研发管线。舒桐医疗是一家具有基因编辑底层创新技术的平台公司，主攻基于CRISPR分子诊断与基因编辑治疗。在分子诊断领域，舒桐医疗率先研发出基于CRISPR技术的分子诊断产品，走在国内这一领域的前沿。基于自主知识产权的液相捕获芯片合成技术，该公司成功开发出多款检测试剂盒，覆盖肿瘤早筛、肿瘤伴随诊断、遗传病诊断及病原体检测等领域，致力于为企业级客户提供更精确快捷的定制化产品与服务。早在2009年，舒桐医疗的创始团队便开始深入研究基因编辑领域，在基因编辑工具和药物递送载体领域拥有多年的技术沉淀，同时具有创新药产业经验，形成了从研发、申报到商业化的完整新药产业转化能力。基于CRISPR技术的底层创新能力，舒桐医疗开发了多种具有自主知识产权的新型CRISPR基因编辑工具，搭建了安全高效的纳米材料及病毒递送系统，形成了以病毒清除和肿瘤治疗为核心方向的药物研发管线。其中HPV创新药物已完成研究者发起的临床研究（IIT），在药物疗效和安全方面均取得很好的结果，目前正快速推进申报IND进程。作为首批HPV基因治疗创新药，产品上市后将填补市场空白，满足大量患者群体需求，在国内和国际上具有庞大的市场潜力。此外，舒桐医疗掌握了各类精准的基因编辑技术（定点敲除、点突变、大片段插入、过表达等），建立了高通量的sgRNA筛选平台，是国内首家提供基因脱靶检测服务的公司，为科研机构及基因治疗领域企业提供高通量新药靶点筛选、基因编辑脱靶分析、药物递送系统等基因编辑CRO服务，得到了工业和科研客户的广泛认可，并将持续为工业和科研客户提供服务。目前，舒桐医疗已与多家知名高校和创新医药企业建立合作关系，包括多家知名的细胞与基因治疗的新秀企业，共同推动中国细胞基因治疗行业的发展。关于本轮融资，舒桐医疗联合创始人、CEO林华兵表示：“非常感谢国内外生物医药知名投资机构的关注、认可和支持，此次融资的顺利完成将大大加快公司的发展进程，我们将秉承“创新 敬业 融合 开放”的价值观，诚邀更多的行业内优秀伙伴加盟，加速First-in-class 药物的研发、申报、商业转化，同时不断迭代创新技术和拓展管线，为更多临床尚未解决的疾病提供全新的治疗方案，致力于把公司打造成为基因治疗领域的一流创新企业。”云锋基金董事总经理李文罡博士表示：“基因编辑技术作为生命科技和医疗健康革命性的下一代技术，在治疗和诊断领域不断突破和成熟，为产业界带来诸多惊喜。舒桐医疗作为拥有基因编辑技术底层创新的平台公司，自主研发了新一代基于CRISPR技术的分子诊断产品和创新递送系统的基因治疗药物，处于行业领先地位。我们希望舒桐医疗利用其创新的基因编辑平台技术为患者提供更多临床未被满足需求的诊断和治疗产品。”格力集团产投公司表示：“近年来高速发展的基因编辑技术在各个治疗领域发挥着越来越重要的作用。舒桐掌握的CRISPR基因编辑、纳米递送体系、基因脱靶检测等核心技术，拥有自主知识产权，且技术壁垒较高。团队构架完整，优势互补，既有精于科研的人才，又有清晰了解临床痛点的医生。格力集团产投公司通过以投促产的方式推动该项目扎实落地珠海，相信能在促进项目顺利发展的同时，增强本市先进医疗的产业影响力。”中汇投资表示，舒桐医疗在基因编辑技术、研发团队和研发管线上均具有突出优势，有望在HPV基因药物上率先取得突破，终结HPV病毒感染无药可医的局面。本次投资后，中汇资本将全力支持舒桐医疗加强国内和海外布局，助力舒桐医疗成为基因治疗领域的全球领先企业。

核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种崭新的分子生物学技术。它是基于 DNA分子碱基互补配对原理，用特异性的核酸探针与待测样品的DNA/RNA形成杂交分子的过程。分子杂交实验依据其形式的不同可以分为液相杂交、固相杂交、原位杂交，而固相杂交又可以分为菌落杂交、点/狭缝杂交、Southern印迹杂交和Northern印迹杂交。各类型杂交稻基本原理和步骤是基本相同的，只是选用的杂交原材料、点样方法有所不同。 　　核酸分子杂交的技术应用： 　　(1)Southern印记杂交 　　1、单基因遗传病的基因诊断：早在1978年，简悦威等医学家在镰状细胞贫血症的基因诊断中就采用过Southern杂交的方法，取得了基因诊断的突破。 　　2、基因点突变的检测：例如ATP敏感性钾离子通道的亚单位内向整流钾通道基因A635G突变的检测 　　(2)Northern印记杂交Northern印记技术多用来检查基因组中某个特定的基因是否得到转录以及转录的相对水平。 　　目前，Northern印记技术仍然被认为是检测基因表达水平的金标准。(3)液相杂交 以液相杂交技术为基本工作原理设计的多功能悬浮点阵仪是液态芯片技术应用的典范。这一技术平台已被应用于遗传突变的分子诊断，如出生缺陷干预工程中的Down&rsquo s综合征、珠蛋白合成障碍性贫血、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺陷的基因诊断，也已被用于SNPs分析、感染性疾病的鉴别诊断、药物敏感性和亲子鉴定。此外，还可以应用于基因表达谱的分析，从而进行肿瘤性疾病如血液病、乳腺癌、肝癌、胃癌、肺癌、膀胱癌和结肠癌的分子病理学研究。 　　比朗小编总结到尽管核酸分子杂交技术的应用越来越广泛，但其在临床实用中仍存在不少问题，必须提高检测单拷贝基因的敏感性，用非放射性物质代替放射性同位素标记探针以及简化实验操作和缩短杂交时间，这样，就需要在以下三方面着手研究： 　　第一，完善非放射性标记探针 　　第二，靶序列和探针的扩增以及信号的放大 　　第三，发展简单的杂交方式，只有这样，才能使DNA探针实验做到简便、快速、低廉和安全。 　　上海比朗仪器有限公司专业生产分子杂交仪、分子杂交箱、紫外交联仪厂家，了解分子杂交技术更多信息请链接：http://www.canytec.info

MALDI-TOF对小分子化合物分子量的快速确认小分子通常指分子量小于1000 Da（尤其小于400 Da）的有机化合物，包括天然产物（生物体合成）及各类人工合成的有机小分子。质谱技术由于可以精确测量各类化合物的质量，被广泛应用于小分子的分子量表征及结构鉴定工作。通常小分子分子量表征常用手段是LCMS，实则MALDI-TOF同样可以用于小分子化合物的分子量确认，且具有更高的效率。MALDI-TOF MS表征小分子分子量的方案特点：1快！每天可分析数千个样品2直接上样分析，无需样品分离3所需样品量较少，单次上样体积只需1 μL以内4除可溶性样品外，还能够分析难溶性样品MALDI-TOF分析小分子的工作流程小分子测试案例分享01各类化合物（原料、物料、产品）分子量及杂质检测在药品、化工品等产品生产过程中，对投入的原料、物料以及终产品进行分子量和杂质检测，是生产质量控制的重要内容。下图中，通过质谱信息可以直接了解寡核苷酸合成原料亚磷酰胺单体的分子量及杂质信息。寡核苷酸合成原料亚磷酰胺单体质谱图02小分子有机合成反应跟踪、产物确认在有机合成中，鉴定反应产物和了解反应进程极其重要。MALDI-TOF MS可以快速测量化合物进行半定量反应跟踪和产物确认。通过化合物单同位素峰的分布，还能轻松识别出溴和氯的存在与否。下图中原料双（氯甲基）苯的信号强度在反应18小时后降低，产物双（溴甲基）苯在反应18小时后强度增加。反应不同时间获得的反应产物的质谱图比较03有机功能材料合成确认有机功能材料包括有机光电材料、有机导电材料、有机磁性材料、有机催化材料等。MALDI-TOF MS可以快速进行有机功能材料的合成确认。下图中，通过样品同位素分布模式及质量数的实际检测结果与理论值的比较，可以准确判断产品合成是否成功。半导体材料及有机发光二极管材料的质谱图04难溶性颜料分子量分析颜料通常不溶于水和一般有机溶剂，常见的颜料包括无机颜料、偶氮颜料、钛菁颜料等。由于颜料的难溶解性，不能使用传统LCMS或GCMS方法进行分子量检测，而MALDI-TOF MS由于不需要分离，分析时不受溶解性限制，可以检测不溶性颜料的分子量，用于鉴别颜料种类或者颜料生产合成质控。难溶性颜料钛菁红的质谱图结语MALDI-TOF MS具有前处理简单、能够快速获取从低分子量到高分子量各类样品的分子量信息，无需分离、不受样品溶解性限制等优点，为医药行业药物发现、有机合成产物确认、化工领域颜料、乳化剂等各类化工产品分子量分析、有机功能材料的合成确认提供快速检测手段。撰稿人：顿俊玲本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

教科书上的化学反应均以单分子形式进行概念描述，但实验中得到的却是大量分子的平均结果。一瓶380毫升的水，约含有10的25次方个水分子，投入金属钠会产生激烈的反应。不妨试想，宏观可见的化学现象，具体到单个分子是怎样的表现?　　单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一。近年来，虽已有单分子荧光显微镜技术，冷冻单分子电镜技术等诺贝尔奖级别的成果问世，观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应仍是科学家面对的长期挑战。　　8月11日，浙江大学化学系冯建东研究员团队在国际顶级期刊《自然》发表封面文章。浙大团队以电致化学发光反应为研究对象，发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术可实现更清晰的微观结构和细胞图像，在化学成像和生物成像领域具有重要应用价值。　　捕获分子发光信号 1秒内连拍上千张图片　　电致化学发光，是指具有发光活性的物质在电极表面通过化学反应实现发光的形式，可令分子产生光信号，在体外免疫诊断、成像分析等领域已有应用。　　“在溶液体系还难以开展单分子化学反应的直接光学捕捉。”冯建东介绍，单分子化学反应伴随的光、电、磁信号变化非常微弱，而且化学反应过程和位置具有随机性，很难控制和追踪。　　如何实现微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像?如何在电致化学发光成像领域实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像，即超分辨电致化学发光成像?3年来，冯建东团队致力于这两大难题的研究，通过联用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜，搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。　　“团队通过搭建灵敏的探测系统，将电压施加、电流测量、光学成像同步起来，通过时空孤立捕获到了单分子反应后产生的发光信号。” 论文第一作者、浙大化学系博士生董金润介绍。　　从空间上，研究团队通过不断稀释，控制溶液中的分子浓度实现单分子空间隔离。时间上，通过快速照片采集，最快在1秒内拍摄1300张，消除邻近分子间的相互干扰。　　利用这套光电控制和测量平台，团队首次实现单分子电致化学发光信号的空间成像，其成像特点在于无需借助外界光源，可在暗室操作。　　多重曝光合成叠加 实现纳米级超高分辨率　　现如今，传统光学显微镜在数百纳米以上的尺度工作，而高分辨电镜和扫描探针显微镜则可以揭示原子尺度。“但能够用于原位、动态和溶液体系观测几个纳米到上百纳米这一尺度范围的技术非常有限。”冯建东提到，主要在于受到光的衍射极限限制，光学成像分辨力不足，即相邻很近的两个点难以分辨。　　为此，冯建东团队在获取单分子信号图像基础上，着手研究电致化学发光的超分辨成像。受到超分辨荧光显微镜技术的启发，研究团队利用通过空间分子反应定位的光学重构方法进行成像。　　“好比人们夜晚抬头看星星，可以通过星星的‘闪烁’将离得很近的两颗星星区分开一样。”冯建东介绍，技术原理即通过空间上的发光位置定位，再把每一帧孤立分子反应位置信息叠加起来，就能构建出化学反应位点的“星座”。　　为验证这一成像方法的可行性以及定位算法的准确性，研究团队通过精密加工的方法，在电极表面制造了一个条纹图案作为已知成像模板，并进行对比成像，条纹间隔为几百个纳米。　　记者看到，该微纳结构的单分子电致化学发光成像与电镜成像结果高度吻合。而且，单分子电致化学发光成像将传统上数百纳米的电致化学发光显微成像空间分辨率提升到了前所未有的24纳米。　　研究团队进而将该成像技术应用于生物细胞显微成像，以细胞的基质黏附为对象，对其进行单分子电致化学发光成像，观察其随时间的动态变化，成像结果与荧光超分辨成像可关联对比，其分辨率也可与荧光超分辨成像相媲美。　　“相比于荧光成像技术，电致化学发光成像不需要对细胞结构做标记，意味着不易影响细胞状态，对细胞可能是潜在友好的。”冯建东表示，未来，这项显微镜技术将作为一项研究工具，在单分子水平揭示更多化学奥秘，也有助于揭示更为清晰的生物结构和看清生命基本单位细胞如何工作。

仪器信息网讯 中国科学院上海有机化学研究所游书力团队利用金属铱催化剂的反应特点，从易得的Z—烯丙基酯原料出发，实现了含有Z—烯烃手性化合物的精准合成。该研究揭示了全新的不对称烯丙基取代反应模式，为含有Z—烯烃结构单元的手性分子提供了一个通用的合成策略，有望应用于药物化学、天然产物合成等领域。该研究成果以“铱催化Z式保留不对称烯丙基取代反应(Iridium-catalyzed Z-retentive asymmetric allylic substitution reactions)”为题，于2021年1月22日在《科学》(Science)上在线发表。论文链接：https://science.sciencemag.org/content/371/6527/380#login-pane图1 (A) 含有Z-烯烃的手性天然产物和生物活性分子 (B) 过渡金属催化不对称烯丙基取代反应　　过渡金属催化的不对称烯丙基取代反应可以便捷地实现含有烯烃结构的手性分子合成。在过渡金属催化的烯丙基取代反应中，Z-烯烃底物与金属发生氧化加成可先形成热力学不稳定的anti-π-烯丙基金属络合物，随后该物种通过“π-σ-π”异构化实现烯丙基构型翻转生成热力学稳定的syn-π-烯丙基金属络合物。一般情况下，亲核试剂进攻syn-π-烯丙基金属络合物，会得到以E-烯烃直链或末端烯烃支链为主的产物，因此高选择性地得到含有Z-烯烃的手性产物十分挑战(下图1B)。　　游书力团队基于金属铱催化的烯丙基取代反应机理研究，发现π-烯丙基铱络合物的构型翻转较慢，Z-烯烃底物形成的anti-π-烯丙基铱络合物在发生异构化之前可以被亲核试剂捕获，从而实现了铱催化Z式保留的不对称烯丙基取代反应。他们使用Z-烯丙基底物，N-甲基保护的色醇衍生物为前手性亲核试剂，探究了铱催化Z式保留的不对称烯丙基取代反应。经过一系列条件筛选，反应能以20/1的Z/E比，83%的分离收率以及93% ee的对映选择性获得含有Z-烯丙基片段的目标化合物。值得一提的是，不同的色醇，色胺以及带有亲核碳边链的吲哚衍生物均可以参与反应，并以优秀的Z/E比和对映选择性控制得到目标化合物(图2，底物拓展大于50个例子)。　　图2 铱催化吲哚衍生物的Z式保留不对称烯丙基取代反应　　在进一步的机理研究中，他们通过核磁共振磷谱(31P NMR)和质谱实验观察到在三氟甲磺酸的促进下，一价铱物种可以与Z-烯丙基前体发生氧化加成生成anti-π-烯丙基铱络合物，并且该络合物在室温下可以逐渐异构化为热力学稳定的syn-π-烯丙基铱络合物(图3)。此外，若向含有anti-π-烯丙基铱络合物的反应体系中加入亲核试剂，该物种的磷谱和质谱信号均会立即消失，同时质谱上可以监测到产物信号。这进一步证实了π-烯丙基铱络合物接受亲核试剂进攻的速率远大于其异构化速率，即anti-π-烯丙基铱络合物异构化为syn-π-烯丙基铱络合物之前便可被亲核试剂捕获，生成含有Z-烯烃的手性产物。　　图3 anti-π-烯丙基铱络合物的生成及异构化过程的表征　　这种Z式保留不对称烯丙基取代反应模式具有很好的普适性。通过对催化剂和反应条件的调控，醛亚胺酯也可以作为前手性亲核试剂用于铱催化Z式保留不对称烯丙基取代反应，为含有Z-烯烃的手性氨基酸衍生物提供了一种高效合成方法(图4)。　　图4 铱催化α-氨基酸衍生物的Z式保留不对称烯丙基取代反应

在哺乳动物的大脑中，许多不同类型细胞形成复杂的相互作用网络，从而实现广泛的功能。由于细胞的多样性和复杂的组织，人们对大脑功能的分子和细胞基础的理解受到了阻碍。单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞表观基因组分析的发展使发现大脑中许多分子上不同的细胞类型成为可能[1，2]。然而，这些研究中有限的样本量可能导致对大脑细胞多样性的低估。此外，了解大脑功能背后的分子和细胞机制不仅需要对细胞及其分子特征进行全面的分类，还需要详细描述分子定义的细胞类型的空间组织和相互作用。在更精细的尺度上，细胞之间的空间关系是通过相邻分泌和旁分泌信号传递的细胞间相互作用和通信的主要决定因素。虽然突触通信可以发生在细胞体相距较远的神经元之间，但神经元和非神经元细胞之间的相互作用以及非神经元细胞之间的相互作用通常借助直接的体细胞接触或旁分泌信号，因此需要细胞之间的空间接近。而且涉及局部中间神经元的相互作用也倾向于发生在空间近端神经元之间。因此，一个高空间分辨率的全脑细胞图谱对于理解大脑的功能极其重要。来自美国哈佛大学的庄小威教授课题组使用多重误差鲁棒荧光原位杂交（MERFISH）技术对整个成年小鼠大脑中大约1000万个细胞中的1100多个基因进行了成像，并通过整合MERFISH和scRNA-seq数据，在全转录组尺度上进行了空间分辨的单细胞表达谱分析。研究人员在整个小鼠大脑中生成了5000多个转录不同的细胞簇（属于300多种主要细胞类型）的综合细胞图谱，将该图谱与小鼠大脑共同坐标框架进行定位，可以系统量化单个大脑区域的细胞类型组成和组织，并进一步确定了具有不同细胞类型组成特征的空间模块和以细胞渐变为特征的空间梯度。这种高分辨率的细胞空间图—每个细胞都具有转录组表达谱，有助于推断数百种细胞类型对之间的细胞类型特异性相互作用和预测这些细胞-细胞相互作用的分子（配体-受体）基础和功能。总之，此研究不仅为大脑的分子和细胞结构提供了丰富的见解，而且为其在健康和疾病中的神经回路和功能障碍奠定了基础。该结果于近日发表在Nature上，题为“Molecularly defined and spatially resolved cell atlas of the whole mouse brain”。研究小组通过MERFISH技术对横跨4只成年小鼠（1雌3雄）大脑整个半球的245个冠状面和矢状面切片上进行成像，根据DAPI和总RNA信号，单个RNA分子被识别并被分配到细胞，进而得到单个细胞的表达谱。总之，该研究对成年小鼠大脑中大约1000万个细胞进行成像和分割，包括11个主要的大脑区域：嗅觉区、等皮层（CTX）、海马形成、皮质底板（CS）、纹状体（ST）、苍白球、丘脑、下丘脑（HT）、中脑、后脑和小脑。基于典型相关性分析整合MERFISH数据和scRNA-seq数据，采用K最近邻(k-NearestNeighbor,KNN)分类算法对MERFISH细胞进行分类。为了对不同大脑区域的细胞类型组成和组织进行系统定量，他们将MERFISH生成的细胞图谱注册到艾伦脑科学研究所发布的小鼠脑三维图谱第三版（Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework，CCFv3）[3]，可将每个单独的MERFISH成像细胞及其细胞类型身份标签放入3D CCF空间（图1）。图1 对整个小鼠大脑的分子定义和空间分辨的细胞图谱（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）据统计，整个小鼠大脑由46%的神经元和54%的非神经元细胞组成，神经元细胞与非神经元细胞的比例在后脑中最低、在小脑中最高。神经元细胞包括315个亚类和超过5000个集群，其类型也表现出很强的区域特异性，大多数神经元亚类仅在11个主要区域中的一个区域富集。这11个主要区域包含了不同数量的细胞类型，尤其是后脑、中脑和下丘脑所包含的神经元细胞类型的数量以及局部复杂性远远高于其它大脑区域。基于神经递质转运体和参与神经递质生物合成相关基因的表达，他们将成熟的神经元分为8个部分重叠的组别。其中，谷氨酸能神经元和γ-氨基丁酸（GABA）能神经元分别约占神经元总数的63%和36%，谷氨酸能与GABA能神经元的比例在不同的大脑区域中差异很大，而5-羟色胺（5-HT）能、多巴胺能、类胆碱能、甘氨酸能、去甲肾上腺素能和组胺能神经元仅占神经元总数的2%（图2c）。谷氨酸能神经元和GABA能神经元广泛分布于全脑，可分为具有不同空间分布的不同细胞类型；在谷氨酸能神经元中，Slc17a7（Vglut1）、Slc17a6（Vglut2）和Slc17a8（Vglut3）在不同的脑区分布存在差异，Slc17a7主要位于嗅觉区、CTX、海马形成、CS和小脑皮层，而Slc17a6主要位于HT、中脑和后脑（图2d，e）。他们还观察到两个未成熟神经元（IMNs）亚类：一种是抑制性的，一种是兴奋性。抑制性IMNs由30个簇组成，沿脑室下区（SVZ）分布，通过前连合处延伸至嗅球；兴奋性IMNs由七个簇组成：簇516主要位于嗅觉区域，而其它簇沿海马体形成的齿状回分布（图2f），这与之前关于海马形成中成人神经发生的发现一致[4]。图2 神经元细胞的类型和空间分布（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）非神经元细胞包括23个亚类和117个簇。通过量化，研究小组发现在整个大脑中，非神经元细胞由30%少突胶质细胞、6%少突胶质细胞前体细胞（OPCs）、28%血管细胞、23%星形胶质细胞、8%免疫细胞和5%其它类型细胞组成。一些非神经元细胞类型，特别是星形胶质细胞和心室系统中的细胞也表现出很强的区域特异性。星形胶质细胞包括36个细胞簇，最大的两个集群Astro 5225和Astro 5214，分别占星形胶质细胞总数的48%和33%。基本上每个Astro星团都显示出独特的空间分布，Astro 5225只位于端脑区，Astro 5214只位于非端脑区，Astro 5215位于丘脑，Astro 5216位于后脑，Astro5231-5236位于嗅球，Astro 5207位于小脑，Astro 5222位于齿状回，Astro 5208富集于靠近软脑膜表面的髓质，Astro 5228、5229和5230位于SVZ沿线，延伸至嗅球，并与抑制性IMNs广泛共定位（图3d）。少突胶质细胞在纤维束中富集，在整个脑干中十分丰富，而OPCs则均匀分布地整个大脑；在集群水平上，一些少突胶质细胞和OPCs也表现出区域特异性，如Oligo 5277在皮层中富集，而Oligo 5286在后脑中富集（图3e）。与心室系统相关的细胞也呈现区域特异性分布，在第三脑室，下丘脑室管膜—胶质细胞位于腹侧区域，而ependymal细胞占据背侧区域，Hypendymal细胞位于第三脑室背侧的下联合器，心室内的主要细胞是脉络膜丛细胞和血管软脑膜细胞（VLMCs）。除了VLMC 5301和VLMC 5302，大多数VLMC集群被限制在软脑膜（图3f）。图3 非神经元细胞的类型和空间分布（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）接下来，研究团队为每个细胞定义了一个局部细胞类型的组分矢量，并使用这些矢量聚类细胞，从而得到了包含相似邻域细胞类型组成的细胞的“空间模块”（图4a）。他们确定了16个一级空间模块和130个二级空间模块，一级空间模块将大脑分割成与CCF中定义的主要大脑区域基本相吻合的区域，一个显著的差异是中脑和后脑之间的边界（图4b，c）。许多2级空间的模块与CCF中定义的子区域一致，但观察到更多的差异（图4d）。此研究中的空间模块描述是基于单个细胞的转录组范围内的表达谱所定义的细胞类型，因此比CCF中脑区描述的信息具有更高的分子分辨率，空间梯度代表了对该区域的分子轮廓的更精确的描述。图4 空间模块：分子定义的大脑区域（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）考虑到在某些情况下，细胞的基因表达谱可能会表现出渐进或连续的变化，他们因此检查了所有的细胞亚类，结果发现细胞的空间梯度广泛分布在大脑的许多区域。例如，颅内（IT）神经元在整个CTX上形成了一个连续的梯度，在这个区域，基因表达沿皮层深度方向逐渐变化，但第2/3层IT神经元的分离更为明显（图5a）。在纹状体中，D1和D2中棘神经元均沿背外侧-腹内侧轴形成空间梯度（图5b，c）。在外侧间隔复合体（LSX）中，几个GABA能亚类沿着背腹轴形成了一个梯度（图5d）。在海马体的CA1、CA3和齿状回区域和中脑的下丘中也观察到空间梯度。他们也观察到了一些非神经元细胞之间的空间梯度，如下丘脑室管膜—胶质细胞，沿着第三脑室的背腹轴形成了一个连续的梯度（图5e）。通过基于UMAP（一致的多方面逼近和投影以进行降维）的基因表达可视化分析，他们发现一个大规模的跨越HT、中脑和后脑区域的空间梯度（图5f）。图5 分子定义的细胞类型的空间梯度（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）最后，他们分析了亚类水平上的细胞类型，并推断单个大脑区域中细胞类型特异性的细胞-细胞相互作用（包括非神经元细胞间，非神经元细胞和神经元之间以及神经元间）。几百对细胞亚类被确定，统计学结果显示有显著的相互作用。预测的大多数具有相互作用的细胞类型对包含多个配体-受体对，与同一细胞类型对中的非近端细胞对相比，近端细胞对的表达显著上调，为这些细胞间相互作用的分子基础提供了见解。在非神经元细胞之间，发现内皮细胞和周细胞均与大脑中的边缘相关巨噬细胞（BAMs）、巨噬细胞有显著的相互作用。在这两种情况下，与非近端细胞对相比，来自层粘连蛋白信号通路的配体-受体对在近端细胞对中均明显上调，一些细胞因子（内皮细胞中的Cytl1和周细胞中的Ccl19）在BAMs近端血管细胞中表达上调，这说明大脑中的血管细胞可能利用这些细胞因子来招募巨噬细胞（图6d，e）。小胶质细胞也被发现与内皮细胞、周细胞之间的显著相互作用；与内皮细胞相比，周细胞与小胶质细胞相互作用的可能性更高，而与BAMs相互作用的趋势则相反（图6f，g）。他们还观察到神经元和非神经元细胞之间的显著相互作用，例如星形胶质细胞和抑制性IMNs在嗅球中、星形胶质细胞和兴奋性IMNs在海马形成中表现出显著的相互作用。此分析也预测了一些神经元亚类之间的相互作用，例如，海马形成过程中Pvalb枝形吊灯状GABA神经元和CA3谷氨酸能神经元之间、IPN Otp Crisp1 GABA神经元和中脑的DTN-LDT-IPN Otp Pax3 GABA神经元之间的相互作用。图6 细胞间的相互作用和通信（图源：Zhang, M., et al.. Nature, 2023）文章结论与讨论，启发与展望通过MERFISH技术成像约1000万个细胞，并将MERFISH数据与全脑scRNA-seq数据集整合，该研究生成了一个具有高分子和空间分辨率的、横跨整个小鼠大脑的分子定义的细胞图谱。进一步将该图谱注册到了艾伦脑科学研究所发布的CCF中，提供了一个可被科学界广泛使用的参考细胞图谱，使科研人员能够确定每个大脑区域不同转录细胞类型的组成、空间组织和潜在的相互作用。一方面，非神经元细胞与神经元细胞或非神经元细胞之间的相互作用，以及配体-受体对、基因的相关上调，为测试不同非神经元细胞类型的功能作用提供了切入点。另一方面，将转录组成像与不同行为范式下的神经元活动成像相结合可以揭示神经元的功能角色[5]。未来的研究将结合空间分辨的转录组学分析和各种其它特性的测量（如表观基因组谱、形态学、细胞的连通性和功能、系统的基因扰动方法），将有助于大家阐述大脑的分子和细胞结构的功能和功能障碍在健康和疾病中的作用。MERFISH（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization），一种空间分辨的单细胞转录组学方法，经过近年的发展已成为生命科学领域中最具有前景的单细胞测序技术之一。该技术独特的原理和方法,可实现对单细胞进行多重靶向探测,从而深入研究细胞的生物学特性,对于疾病诊治及药物研发等方面也有着广泛的应用价值。

英国Bibby Scientific集团日前宣布与斯蒂芬森公司（Aske Stephenson），全球领先的酒饮料生产商，正式建立合作伙伴关系。斯蒂芬森公司将使用Bibby 的台式仪器，如其子品牌 Stuart 的RE300 旋转蒸发仪，来制作其创新的预调鸡尾酒。斯蒂芬森公司是手工制作鸡尾酒方面的专家，善长使用科学仪器，制作一些新颖别致或与众不同的混合口味，并向客户推荐。英国Bibby旗下子品牌Stuart 的旋转蒸发仪，在可靠性，安全性与用户友好方面表现极佳。 它被广泛用于科研院校与制药公司的化学实验室。该旋转蒸发仪也可在真空下使用，以期达到更完美的蒸馏效果，满足斯蒂芬森鸡尾酒调酒术的要求。 “制作鸡尾酒时，我们需要蒸馏其酒精成份；但是在蒸馏的过程中所产生的热量会破坏鸡尾酒的口味”， 斯蒂芬森负责人Thomas Aske 解释道。“如果用RE300抽真空，整个系统的压力减少，我们可以在更低的温度下蒸馏酒精成份，让我们的鸡尾酒在口感上更刺激，更耐人寻味，印象深刻。” Bibby 的产品经理助理 Katy Bridge 说到：“我们为能帮助斯蒂芬森研发创新的鸡尾酒而感到非常兴奋。我们看到了更多的新兴行业，如鸡尾酒调酒学行业，对使用科学仪器技术的兴趣在逐步增长。Stuart 仪器的可靠性与使用方便性，使这些兴趣成为可能。” 斯蒂芬森目前应用Bibby 的技术，制作了以下三款获奖鸡尾酒：1）花生黄油与果酱，怀旧版 – 金牌2）皮味与核桃，萨泽拉克鸡尾酒– 金牌3）幻想鸡尾 – 大师奖 欢迎试试哟!Bibby Scientific and Aske Stephenson bring molecular mixing to cocktail mixologyBibby Scientific announced today that it has formed a partnership with Aske Stephenson, a pioneering alcoholic beverage manufacturer, who will be using benchtop laboratory instruments from Bibby such as the Stuart? RE300 Rotary Evaporator to produce innovative pre-bottled cocktails. Aske Stephenson specialises in developing hand-produced cocktails that are designed to introduce consumers to new and unusual flavour combinations, using a scientific approach that pushes taste boundaries. Bibby Scientific' s Stuart Rotary Evaporators are extremely reliable, safe and user-friendly instruments that are used widely in chemistry laboratories in universities and pharmaceutical companies. The Rotary Evaporators can also operate under vacuum, making them perfect for the unique distillation requirementsof Aske Stephenson' s cocktail mixology. "We needed to distil alcoholic liquids for making our cocktails, but the distillation process generates heat that can impair the cocktail flavours," explained Thomas Aske, Aske Stephenson. "By placing the RE300 under vacuum, the pressure of the system is lowered, so we can distil our alcoholic liquids at lower temperatures and maximise the impact of our unusual flavours." Katy Bridge, Assistant Product Manager at Bibby Scientific said, "We' re really excited to be able to support Aske Stephenson in developing these innovative new cocktails. We' re seeing increasing interest in applying scientific technologies to creative industries such as cocktail mixology, where the reliability and ease-of-use of Stuart instruments makes these lab science principles much more accessible." Aske Stephenson is currently using Bibby' s technologies to produce three award-winning cocktails: Peanut Butter & Jam Old Fashioned (Gold medal winner) American Whiskey macerated with peanut butter and jam before being redistilled under pressure and seasoned. Leather & Walnut Sazerac (Gold medal winner) This Sazerac takes inspiration from classic luxury goods by distilling American rye whiskey under pressure with leather and ground walnuts before being sweetened and bittered to perfection. The Revery (Masters award winner) A modern day interpretation of the spritzer, The Revery combines London Dry Gin with a beeswax-washed vermouth, amaro and acid phosphate. About Aske Stephenson AskeStephenson is the brainchild of Thomas Aske and Tristan Stephenson renowned experts within the alcoholic beverage industry. Aske and Stephenson have spent a combined 30 years in the drinks business having owned and operated award winning venues such as The Worship Street Whistling Shop, Purl London, Dach & Sons and Surf-side, as well as co-founding Fluid Movement, a bar consultancy and events company. Fluid Movement has consulted globally on the beverage operation for numerous award winning venues such as Gymkhana in Mayfair and Vesper in Bangkok. The new venture, Aske Stephenson, is focused on providing a selection of pre-bottled cocktails that aim to push boundaries and change perceptions. Each innovative product will be produced by hand at the manufacturing facility located in Mile End before being packaged and shipped. 关于语特 和 英国Bibby / 德国ART / 德国CAT / 瑞士Gerber Instruments 广州语特仪器科技有限公司专注于搅拌器/分散乳化机等实验室样品制备等通用仪器， 熔点仪/光度计/冰点仪等分析仪器，以及PCR等生命科学仪器。 作为英国比比（Bibby ）在中国南方的首代，广东，广西，四川，重庆，云南，海南，贵州和西藏是我司的服务范围。语特公司也是德国ART， 德国CAT，瑞士Gerber Instruments 在中国的首代。※ 英国BIBBY 成立于上个世纪50年代，作为英国最大的实验室科学仪器生产商， 旗下有4个子品牌：Stuart，Techne，Jenway，Electrothermal. 专注于样品前处理等通用实验室仪器（如：熔点仪, 搅拌器, 混匀器，摇床, 培养箱，干浴器/氮吹仪，水浴，菌落计数器, 纯水蒸馏器），分子生物学研究设备(基因扩增仪PCR，荧光定量，杂交箱)；分光光度计/超微量紫外等分析仪器，及平行反应工作站相关产品。 ※ 德国ART 成立于上个世纪，是德国乃至全球的专业分散乳化专家。其分散乳化产品从实验室仪器，中试产品到工业设备， 分散头种类组合高达上百种；应用领域覆盖了化工，化妆品，制药，食品，环保等各大领域。※ 德国CAT 成立于上个世纪50年代，是德国样品制备仪器方面的专家之一, 以”品质稳定”而闻名。其顶置式搅拌器种类多样，从手持式，教学用，到科研通用型，高粘度型，是CAT的代表产品线。※ 瑞士Gerber Instruments 有超过120的历史，是专注于乳食品行业的典型代表。其产品冰点仪, 乳脂离心机, 食品专用PH计, 流出式粘度计等, 风靡欧洲及其它大陆国家。

DNA不仅可以按其序列编码信息，也可以按其形状编码信息。人类基因组被分割成由染色质纤维折叠成动态的层次结构组成的染色体。这种空间结构（包括许多染色质环）可以将远端元件拉近，并将转录活动组织到不同的区域，从而限制了DNA的调控和转录机制。而在癌症中，这种染色质环境则发生了深远的改变【1】。近年来，编码癌基因的环状染色体外DNA（ecDNA）被证明在癌症中广泛存在，是癌症基因组的普遍特征，也是人类癌症进展的有力驱动因素。ecDNA是共价闭合双链，不同于在健康体细胞组织中发现的千碱基大小的环状DNA，其大小从100千碱基到数兆碱基不等，且被高度扩增【1】。ecDNA缺乏着丝粒，并且在每次细胞分裂后随机分布在子细胞中，使得其可以快速积累，且可以选择具有耐药性或其他适应性优势的ecDNA变体【2】。ecDNAs可以重新整合到染色体中，因此也可能作为某些染色体扩增的前体【3】。ecDNA具有更高的染色质可及性而缺乏更高的染色质致密性，且包含内源性致癌基因增强子元件，这表明癌基因扩增子可能是通过调控依赖性来扩增转录的【1,4】。值得一提的是，ecDNA存在于正常染色体环境之外，但其在细胞核中的空间组织尚不清楚。此外，ecDNA可以在细胞分裂期间或DNA损伤后聚集，但此生物学后果也尚不清楚。2021年11月24日，来自美国斯坦福大学的Howard Y. Chang团队在Nature上在线发表题为 EcDNA hubs drive cooperative intermolecular oncogene expression 的文章，研究了致癌ecDNA的空间、表观遗传学和转录动力学，揭示了由聚集在间期细胞细胞核中的约10-100个ecDNA组成的ecDNA“中心”，可以驱动分子间增强子信号以促使癌基因表达扩增，从而作为癌基因协同转录的组合增强子平台。研究人员利用DNA荧光原位杂交（FISH）技术，使用靶向多个细胞系中的ecDNA扩增的癌基因的探针来观察间期细胞核中ecDNA的定位，包括前列腺癌细胞系PC3（MYC扩增）、结直肠癌细胞系COLO320-DM（MYC扩增）、多形性成胶质细胞瘤细胞系HK359（EGFR扩增）和胃癌细胞系SNU16（MYC和FGFR2扩增）。结果显示，在进行实验的所有ecDNA阳性癌细胞中，尽管有数十到数百个单独的ecDNA分子，这些ecDNA的DNA FISH信号在很大程度上都局限于间期细胞细胞核的特定区域，由此表明ecDNA彼此发生了强烈聚集，该特征被称为ecDNA“中心”。这些ecDNA“中心”所占据的空间比相同大小的相邻染色体片段大得多，提示它们由许多紧密聚集在该空间中的ecDNA分子组成。进一步实验发现，ecDNA的聚集可以发生在具有不同癌基因扩增的各种癌症类型和原发性肿瘤中。随后，研究人员通过联合DNA和新生RNA FISH，在PC3和COLO320-DM细胞系中观察MYC等位基因的活跃转录，并计算每个ecDNA分子的MYC转录概率。结果显示，大多数新生的MYC mRNA转录本来自ecDNA“中心”，而不是来自染色体位点。ecDNA“中心”上致癌基因的转录活性明显高于染色体位点，表明当同一细胞中有更多的ecDNA拷贝时，每个ecDNA分子转录癌基因的可能性更大，尤其是以ecDNA“中心”的形式。人类染色体8q24上的MYC癌基因是癌症中体细胞DNA重排的热点，在人类癌症中近30%的MYC扩增以ecDNA的形式存在，通常包含MYC和PVT1（浆细胞瘤变体转录本1，位于MYC 3’端55kb处，是人类癌症的常发断点）的5’端部分。MYC的两侧是超级增强子，以赖氨酸27处的组蛋白H3乙酰化（H3K27ac）和BET蛋白（如BRD4）为标记，MYC转录对抑制剂JQ1置换BET蛋白高度敏感。为了检测活细胞中的MYC ecDNA，研究人员在COLO320-DM细胞中的MYC ecDNA中插入Tet-operator (TetO)阵列，并用TetR-eGFP或TetR-eGFP（A206K）标记ecDNA，以最小化GFP二聚化。实验结果显示，JQ1能有效降低COLO320-DM细胞（含MYC ecDNA）中MYC mRNA的水平，但对COLO320-HSR细胞（染色体MYC扩增子或均匀染色区）中MYC mRNA的水平没有显著影响（注：这两种细胞来自同一患者肿瘤，除了MYC扩增的背景外，具有高度相似的遗传背景）。此外，TetO-GFP COLO320-DM细胞的活细胞成像显示ecDNA“中心”在有丝分裂期间分解成更小的颗粒，之后又重新形成大的“中心”。值得注意的是，有丝分裂后的ecDNA“中心”的组装会被JQ1阻断。这些结果表明，COLO320-DM细胞中ecDNA“中心”的形成、维持和癌基因转录对BET蛋白的溴域H3K27ac相互作用具有独特的依赖性。为了将ecDNA结构与MYC转录调控联系起来，研究人员使用五种正交方法重建了COLO320-DM ecDNA，报告了迄今为止组装的最大的ecDNA结构——一个4.328 Mb的ecDNA，包含PVT1-MYC融合、标准MYC序列和来自多个染色体起源的序列（染色体6、8、13和16）的多个拷贝，并且利用DNA FISH验证了PLUT、PCAT1和MYC基因在重建预测的ecDNA上的共定位。接下来，研究人员确定了与癌基因高表达相关的ecDNA调控元件。来自72,049个COLO320-DM和COLO320-HSR细胞的配对单细胞ATAC–seq和RNA-seq确定了47个与高MYC表达相关的ecDNA调控元件，而目前驱动ecDNA上MYC癌基因表达的PVT1启动子（PVT1p），在ecDNA“中心”内接受了广泛的组合增强子输入。进一步地实验表明，分子间增强子-启动子在ecDNA“中心”激活，同时研究人员证实PVT1p作为一种DNA元件，能够反式激活ecDNA“中心”。那么分子间增强子-基因的相互作用是否可以被精确定位和干扰呢？以SNU16细胞系（它包含两种不同的ecDNA类型：一种来自8号和11号染色体的MYC扩增子和一种来自10号染色体的FGFR2扩增子）为研究对象，实验结果表明FGFR2和MYC ecDNA是共同选择的，因此这两个扩增子上的增强子可协同激活MYC表达。然后，MYC蛋白又可以反过来激活FGFR2的表达。顺式和反式调控元件之间几乎没有重叠，这也证实分子间增强子元件是直接通过反式而非下游效应修改基因表达。而进一步评估独立癌症类型中的分子间ecDNA的相互作用显示ecDNA“中心”内的分子间增强子基因激活发生在不同的癌基因位点和多种癌症类型中。综上所述，ecDNA“中心”内ecDNA的局部聚集促进了新的分子间增强子-基因相互作用和癌基因过度表达（图1）。与偏向局部顺式调控元件并跨越100-300nm的染色体转录中心不同，ecDNA“中心”可以跨越1000 nm以上，且涉及位于不同ecDNA分子上的反式调控元件。毫无疑问，这一发现对于ecDNA如何进行选择以及ecDNA上癌基因调控的重组如何促进转录具有深远的意义。同时，对于ecDNA“中心”促进癌基因转录的认识为癌症治疗提供新的潜在机会。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04116-8

中国科学技术大学潘建伟、赵博等与中国科学院化学研究所白春礼小组合作，在超冷原子双原子分子混合气中首次实现三原子分子的相干合成。该研究中，科研人员在钾原子和钠钾基态分子的Feshbach共振附近利用射频场将原子和双原子分子相干地合成了超冷三原子分子，向基于超冷原子分子的量子模拟和超冷量子化学的研究迈出了重要一步。2月9日，相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。 　　量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力，不仅能够解决经典计算机无法处理的计算难题，还能有效揭示复杂物理系统的规律，从而为新能源开发、新材料设计等提供指导。量子计算研究的终极目标是构建通用型量子计算机，但实现该目标需要制备大规模的量子纠缠并进行容错计算。当前量子计算的短期目标是发展专用型量子计算机，即专用量子模拟机，其能够某些特定问题上解决现有经典计算机无法解决的问题。例如，超冷原子分子量子模拟，利用高度可控的超冷量子气体来模拟复杂的难于计算的物理系统，可以对复杂系统进行精确的全方位的研究，因而在化学反应和新型材料设计中具有广泛应用前景。 　　超冷分子将为实现量子计算打开了新思路，并为量子模拟提供理想平台。但由于分子内部的振动转动能级复杂，通过直接冷却的方法来制备超冷分子十分困难。超冷原子技术的发展为制备超冷分子提供了新途径，可绕开直接冷却分子的困难，从超冷原子气中利用激光、电磁场等来合成分子。利用光从原子气中合成分子的研究可以追溯到20世纪80年代。激光冷却原子技术的出现使得光合成双原子分子得以快速发展，并在高精度光谱测量中取得了广泛应用。在光合成双原子分子成功后，科研人员开始思考能否利用量子调控技术从原子和双原子分子的混合气中合成三原子分子。在2006年发表的综述文章[Rev. Mod. Phys. 78，483, (2006)]中，美国国家标准局教授Paul Julienne等人回顾了光合成双原子分子过去二十年的发展历史，并指出从原子和双原子分子的混合气中合成三原子分子是未来合成分子领域的重要研究方向。由于光合成的双原子分子气存在密度低、温度高等缺点，无法用来研究三原子分子的合成。随着超冷原子气中Feshbach共振技术的发展，利用磁场或射频场合成分子成为制备超冷双原子分子的主要技术手段。从超冷原子中制备的双原子分子具有相空间密度高、温度低等优点，并且可以用激光将其相干地转移到振动转动的基态。自2008年美国科学院院士Deborah Jin和叶军的联合实验小组制备了铷钾超冷基态分子以来，多种碱金属原子的双原子分子先后在其他实验室中被制备出来，并被广泛应用于超冷化学和量子模拟研究中。 　　2015年，法国国家科学研究中心教授Olivier Dulieu等在理论上分析了从原子双原子分子混合气中合成三原子分子的可行性 [Phys. Rev. Lett. 115, 073201 (2015)]。 但由于三原子分子的相互作用复杂，无法精确计算，因而理论上无法预测三原子分子的束缚态的能量以及散射态和束缚态的耦合强度。中国科学技术大学研究小组在2019年首次观测到超低温下原子和双原子分子的Feshbach共振[Science 363, 261 (2019)]。在Feshbach共振附近，三原子分子束缚态的能量和散射态的能量趋于一致，同时散射态和束缚态之间的耦合被大幅度地共振增强。原子分子Feshbach共振的观测为合成三原子分子提供了新机遇。但由于原子和分子的Feshbach共振十分复杂，理论上难以理解，能否和如何利用Feshbach共振来合成三原子分子成为具有挑战性的问题。 　　该研究中，合作研究小组首次实现了利用射频场相干合成三原子分子。在实验中，科研人员从接近绝对零度的超冷原子混合气出发，制备了处于单一超精细态的钠钾基态分子。在钾原子和钠钾分子的Feshbach共振附近，通过射频场将原子分子的散射态和三原子分子的束缚态耦合在一起。在钠钾分子的射频损失谱上观测到射频合成三原子分子的信号，并测量了Feshbach共振附近三原子分子的束缚能。该工作为量子模拟和超冷化学的研究开辟了新道路。超冷三原子分子是模拟量子力学下三体问题的理想研究平台。三体问题十分复杂，即使经典的三体问题由于存在混沌效应也无法精确求解。在量子力学的约束下，三体问题变得更加难以捉摸。如何理解和描述量子力学下的三体问题是少体物理中的重要难题。此外，超冷三原子分子可以用来实现超高精度的光谱测量，为刻画复杂的三体相互作用势能面提供了重要基准。由于计算势能面需要高精度地求解多电子薛定谔方程，超冷三原子分子的势能面也为量子化学中的电子结构问题提供了重要信息。 　　研究工作得到科技部、国家自然科学基金委、中科院、安徽省、上海市等的支持。 　　论文链接

近年来，凝胶材料因其灵活可调的力学特性和丰富的功能，受到了各领域研究者的极大关注。然而，凝胶材料往往因溶剂的迁移而具有较低的稳定性，容易溶胀或干燥变形，已经成为制约凝胶材料深入应用的瓶颈难题。尽管已经开发了多种策略来提高凝胶的稳定性，然而，从热力学角度来看，如果凝胶中溶剂的含量偏离了聚合物的平衡溶胀状态，溶剂将不可避免的发生迁移。因此，若要准确控制凝胶中的溶剂含量，保持高稳定性，需要有效抑制溶剂迁移的动力学过程。基于“分子阻塞”超分子机制的有机凝胶构建思路。（论文课题组供图）机械互锁作用通过分子结构中的几何关系将不同的分子连接起来，这使得非共价连接的分子，能够保持稳定的聚集状态。西安交通大学化学学院“智能高分子”团队吴宥伸副教授和张彦峰教授，从机械互锁超分子原理中汲取灵感，提出了“分子阻塞”超分子机制，利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞，有效抑制溶剂在凝胶内的迁移。通过设计和合成分子尺寸超过1.4 nm的液态支链柠檬酸酯(branched citrate ester, BCE)，并将这种大体积分子作为溶剂与交联聚脲原位聚合，制备获得系列新型“分子阻塞”凝胶。“分子阻塞”凝胶具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性，可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变，并能耐受高温烘烤，保持质量和性能的稳定。特别是“分子阻塞”凝胶的杨氏模量能够在1.3 GPa至30 kPa的大范围内连续调控，变化幅度达到创纪录的43000倍，有效覆盖了现有交联树脂、塑料、弹性体和凝胶的范围。同时，“分子阻塞”效应作为一种非共价耗散机制，赋予了凝胶材料独特的粘弹性力学特性，使其具有高阻尼，达到和超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。上述研究成果，近期发表于《先进材料》，西安交通大学化学学院为第一单位，西安交通大学生命学院为合作单位。论文第一作者为化学学院吴宥伸副教授，论文通讯作者为化学学院副院长张彦峰教授。这一研究受到了国家自然科学基金和西安交通大学分析测试中心的支持。

开栏寄语：　　2016年10月，中国科学院化学研究所将迎来60周岁生日。60年来，几代化学所人不懈努力，顽强拼搏，勇攀高峰，形成了“创新、求是、团结、奉献”的优秀文化，为我国科技事业、国民经济和国防建设作出了重要贡献。如今，化学所以基础研究为主，正在有重点地开展国家急需的、有重大战略目标的高新技术创新研究，并与高新技术应用和转化工作相协调发展，已成为具有重要国际影响、我国最高水平的化学研究机构之一。本报即日起将推出系列文章，以纪念为化学事业奋斗终身的前辈，也向正在“三个面向”“四个率先”的要求下，为化学科学发展、国民经济和国防建设奋战的科研工作者致以崇高的敬意。▲化学所规划图▲化学所分子楼　　化学，是研究物质形成、结构、性能和变化的科学。上世纪90年代，科学家已经在认识分子结构和化学键的本质上积累了丰富的知识。彼时，化学家已瞄准了新的科学目标，即从需求出发设计并合成具有特定化学、物理特性的分子。　　中国科学院化学研究所自1956年成立以来，一直把握着世界化学前沿的脉搏，引领中国化学学科相关领域的发展。　　当化学学科逐渐走进“分子时代”时，化学所在国内率先提出面向世界科学前沿的分子科学研究计划。多年来，化学所依靠深厚的历史积淀，以扎实的基础研究，突破了诸多关键技术，培养了一大批分子科学领军人才，成为我国分子科学领域的高地。　　“弄潮”分子科学　　上世纪90年代末，党中央、国务院作出建设国家创新体系的重大决策，决定由中科院开展“知识创新工程”试点。根据该项试点工作的部署，1999年3月，中科院化学所首批进入了中科院知识创新工程，并启动了分子科学中心的建设，希望办成世界上有影响的、国际一流水平的分子科学中心，成为国际交流的窗口，同时建设和完善面向国家重大战略需求的先进高分子材料基地。　　该中心由中科院化学所与当时的感光化学所相关部分整合而成，时任化学所所长朱道本被聘任为该中心的主任。　　中国科学家“弄潮”分子科学的蓝图就此展开。　　朱道本说：“一个人的力量是有限的，有了领导和同事们的支持，才能把分子科学中心建好。”启动伊始，他带领化学所多名研究人员详细调研了德国马普研究所、日本分子科学中心等世界一流的化学研究机构。　　1999年4月初，经过详细论证，由14名院士和科研、管理专家组成评委会，在化学所原有研究单元的基础上，论证首批进入中心的单元。分子动态学、有机固体、工程塑料、高分子物理、纳米科技、光化学、胶体和界面等实验室和研究组入选。　　“首批进入中心的196人，平均年龄是39.8岁，‘杰青’获得者有10名，‘百人计划’9名。”朱道本告诉《中国科学报》记者。　　这些在世纪之交时种下的分子科学“种子”，在十多年里不断开花结果。以有机固体实验室为例，朱道本带领研究小组创造了新的高效合成方法，筛选出了具有自主知识产权、综合性能优异的电子/空穴传输材料 李永舫带领研究小组构建了高性能有机器件，使单结聚合物太阳能电池的能量转换效率提高到10%以上，始终保持了世界领先的水平 李玉良首次在铜表面上合成了具有本征带隙sp杂化的二维碳的新同素异形体石墨炔，开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。　　如今，中科院化学所已在分子科学的多个领域位列世界前沿。　　“奠基”分子纳米科技　　纵观历史，观测手段的每一次进步都能推动人类认识世界的步伐。例如，在生物学上，X光衍射技术为分子生物学的发展奠定了基础。而天文学上，射电望远镜的发明则极大地拓宽了天文学家观测的视野。　　分子科学领域也不例外。上世纪80年代，国际上纳米科学与技术的迅猛发展，以STM为代表的纳米表征技术的发明揭示了纳米尺度的微观世界，有力地推动了分子科学的发展。　　1987年，在美国加州理工学院专攻扫描隧道显微学技术(STM)的白春礼，携带STM的研制资料和关键元器件回国，在中科院和化学所领导的支持下创立了STM实验室。　　当时，STM仪器尚未实现商业化，自行研制STM仪器成为该实验室成立之初的主要目标。1988年，白春礼和同事们在科研经费不足的情况下，只花了不到半年时间，成功研制出中国第一台STM仪器。　　“因为实验用房紧张，研制工作在化学所4号楼的一间地下室里开展。”参与STM仪器研发的实验室人员对这段历史记忆犹新，“1988年4月12日，实验室的日历永远记住了这个时间。”　　中国科学院化学研究所上一任所长万立骏告诉《中国科学报》记者：“有了STM这个利器，中科院化学所纳米科学的发展得到了极大的支撑。”　　1989年初，研究团队还开发了原子力显微镜(AFM)，助力分子科学研究直接观察非导体的表面原子结构。超高真空扫描隧道显微镜、低温扫描隧道显微镜、激光检测原子力显微镜、弹道电子发射显微镜等纳米检测仪器也陆续成功研发。　　研究人员正是依靠这些自主研发的仪器，对有机导体、有机铁磁体、非线性光学材料、高温超导材料、矿物和生物大分子等一系列物质开展了研究，取得了许多重要的研究成果。　　2001年，以白春礼、王琛、万立骏为学术带头人的创新团队获得国家自然科学基金委员会的支持，标志着实验室进入一个新的发展阶段。一年后，该实验室正式被批准为中科院重点实验室。　　在科研领域方面，该实验室已从STM研究拓展到纳米材料科学、单分子科学、纳米器件、纳米生物学等广大的纳米学科领域。　　从基础到应用：一个都不能少　　在中科院化学所分子科学研究走过的历程中，研究人员基于高水平的基础研究，开展了丰富的应用研究和产业化探索，分子科学的创新链条也得到了充分延展。　　纳米绿色印刷是化学所全链条创新的典范。宋延林带领的团队先后实现了包括绿色制版、绿色版基和绿色油墨在内的完整纳米绿色印刷产业链技术。从2010年起，该团队与企业合作，推动项目产业化示范和制版中心建设，已经取得多项国际领先的技术成果，在国内外产生了广泛的影响。　　有机光导鼓关键技术则始于上世纪80年代。王艳乔等科研人员完成技术研发后，于2000年建成我国首条有机光导鼓自动化生产线，结束了我国有机光导鼓的技术与产业空白局面，创造了良好的经济和社会效益。　　在聚丙烯催化剂研发方面，肖士镜、谢光华和胡友良等研究人员成功制备出高活性、高立构规整性的聚丙烯催化剂，并于1992年在辽宁营口实现了催化剂的产业化，替代了进口催化剂。而在甲醇/一氧化碳羰基合成方面，袁国卿等带领研发团队研制出系列新型的螯合型催化剂。2004年起，该类催化剂陆续被大型企业广泛应用，共生产醋酸1100万吨，创造利润40多亿元。　　中科院化学所所长张德清指出，多年来，在分子科学领域，化学所形成了分子合成、分子组装与功能及与材料、环境、生命、能源等交叉的全覆盖研究领域。　　2013年，中科院发展规划局组织国际知名科学家对化学研究所进行了现场专家诊断评估。“国际评估专家认为化学所是中国最好的化学研究机构，也提出了许多中肯的意见，让我们未来的发展有了更清晰的方向和更大的空间。”张德清表示。

仪器信息网讯 2012年6月5日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表学会农业仪器应用技术分会主办，北京雄鹰国际展览公司承办的2012中国食品与农产品质量安全检测技术应用国际论坛暨展览会(CFAS 2012)在北京国际会议中心隆重开幕。本届论坛特别邀请到了多位食品、农产品监管部门的领导和食品质检领域的著名学者做主题报告。 　　如下为中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、农业部农产品质量标准研究中心王静教授报告的精彩内容： 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、农业部农产品质量标准研究中心王静教授 报告题目：分子印记技术及其研究进展 　　王静教授介绍到，分子印记技术(MIT)源于20世纪40年代的免疫学，是为获得在空间结构和结合位点上与某一分子完全匹配的聚合物的实验制备技术。近年来，该技术越来越多的应用于色谱分离、抗体或受体模拟、生物传感器以及药载体系等诸多领域。MIT技术具有特殊的分子结构和官能团，能选择性地识别印迹分子，具有抗恶劣环境的能力，表现出高度稳定性和长的使用寿命，且可根据不同的目的制备不同的分子印迹聚合物(MIPs)，MIPs可用于色谱柱、固相微萃取、药物缓释系统、MI-SPE、MIM-传感器等方面。 　　之后，王静教授介绍了课题组相关研究工作。据介绍，王静教授所在课题组研究建立了3类17种三嗪类农药、3种磺酰脲类农药、氯霉素和三聚氰胺等的特异性分离富集检测体系，包括MIP合成体系优化及识别，MIP的选择性、特异性和吸附容量等性能指标评价与表征，MIP-SPE柱及其MIP-SPE-LC(/MS/MS)体系的建立与应用，分子印迹芯片-表面等离子共振传感检测技术集成等。 　　其中，基于磁性纳米粒子的免疫分析是一种集高效与高灵敏度于一身的分析技术，王静教授还特别介绍了磁性纳米粒子的制备、结构及修饰等方面的研究，同时简述了磁性印迹的特征及荧光标记-磁性印迹检测法等相关内容。

近日，湖南大学谭蔚泓院士团队与浙江大学医学院附属第一医院黄河教授团队开发了一种基于核酸适体的质谱流式技术，用于单细胞的细胞表面蛋白分析，旨在为疾病的精准分子分型提供一个新的平台技术。该方法不仅能够实现培养细胞的分子分型和分类，还能结合机器学习，实现临床样本亚型的分类。该方法极大地扩展了核酸适体的应用领域，并为疾病的分类和诊断提供了新方法。　　背景介绍：　　高度异质性是恶性肿瘤的重要特征，同一疾病的不同亚型可能对临床治疗有着完全不同的反应。因此，疾病的精准分子分型对其诊疗研究具有重要意义。虽然基因组测序和转录组测序已经成为最常用的分类策略，但它们无法提供蛋白质的表型和功能数据。单细胞水平的膜蛋白分析将为疾病分型提供重要信息。流式细胞术提供了高通量的单细胞测量技术。然而，由于荧光光谱重叠问题，限制了荧光流式细胞术的多元分析能力。质谱流式作为一种先进的替代方法，具有信号重叠小和细胞背景噪声低等优点，已展现出在一次实验中同步测量超过40个细胞参数的能力。尽管质谱流式技术在多路复用单细胞分析中的巨大潜力，但其在肿瘤分类中的潜力受到识别探针种类不足的限制。　　核酸适体作为一种新型的识别配体，具有特异性高、合成简单、免疫原性低、修饰方便等优势。此外，以完整的活细胞为筛选对象，可以通过Cell-SELEX（指数富集配体进化技术）获得大量能够特异性识别细胞膜蛋白标志物的核酸适体。　　本文亮点：　　基于以上研究背景，湖南大学谭蔚泓院士团队联合浙江大学医学院附属第一医院黄河教授团队设计、合成了一种由二乙烯三胺五乙酸（DTPA）基元组成的聚合物，用于螯合多个金属离子。然后，选择了一系列识别不同细胞表面生物标志物的核酸适体，每个适体分别与螯合了不同金属离子的聚合物偶联（Apt-MICP）。最后，评估了基于Apt-MICP的细胞表面蛋白分析在培养细胞和临床样本中用于血液恶性肿瘤（HM）精确分类的潜力（图1）。图1. 基于核酸适体的质谱流式分析技术用于血液恶性肿瘤的分子分型作者首先对聚合物进行了设计与合成，并通过点击化学将其与核酸适体相连（图2a）。利用琼脂糖凝胶电泳和高效液相色谱对产物进行表征，证明了sgc8c-MICP的成功合成（图2b，c）。同时，在核酸适体上修饰上荧光基团，利用荧光流式验证了sgc8c-MICP仍然能够靶向CEM细胞，而不会结合Ramos细胞（图2d，e）。图2. sgc8c-MICP的合成与表征　　在证明了该策略的有效性之后，作者挑选了15条相关的核酸适体，将其连接上螯合了不同金属离子的聚合物，得到15条Apt-MICP。将15条核酸适体联用，依次对8种血液恶性肿瘤细胞系进行结合，通过质谱流式进行分析。将得到的结果进行归一化，并用热图进行展示（图3a）。利用viSNE降维分析方法对分型结果进行分析，实现8种细胞的区分（图3b）。结合无监督的主成分分析方法，实现血液恶性肿瘤细胞系更精确的区分（图3c）。图3. 血液恶性肿瘤细胞系的细胞表面特征分析及分类　　利用上述合成的15条Apt-MICP，结合五种相关的抗体，实现了31例血液恶性肿瘤临床样本（包括AML、ALL、B淋巴瘤以及CML四种亚型）的分子分型（图4a）。由于临床样本的异质性高，作者利用机器学习的方法进行PLS-DA建模，并成功将四种亚型的样本区分开来（图4b），总体准确率达到了100%（图4c）。图4. 临床样本训练集的分子分型和分类　　为了进一步验证该模型的有效性，作者又收集了15例临床样本，得到了分子图谱（图5a）。将分型结果输入到模型当中，实现对每个样本亚型的判定，总体准确率达到了80%（图5b）。图5. 临床样本测试集的分子分型和分类　　总结与展望：　　综上所述，该研究开发了一个基于核酸适体的质谱流式检测平台，用于精确的癌症分类。作者合成了一系列核酸适体-金属标签探针，并证明了它们在细胞类型特异性结合以及质谱流式检测方面的良好性能。通过用15个核酸适体探针分析细胞表面特征，可以很好地区分8个HM细胞系。此外，通过结合机器学习（PLS-DA），对HM临床样本的四个亚型构建了一个高质量的分类模型，在训练集中分类总准确率为100%，在测试集中分类总准确率为80%。基于这些结果，基于核酸适体的质谱流式平台有望在其他疾病的分类和诊断中得到广泛应用。该工作以Research Article的形式发表在CCS Chemistry。

传统分子诊断因仪器精密、价格昂贵、对中央实验室要求高而只限于高等医院，优思达正努力将其带入偏远村庄。 　　在今年“创新中国DEMO CHINA”医疗健康专场中，最耀眼的莫过于在专场总决赛拔得头筹的杭州优思达生物技术有限公司(下简称“优思达”)了。这是一家研发、生产快速分子诊断试剂和设备的高新生物科技公司，突破性地将该领域现有的大型、复杂、昂贵、须配备专门分子实验室的荧光定量PCR设备缩减成县及县级以下医院也可使用的单人单次即时检测的试剂盒和小型便携设备，价格更便宜，精确度无差别。只有在高等医院才能享受到的医疗技术得以服务更广大、也是在一定程度上更急需的欠发达国家、偏远地区、基层民众。 　　公司创立者是两位美籍华裔科学家尤其敏、胡林。二人在宾夕法尼亚大学医学院做博士后研究时相识，2005年相约回国创立优思达。目前，优思达的销售工作已经展开，今年预计将有800万人民币的收入：一半来自比尔盖茨基金会的资助，另一半则是产品零部件及研究用检测试剂的销售。 　　产品有哪些特点? 　　接受《创业邦》采访前，尤其敏刚刚从法国参加完由梅里埃基金会、比尔盖茨基金会和克林顿基金会等公益组织举办的研讨会回国。相比在中国FDA的审核进展，优思达与这些国际组织的合作开展得似乎更快。脊椎灰质炎在全球大部分国家都已绝迹，但在尼日利亚、巴基斯坦等贫困地区仍然横行。在这些地方开展医疗活动，大型精密设备显然派不上用场，优思达既能够避免因不能控制交叉感染导致结果假阳性的误差，而且无需冷链，可以常温运输到那些缺少补给的沙漠村庄。 　　与比尔盖茨基金会的合作中，竞争者都来自国外。目前国产分子诊断试剂对肺结核病原体初筛有效的只有优思达一家，其PK掉同行的优势除了技术，还多了一条——中国政府希望优先使用本国产品。 　　产品开发思路是怎样的? 　　除了与重大传染病、突发公共卫生事件防控和扶贫活动相伴，优思达的产品更主要的应用领域还是常规的医疗临床。 　　尤其敏说，优思达现有的三代产品开发思路，分别解决医疗领域的三个效率问题：第一是病人的效率，高等医院目前使用的全自动化荧光定量PCR设备欠缺灵活度，而优思达的一代产品是若干种针对不同病原体的试剂盒，可供单人、单次使用，用后丢弃，2小时出结果，可以解决小样本、突发的问题。另外也能适应上山下乡扶贫的恶劣条件，在县级或区镇医院发挥作用。 　　第二是医院的效率。如果来的病人超过了96个，医院就要多次开动仪器，让病人等待，医院也增加了成本。优思达的二代产品是一种全自动的小型仪器，让一次检测的样本容量可大(几百个)、可小(十几个)，且产品便宜(大约1/4的价格)、易操作、能做到快速出结果(半小时)。 　　第三是诊断的效率。有些病可能由多种病原体引发，意味着可能要经过多次检验才能诊断，优思达研发了第三代产品——也是一种小型设备，可以用一份样品、一次检验，得到具体由何种病原体引发的结果。 　　不止医疗，优思达是采用的分子诊断的用途还有很多。比如，农牧业病虫或疫情检验、食品工业卫生检疫、进出口检验检疫、转基因食品识别、肿瘤药物研发等等。 　　融资情况是怎样的? 　　优思达正在进行第三轮融资，预计将在今年年终结束。此前它接受过来自温州本地风投的投资，之后君联资本、软银赛富、杭州泽康买下了先前温州小股东手中的所有股份，进行了一次内部转股。据尤其敏表示，已经有十几家风投机构与其接触，尤其在获得“DEMO CHINA医疗专场”之后询问者更广。他的选择标准除了估值，还有对方是否在未来的销售及政府资源方面拥有优势。

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p 　　近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员孙向南和西班牙巴斯克纳米科学中心教授Hueso等合作，在分子自旋电子学研究方面取得重要进展，提出并报道了全新的分子自旋光伏器件。相关研究成果于8月18日在《科学》(Science)杂志在线发表，并已申请国家发明专利(申请号:201611011759.5)。 br/ /p p 　　分子半导体材料由于具有丰富的光电性质，被广泛应用于分子电子器件的研究中，如光伏电池、发光二极管和场效应晶体管等。此外，由于分子材料较弱的自旋轨道耦合作用，其自旋弛豫时间可以达到毫秒级，使之成为极具吸引力的自旋输运材料。将分子半导体材料丰富的光电性质与优异的自旋输运性质有效结合，是探索构建全新功能性分子自旋电子器件，并实现分子自旋电子学研究领域突破的新途径。 /p p 　　分子自旋光伏器件(MSP)是基于自旋阀器件结构和富勒烯(C60)分子材料构建的一种新型器件。该器件可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合，进而实现全新的器件功能，包括：磁场调控太阳能电池开路电压，室温下利用特定操控模式实现可控完全自旋极化电流输出、磁控交流电信号输出、磁控电池开关等。 /p p 　　MSP器件在自旋阀工作模式下，一个铁磁电极(Co)用于向C60半导体层中注入自旋极化载流子，另外一个铁磁电极(NiFe)用于自旋检出，自旋极化的载流子通过C60薄膜实现输运。在恒定偏压下，该器件输出电流随两个铁磁电极的相对磁化方向变化(即自旋阀效应)，受该效应影响的输出电流百分比称为磁电流(MC)。另外，MSP器件在7.5Mw/cm2白光照射下可观察到微弱的光伏效应。在短路的条件下，C60层中的光生载流子受内建电场的驱动扩散到两个铁磁电极产生输出电流，这些载流子因为通过磁性电极输出后在极短的时间内完全自旋弛豫，因此并不会产生自旋阀效应。该器件在开路时，外加电压将驱动电子从Co电极输运到NiFe电极实现电荷复合，因为C60优异的自旋输运性质，此时复合电流将会受自旋阀效应的影响。如上所述，MSP器件在光、磁复合场作用下，输出电流与复合电流相异的自旋相关性是实现全新自旋器件功能性的关键。 /p p 　　该研究提出的分子自旋光伏器件作为一种新型器件，在高灵敏度光、磁复合场传感器、单器件磁控电流转换器等方面具有潜在的应用价值，并且相较于传统的分子自旋阀，该器件获得相同磁电流响应信号的运行功率降低至1%以下。同时，该器件还可以应用于分子半导体材料自旋输运和自旋光电子学等研究领域的探索中。 /p p 　　孙向南为文章第一作者，Hueso为通讯作者，国家纳米科学中心为第一完成单位。该工作得到了中科院“率先行动”百人计划、国家自然科学基金委面上项目和科技部重点研发计划的资助。(来源：中国科学院国家纳米科学中心) /p p 　　 a href=" http://science.sciencemag.org/content/357/6352/677" target=" _self" title=" " 论文链接 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/noimg/1aa584a7-5115-423c-9fd4-a5ada8709ab2.jpg" title=" 1.png" width=" 532" height=" 253" style=" width: 532px height: 253px " / /p p style=" text-align: center " 分子自旋光伏器件示意图 /p p br/ /p

都说中国是“种花家”，中国人是“种菜民族”。从小区绿化到南极科考，从普通农田到“天宫”空间站，哪里有中国人，哪里就会被我们撒下希望的种子。比如神舟十四号乘组在进驻空间站期间，就完成了人类历史上第一次太空水稻全生命周期培养实验。从2022年7月29日注入营养液启动实验，至11月25日结束实验，水稻种子在中国空间站内经历了120天的空间培育生长，完成了种子萌发、幼苗生长、开花结籽这一“从种子到种子”的发育全过程。植物能够在太空环境中完成世代交替，才能在食物上保证人类未来的太空长期驻留。此次在太空实现水稻“从种子到种子”，相比传统的太空育种，是一次非常大的进步。其实，太空育种是传统诱变育种方法在航天领域的延伸，靠太空强烈的辐射作用诱发作物种子发生基因突变，然后在众多变异中筛选出有利的变异，逐步培育出一个新的作物品种。但太空育种在基因变异筛选上的效率并不高，因为变异完全靠随机“碰运气”。如何提高育种的效率，培育更多具有优良性状的新型果蔬、粮食？可以将目的基因直接导入到受体细胞中、能够精准预测新作物表达性状的分子育种技术就在蓬勃发展，与太空育种、杂交育种等多种育种技术一道，为中国农业科技化添砖加瓦。中国分子育种不缺上游设备在传统育种技术上，中国也有着很多优势。比如杂交水稻等常规育种手段，就处于国际领先地位，助力我国水稻的增产与丰收。据统计，我国杂交水稻种植面积超过1700万公顷，占全国水稻总面积50%以上；杂交稻比常规稻增产20%以上，每年增产粮食可养活7000万人，约相当于一个湖南省人口；水稻更是以约占我国粮食总面积25%的播种面积，贡献了近32%的产量。作为主粮，水稻是全国近七成人口的主食。对中国来说，保饭碗，首先就要保大米。但随着人民生活水平的逐年增长，我们需要更丰富的食品，粮食、水果、坚果、畜牧、水产，方方面面都需要优质的品种。而很多传统的育种方式，也在向着向着高效、精准、定向的分子设计育种转变。而最近，亿欧智库联合华大智造共同发布的《2022年中国农业分子育种行业发展白皮书》（以下简称“白皮书”）也指出，农业生物育种共分为四个阶段，即1.0原始驯化选育阶段、2.0常规育种阶段、3.0分子育种阶段、4.0智能育种阶段。当前国际种业已经逐渐从3.0分子育种迈入4.0智能育种阶段，中国生物 育种正处于2.0常规育种向3.0分子育种阶段发展。白皮书指出，面临国内外生物育种技术的巨大差异以及日益动荡的国际局势，发展分子育种技术、推动分子育种产业化应用，既是保障中国农业安全的必然要求，也是中国生物育种产业从业者面临的重大机遇。分子育种与常规育种有着怎样的区别呢？常规育种一般是指利用系统选育、杂交育种和诱变（物理、化学和航天诱变）等选育新品种的方法。但育种时间长、效率低，还有可预测和可控制性差等种种缺陷，简而言之，常规育种这种凭经验选育的过程就像一个“黑匣子”。而分子育种是将分子生物学技术应用于育种中，就可以打开黑匣子，加快筛选速度，从而育出市场所需要性状的新品种。分子育种在缩短育种时间上很有优势。用常规育种手段定向改良一个农艺性状，需要回交6代才能得到理想的植株，一般需要5-6年时间，而利用分子育种技术，通过早期的基因型选择，只需要3年左右，育种时间可以缩短一半。分子育种还能降低田间测试材料数量。假设有2个抗病材料，传统育种方法需要足够大的回交群体才可能获得想要的材料，但分子育种技术可以通过基因型分型筛选，先把含有抗病基因的材料筛选出来，这样就可以节省很多耕地。还是以水稻为例，由于我国70%的淡水资源被用于农业生产，而农业用水的70%又是由水稻消耗的。因此，我们更想要具有高产、抗旱性状的水稻。培育出这种种质资源，对于节约水资源、提高农民收益等均有重要意义。分子育种也和半导体产业一样，需要上游先进设备、仪器的支撑。白皮书援引华大智造合作伙伴博瑞迪生物测算数据，依托华大智造DNBSEQ-T7超高通量测序仪，下游作物种企能平均缩短一半合格种源培育周期；选择准确率提高20%-30%；成本降低90%以上。从这一角度来看，上游基础支撑的发展已为中国生物育种从2.0常规育种向3.0分子育种发展扫清了技术障碍，甚至为国内中、下游企业在“全基因组选择”等分子育种前沿领域与跨国企业一较高下提供了坚实基础，将极大加速国内分子育种产业化进程。为什么分子育种落后国外？尽管上游不缺先进设备，但国内育种分子科研段与市场端依然存在脱节。当前科研院所仍是中国农业育种领域的主力，拥有最丰富的育种资源和育种人才。而科研院所育种往往以申请项目和课题形式进行，对基础性、长期性、战略性研究重视不足，育种研发与市场脱节，产业转化不足。也就是说，以课题为核心的育种研发，和发达国家以市场为核心的育种研发相比，科研成果产业链无论转化速度还是转化数量都会相对较弱。而且，中国育种企业数量分散，行业集中度不高。面对国外巨头，更是难以拧成一股绳，以2020年数据来看，世界Top5种企分走了全球市场的半壁江山（52%）；而中国Top5种企的市占率却仅占中国市场的12%；如果聚焦到种猪领域，全球Top3企业市占率达47%，中国Top3企业却仅占中国市场的5%。中国种企规模小，格局分散，又会进一步限制其科技投入能力。白皮书认为，加快构建商业化育种体系需要以企业为主体，引导科研院所育种人才、技术、材料等育种资源向企业流动，最终通过“需求-研发-支撑”的市场化机制，推动中国种业由大到强。白皮书也指出，我国种业发展经历了五个阶段：“四自一辅”阶段、“四化一供”阶段、市场化改革阶段、深化改革阶段、发展变革阶段。目前的发展变革阶段，更需要龙头企业和重点种业企业的作为。从单体价值角度，畜禽单价显然高于作物，因此运用分子育种技术的投入回报更高；如果将视角放宽到世代间隔来看，这一优势将更被放大。因此，白皮书指出，相较于作物育种，畜禽培育周期更长，世代间隔时间更久，分子育种带来的收益自然更高。比如，随着人们对牛乳需求的多样性提升，近年来，水牛奶也成为乳品消费的新潮流。其实中国数十年前，就引进国外优良品种水牛，通过杂交改良、横交固定等育种方法，逐渐培育出了乳肉兼用型杂交水牛群体。但引进国外优良品种水牛进行杂交改良工作所需时间周期长，且会导致我国水牛优良品种的培育依赖国外核心种源，还可能导致国外水牛疾病传播至国内。因此，水牛业近年也在推行分子育种技术，开发水牛产奶性状的遗传力，为水牛优秀品种后代的选择提供依据。据了解，我们目前已经鉴定出五百多个与水牛产奶性状相关的候选基因。如有研究人员对384头水牛SCAP基因（SCAP为SREBP “Sterol Regulatory Element Binding Protein” Cleavage-Activating Protein的缩写,意指甾醇调节因子结合蛋白裂解激活蛋白）的分子特征、表达分析以及单核苷酸多态性与产奶性状之间的关系进行了研究，在水牛SCAP基因鉴定出了11个SNP（Single Nucleotide Polymorphisms，指在基因组上单个核苷酸的变异），其中有 6 个与水牛 305d（理想状态下，母牛年产1胎，干乳期60天,实际挤奶时间即305天）的产奶量显著相关。分子育种技术的兴起，不仅为水牛潜力的开发提供了强有力的支持，使水牛优良性状利用效率最大化速度加快，同时作为家畜分子育种技术的一个重要领域，也有利于畜牧业整体分子育种水平的提高。白皮书指出，中国是全球第二大种质资源库，资源总量超过52万份。但完成精准鉴定的比例却不足十分之一，未来中国分子育种发展既充满挑战，也蕴含着巨大的机遇。当然，这也需要国产测序仪相关企业需要持续推进高通量测序技术的研发，降低分子育种应用门槛。分子育种技术大有可为尽管在主粮上，我们已经实现“中国粮用中国种”，比如我国水稻、小麦两大口粮作物自主选育品种的种植面积占到95%以上。但随着气候变化引发的水资源短缺、大风暴雨等极端气候多变，以及城镇化发展导致的农村劳动力短缺，种田农民日渐老龄化，田间管理缺少青壮劳力等诸多问题，也对种子提出了更高要求。如何节水节肥？如何抗病抗寒？如何抗倒抗旱？如何耐盐耐碱？河南农业大学研究者李海泳、殷贵鸿就指出，借助分子标记辅助选择(MAS)、转基因等技术，在小麦抗旱、抗病、抗穗发芽等性状育种上，目前已经有88个抗旱、水分利用效率相关的数量性状基因座(QTL)及其连锁的分子标记被报道，TaAＲFs、DＲEB等30多个小麦抗旱、水分高效利用相关基因被克隆；这些抗旱相关基因被导入小麦后就能够提高植株的抗旱能力；有140多个能够抗叶锈病、秆锈病、白粉病、赤霉病、麦瘟病、叶枯病等多种病变的小麦近缘植物基因被正式命名，如偃麦草的抗黄矮病基因和冰草的多粒基因已经在小麦育种中发挥作用。也就是说，我们需要小麦具有怎样的性状，就从基因层面去选择能够起到作用的优质种质资源，包括近缘植物基因都可以利用到。据报道，为找到抗病基因，山东农业大学小麦种质创新与利用团队仅2016年以来就分析了4.5万株小麦实验群体，完成超过30万次DNA扩增。用了数年时间，才在全球首次从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病关键基因Fhb7，并揭示了其抗病分子机制。小麦育种的“卡脖子”难题，就在于如何找到那些基因，从而能够将这些良种推广到中国大地上。李海泳、殷贵鸿就指出，目前我国小麦育种中存在的“卡脖子”问题主要有品种遗传基础狭窄、原创性分子育种技术缺乏和精准的表型鉴定困难等。正如芯片中有数以亿计的晶体管一样，种子里也有数以万计的基因，在选育优良性状时，基因相互之间还有作用和影响。这就导致实际上能够产生的变化，并不是数以万计，而是几何级数的变化。如何把优良的基因发掘、鉴定出来，如何进一步地杂交、分离、重组、筛选，如何对数以万计的基因重新“排列组合”，这些难题，还有待中国产业界、科研界共同努力，逐步提高分子育种的种植面积。分子育种不仅通过高产抗病实现在原土地上替换传统育种，更可以通过耐寒耐冷增加耕种面积，从而保护18亿亩耕地红线。据了解，超早熟大豆品种的育成，使我国黑龙江一些高纬度地区大豆生产迈上新台阶；耐旱作物和耐旱品种的选育，也为半干旱地区农业生产的稳步增长作出了贡献。分子育种，简直就是上帝的手术刀，为农业“刻划”出无数具备新性状的新品种。比如，不仅是增产，还可以增加营养、风味等。如培育出能够延缓餐后血糖上升、控制糖尿病病人病情的高抗性淀粉、高膳食纤维含量的小麦品种，或者能增强免疫力的高花青素、高维生素含量的小麦，或者对高血脂、高血糖、动脉硬化等有一定疗效的高麦黄酮小麦，微量元素易被吸收的低植酸含量、高植酸酶活性小麦等。不过，由于小麦基因组庞大、遗传转化率低、和目的基因有遗传累赘等因素影响，分子育种技术在小麦上的应用，目前还是落后于玉米、水稻等基因组较小的作物。而且，还有很多性状没有找到关键基因或有待进一步细分筛选，如抗倒春寒、耐热、抗穗发芽、抗茎腐病、抗虫等。在打好种业翻身仗上，小麦等品种依然需要国内产业科研界的通力努力。而其他作物同样大有可为。中国农业科学院生物技术研究所刘哲源等研究者通过梳理专利发现，在蔬菜分子育种专利技术中，转基因技术最先发展起来，专利申请量在2011年达到高峰。但由于转基因技术具有基因敲除位点不可控、遗传不稳定、外源基因插入不可控以及不可避免插入标记基因等问题，进入21世纪后被新兴的分子标记辅助育种技术逐步取代。分子标记辅助育种技术21世纪初开始盛行，2004年起就成为蔬菜分子育种的主要应用技术，专利申请量远超转基因、基因编辑、全基因组选择等技术。在权重上，目前全球蔬菜分子育种技术专利主要集中于番茄、黄瓜、白菜和辣椒等。但人类需要具有优良性状的瓜果蔬菜何止千万种，借助分子育种技术，不仅要让番茄、黄瓜具有更多新的口味和品种，还有让更多瓜果蔬菜能够成为餐桌上的新宠儿。不过，刘哲源指出，在蔬菜专利申请上，中国是科研机构为主，而美国则是以塞米尼斯蔬菜种子公司、陶氏益农公司、陶氏杜邦先锋公司等大型机跨国集团为主。且中国在蔬菜分子育种相关专利中运用较多的是分子标记辅助育种技术，缺乏最近几年新兴的全基因组选择技术、基因编辑技术等。在分子育种技术上，中国还有很大发展空间。毕竟，相比于芯片，分子育种不缺上游设备，下游又有着极大需求，相关科研机构也具有相当水平。未来几年，随着高通量测序技术进步带来基因型分析成本的降低，以及科研机构与下游产业合作的进一步加深，产研转化顺畅之下，更多企业也将有机会在分子育种学术成果产业化上获益。参考文献：1. 刘哲源,康宇立,唐巧玲,李蕾,王友华.基于全球蔬菜分子育种专利的信息分析及技术展望[J].中国蔬菜,2022(09)2. 李海泳，殷贵鸿．从国家粮食安全角度探讨我国小麦育种发展趋势［J］．江苏农业科学，2022，50(18)3. 我国奶水牛选育步入现代分子育种时代[J].农业科技与信息,2021(20)4. 丁蕾,张俊红,王涛涛,欧阳波,叶志彪,张余洋.蔬菜作物重要基因鉴定及其分子育种应用[J].分子植物育种,2022,20(22)5. 高海强.棉花纤维品质分子育种的现状及展望[J].农业技术与装备,2022(06)6. 朱立娟.玉米耐旱育种及分子育种策略探析[J].河南农业,2022(14)

人类第一次探测出&ldquo 67P/丘留莫夫&mdash 格拉西缅科&rdquo 彗星存在有机分子的痕迹，其表面也比预想的坚硬许多。从&ldquo 菲莱&rdquo 着陆器获得的首批数据中，科学家给出上述分析结果。 　　位于德国科隆、由德国宇航中心负责运行的着陆器控制中心称，除了在指定地点不甚完美的硬着陆外，&ldquo 菲莱&rdquo 已经解密了&ldquo 67P/丘留莫夫&mdash 格拉西缅科&rdquo 彗星的大部分信息。项目科学主管艾克哈特· 库尔特在一份报告中指出：&ldquo 我们正在努力获得更多彗星的信息，现在看来，彗星表面属性似乎与此前预料大相径庭。&rdquo 　　科学家最希望&ldquo 菲莱&rdquo 所得的化学分析数据，能成为解释46亿年前太阳系形成以及地球生命的有关证据。一些天体物理学理论认为，彗星给我们羽翼未丰的地球&ldquo 播种&rdquo 了最原始的生命所需的水和有机物，所以希望对67P彗星的探测能证明这一假设。 　　据物理学家组织网11月19日(北京时间)报道，&ldquo 菲莱&rdquo 携带的10种科学探测仪器中，一种名为&ldquo MUPUS&rdquo 的地表及属性探测器通过&ldquo 敲击&rdquo 67P彗星表面，发现这颗彗星的确是一个&ldquo 难啃的硬骨头&rdquo ，彗星表面下一层的&ldquo 灰尘&rdquo 并非像预想的&ldquo 蓬松&rdquo ，不太可能从地表深入太深。&ldquo 菲莱&rdquo 仍然在努力进行钻探，但尚不清楚是否将土壤样本取到着陆器上。 　　尽管如此，研究组说&ldquo 菲莱&rdquo 的元素和分子气体分析仪(COSAC)努力&ldquo 闻&rdquo 着周围的空气，在着陆的第一时间就检测到了第一批有机分子，但报告同时指出：&ldquo 质谱分析和分子物的明确分析还在进行中。&rdquo 　　&ldquo 罗塞塔&rdquo 彗星探测器历经64亿公里的十年深空旅行，今年8月终于跟67P成功&ldquo 会师&rdquo 。上周三，&ldquo 菲莱&rdquo 经过长达7个小时，从&ldquo 罗塞塔&rdquo 母船下降了20公里，终于着陆在67P上。 　　从上周六，&ldquo 菲莱&rdquo 着陆器因电力不足而进入休眠状态。项目主管斯提芬· 安拉麦克说，他对与&ldquo 菲莱&rdquo 取得联系仍有信心，随着距离彗星越来越近，&ldquo 我们就可以让这些仪器继续工作了&rdquo 。 　　大约等到2015年春季的时候，&ldquo 菲莱&rdquo 会与母船&ldquo 罗塞塔&rdquo 取得联系 到明年夏季，&ldquo 彗星上的温度将可以满足&lsquo 菲莱&rsquo 太阳能电池的充电需求&rdquo 。到时候，一直保持在轨飞行的母船&ldquo 罗塞塔&rdquo 会接收从休眠状态苏醒的&ldquo 菲莱&rdquo 发出的所有信号。

用棉签往嘴里一探，收集到脱落细胞，就可通过分析进行诊断。记者从光谷生物城获悉，留美华裔科学家李先强研发的分子诊断试剂实现快速、准确检测出呼吸道疾病的&ldquo 元凶&rdquo ，这项多重分子检测技术为业内首创。目前，他创办的中帜生物正和多家企业一起，在蓬勃兴起的分子诊断领域，形成光谷集群。 　　据了解，他领衔研发的呼吸道产品作为湖北省首个创新医疗器械产品，上报国家药监局审核。李先强介绍，目前国内已上市的呼吸道病原体检测产品一般为单项检测，而且多检测抗体或抗原，而中帜生物的产品则可以同时检测多项病原体核酸，这在国内还是首创。在儿科、呼吸科、感染科等领域都可运用。 　　传统抽血检测一般有&ldquo 窗口期&rdquo ，有时生病体内反应要到一周后才能被检测到，而到底是衣原体、支原体、细菌还是病毒造成不得而知，从而影响治疗效率。分子诊断则可以大大提前诊断时间。 　　生物制药是武汉打造的千亿产业，分子诊断则是最具活力的部分之一，通过产品带动产业、带动产业链，武汉将大有可为。 　　统计机构数据显示，今年全球体外诊断市场的规模可达到500亿美元，而分子诊断市场的总需求达到了60亿美元。在中国，体外诊断市场约为150亿元人民币，而分子诊断则是增长最快的一部分，年增速达20%以上。

2014年4月11日，德国耶拿携手杭州顺平公司，在浙江大学生命科学学院举办了“如何应对SSR分子标记技术在分子育种中的挑战”的专题讲座，由耶拿公司的应用专家吴潇韫女士主讲，内容涵盖植物育种技术、分子标记技术、SSR分子标记在植物育种中的应用，以及SSR分子育种研究中所遇到的挑战及德国耶拿提供的解决方案 。 众多浙江大学的师生参加了此次活动，讲座过程中提问讨论热烈，会后还举行了答谢客户的抽奖活动，活动举得圆满成功。

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的，研究生物分子间的相互作用，可以从分子水平上了解生命现象，从而阐明生命活动的机理，发现生命的本质。分子互作分析仪是指利用物理、物理化学或光学等手段检测分子之间的动力学、亲和力和热稳定性等人们肉眼无法捕捉的参数，帮助人们对分子进行定量或定性的分析，在生命科学、临床医学、环境检测和药物筛选等研究中发挥了巨大作用。当前，分子互作分析技术多元，涉及的仪器品类繁多，根据原理划分主要包括表面等离子共振技术(SPR)、生物膜干涉技术(BLI)、光栅耦合干涉技术(GCI)、微量热泳动技术(MST)及等温滴定量热技术(ITC)等等。近年来，随着科学技术进步以及新药研发市场的迅猛发展，基于上述技术原理衍生出一系列新技术，市场上也涌现出越来越多新的仪器产品。为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作分析技术、增强业界相关人员之间的信息交流，同时为用户提供丰富分子互作产品与技术解决方案，仪器信息网广泛向业内技术专家、仪器厂商约稿。相关稿件将收录至【分子互作分析技术】专题，并在仪器信息网平台全渠道推送，后续还将把干货整理成册，以供更多人士阅读。欢迎各位行业协会/学会、高校/科研院所的专家老师，以及领域内仪器厂商们投稿。一、主办单位：仪器信息网二、专家约稿主题聚焦分子互作分析仪器或技术，可选择以下主题(但不限于)其中之一：1.仪器专家（1）分子互作分析仪器或技术的研究进展（包括国内外研究现状、技术路线点评、关键问题、发展趋势、应用前景等）；（2）分子互作分析仪的最新研究成果（包括项目概述、结构和功能、取得成果等）；（3）分子互作分析仪器或技术的相关标准/法规概况及解读；（4）分子互作分析仪的操作技术要点、数据分析技巧；（5）分子互作分析仪国产与进口的差别、亟待解决的问题、未来发展的建议；2.应用专家（1）基于分子互作分析仪取得的最新研究成果（研究背景、研究过程、取得成果等） （2）其它相关经验之谈。三、厂商约稿提纲（1）贵司在分子互作分析领域主推的仪器产品是什么？请您谈谈该产品的核心竞争力。（2）请介绍贵公司分子互作分析技术路线的发展历史。（3）贵公司分子互作分析仪主要应用哪些领域的哪些实验环节？（4）您如何看待当前分子互作分析仪市场及前景？未来看好哪些细分领域?此外，厂商还可聚焦【面向分子互作分析仪用户在日常操作中需要注意的技术要点，以及相关数据分析技巧】主题，撰写成文。参考样文及链接：NanoTemper：“不可成药”靶点研究将成为分子互作 仪热点 需求市场 四、回稿要求：您可以根据上述问题进行稿件撰写，也可以由此展开相关话题。1.稿件字符数不少于1200字，欢迎多提供图片，图片像素应不低于300DPI 2.稿件无抄袭、署名排序无争议，文责自负，请勿一稿多投 3.投稿须为Word文档，本网编辑有权对文稿进行修改，如不同意请注明。4.请在稿件末尾注明供稿者姓名、单位、个人简介。五、投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn 六、活动时间：2022年9月-10月

p 　　韩国科学技术信息通信部发布消息称，韩国先进软性物质研究团组利用纳米粒子研制出表面活性剂。该研究结果刊登在国际学术杂志《自然》上。 /p p 　　表面活性剂是广泛用于肥皂、洗涤剂、洗发水等生活用品的化学物质。在一个分子中存在易粘附于水和易粘附于油两个部分，使用表面活性剂可将水、油分离，呈现水滴形态。因此，利用表面活性剂传送特定物质(药物等)可作为新一代医学材料，特别是作为调节液体水滴的技术可广泛应用于制药、疾病诊断、新药开发等领域。 /p p 　　现有调节液体水滴的技术多采用“分子表面活性剂”，是使表面活性剂包裹的液体水滴受到外部刺激的分子结构设计方式，但想实现两种以上刺激反应难度较大。此次研究组利用纳米粒子具有杀死细菌以及运送酵素等多种功能的特点，研制出可在多种刺激下控制液体水滴的“纳米粒子表面活性剂”，比现有分子表面活性剂具有更多样的功能。通过纳米表面活性剂可对电、光、磁场全部反应,磁场和光可以调节液体水滴的位置以及移动、旋转速度,并可以与电场结合。例如,使用操纵液体水滴移动或组合的工具可将活体细胞植入液体水滴里培养或将利用液体水滴还原细胞内的酵素反应等需要特殊环境的制药、生物医学领域。 /p p br/ /p

我们今天要研究的赛道，是一条增长潜力强劲，颇受各界关注的产业链——分子诊断。相比于发展成熟的免疫诊断、生化诊断等技术，分子诊断处于快速成长期，是体外诊断领域发展最快的细分领域，具有检测时间短、灵敏度高、特异度强等优势。据有关数据显示，2013 年- 2019 年，我国分子诊断市场规模由 25.4 亿元增长至 132.1 亿元，年复合增长率达 31.63%，增速约为全球的 2.6 倍。在政策利好、精准医疗需求推动下，特别是在新冠肺炎病毒检测的带动下，分子诊断行业发展提速，相关产品呈现井喷式出现。行业发展欣欣向荣，呈现出的新趋势值得业内人士重点关注。临床潜力进一步释放，从肿瘤伴随诊断拓展至肿瘤早筛在临床端，分子诊断可应用于感染性疾病检测、肿瘤个性化诊疗、血液筛查、产前筛查、遗传病诊断、药物代谢基因组学等领域。其中，分子诊断在传染性疾病检测、肿瘤诊疗等赛道的应用潜力将进一步加大。感染性疾病检测是分子诊断最为成熟的赛道，其中病毒性肝炎检测市场份额占比高，HPV 检测在近年快速兴起。2020 年，在新冠肺炎疫情影响下，呼吸道病原体检测成为了新的增长点。呼吸道病原体检测能快速诊断多重呼吸道病原体感染，也能与新型冠状病毒肺炎相鉴别。《国家新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第八版）》指出，新型冠状病毒肺炎感染需和其它呼吸道病原体感染相鉴别。2021 年 3 月 1 日，国家卫健委医管局印发《2021 年国家医疗质量安全改进目标》指出，呼吸道感染病原谱复杂，部分可引起流行，应提高呼吸道病原体核酸检测率。呼吸道病原体检测迎来风口，多家企业在近期发布了相关新品。此外，分子诊断在肿瘤个性化诊疗的临床应用也逐渐增多，且正在从肿瘤伴随诊断拓展至肿瘤早筛场景。未来分子诊断在临床端的潜力将进一步释放。高端分子诊断技术备受关注，多技术并存在技术端，PCR 是目前主流的分子诊断平台，应用成熟，市场份额大，国内获批的分子诊断产品中，基于 PCR 技术的超过 90%。新冠疫情下，核酸检测需求驱动 PCR 仪成倍增长。PCR 仪器市场规模从 2019 年的 10 亿人民币左右上升到超过 30 亿人民币，国产份额从 2019 年的 30% 上升到 2020 年的 70% 以上。同时，在疫情中，我国建立了大量 PCR 实验室，不仅可以防控疫情，还可在肿瘤防控、慢病管理等方面发挥重要作用，推动 PCR 企业的快速发展。目前，PCR 技术已经发展到第三代绝对定量的数字 PCR技术。数字 PCR 具备检测灵敏度高、定量结果更准确、更直观等多项优势，可加快推动临床分子诊断技术进入精准定量时代。NGS、单分子纳米孔测序、核酸质谱等高端分子诊断技术也备受关注，未来分子诊断市场将呈现 PCR 与 NGS、核酸质谱、单分子纳米孔测序等多技术并进的局面。实验室耗材需求应势上升，国产化加速实验室耗材作为保证试剂质量稳定、可靠的关键，在近年得到了行业的高度关注。随着分子诊断等行业规模不断扩张，实验室耗材需求随之上升，产品品质和性能重要性程度也不断提高。此前，我国实验室耗材严重依赖进口，市场长期被 Corning、Thermo Fisher、VWR 等企业垄断，占据我国市场90%份额。随着我国自主研发实力增强，实验室耗材国产化趋势日益明显，国内代表企业也开始加码发力，出现诸如洁特生物、硕华生命、耐思生物、博日科技等一批优质的国产企业，行业内存在的原料不规范、产品质量差、污染、仪器耗材不匹配等问题也将逐步得到解决。分子诊断产品成研发热点，获批产品不断增加在产品端，分子诊断是国内体外诊断行业创新研发聚集地。统计显示，2021 年第一季度，我国境内共有 10 款体外诊断产品获得第三类医疗器械注册证，其中 5 款为分子诊断产品。MSL、MRD、TMD 等创新分子诊断产品也正在成为研发热点，有望进一步加大我国在全球分子诊断市场的竞争力。同时，2020 年我国开展多场全民核酸检测，大幅推动小型化、自动化、便捷化设备发展。最近IPO上市的博日科技也推出了全自动核酸处理工作站、全自动实时荧光定量 PCR 分析系统等多款自动化分子诊断系统。行业迎来“黄金发展期”，博日科技发力高端分子诊断毋庸置疑，分子诊断领域已经成为体外诊断行业黄金赛道，前景可期。经过多年发展，行业内也涌现众多优秀的企业。成立于 2002 年的杭州博日科技股份有限公司（简称「博日科技」）凭借着在 PCR 领域的先发优势，已经成为国内领先的分子检测产品及服务提供商。据调研显示，2020年，公司的国内销量以18.5%的市场份额位居中国PCR设备市场的第三位，而海外销量在中国出口PCR设备的公司中排名第一。博日科技致力于打造“仪器+试剂+耗材”全产业链布局，累计获得 73 项专利，40 项医疗器械注册证，公司于 2002 年获得中国荧光定量 PCR 检测系统注册证，实现 PCR 领域里程碑式突破。目前，公司拥有实时荧光定量 PCR 分析仪、全自动核酸提取纯化仪、基因扩增仪、核酸提取试剂盒、PCR 试剂盒等多款产品，销往全国 34 个省市和全球 121 个国家和地区。长久以来，博日科技始终坚持产品持续更新迭代，以增强市场竞争力。2021 年 3 月，博日科技率先推出“集结号”全自动实时荧光定量 PCR 分析系统。该一体化实验分析系统涵盖“样本前处理+核酸提取+荧光定量 PCR”，实现全程自动化，24 小时可处理 768 个样本，可保证实验高效性、结果稳定性和检测灵活性。5 月，博日科技全新发布“全自动核酸处理工作站”，该产品集样本加载、信息录入、核酸提取、PCR 体系构建为一体，采用高纯度核酸提取系统及高精度移液分液系统，快速、高效、准确完成核酸提取。“集结号”全自动实时荧光定量PCR分析系统“全自动核酸处理工作站截至目前，博日科技围绕分子诊断生物学、免疫学、微生物学等基础研究及其医学诊断、畜牧水产、科学研究、食品安全、海关疾控等应用领域，累计发布了近 500 种纯化及检验等系列化试剂。针对国内耗材缺乏核心技术、市场规模偏小、进口垄断市场等行业痛点，2020 年博日科技开启高端产品线新布局，投资 4.59 亿元成立全资子公司安徽博日生物科技有限公司（简称「博日生物」）生产基地，项目占地 42 亩，建筑面积约 35000 平方米，引入 ERP、SRM、WMS 等信息化、自动化管理软件，提升公司数字化智能化管理水平，提高生产效率。博日生物一期建设总面积 13000 平方米，建成符合 GMP 要求的 10 万级洁净厂房，引进高端品牌注塑机 60 多台并搭配中央供料系统，全程机械化、自动化、智能化，可形成年产 160 万套分子诊断配套耗材、600 万套实验室通用耗材和 40 万套微流控芯片的生产线，达到国际领先水平。二期建设将打造年产能 4 亿人份的核酸检测试剂盒、核酸提取纯化试剂盒、免疫检测试剂盒和蛋白重组酶生产线。目前，博日生物生产基地已建成，未来有望大力提升国产高端耗材及试剂的市场竞争力，推动国内高端耗材及试剂的进口替代进程。2021皖江分子诊断高峰论坛：唤醒新势能，开启新征程6 月 30 日，安徽博日生物科技有限公司生产基地的竣工仪式将在安徽铜陵举行，同时还将举办 2021 皖江分子诊断高峰论坛。安徽博日生物有限公司竣工仪式2021皖江分子诊断高峰论坛该论坛由安徽省/铜陵市人民政府、全国卫生产业企业管理协会医学检验产业分会主办，博日科技、博日生物、华大共赢产业基金承办，论坛以“唤醒新势能，开启新征程”为主题，将邀请全国卫生产业企业管理协会副会长宋海波、博日科技董事长兼博日生物董事长贺贤汉、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院院长张宏、中科院微生物研究所研究员杜文斌、中国疾控中心副所长万康林、华大共赢总经理刘宇、瑞康医药副董事长张仁华、中国医疗器械行业协会体外诊断分会朱耀毅理事长等多位行业专家，就分子影像、数字 PCR 技术、传染病病原体诊断、体外诊断出海等热点话题和行业发展新动向进行探讨，把握行业跳动脉搏。论坛议程：届时大咖云集，风云际会，洞察行业发展趋势，共探分子诊断前沿技术，诚邀您莅临本次会议。扫码报名参加，联系电话：0571-8777-4319

单分子器件可用于研究电荷传输的微观机制，并可为在纳米尺度研究物质的基本物理化学性质提供理想平台。传统上，单分子器件的构建通常需要在功能分子的末端引入杂原子锚定基团，从而将分子固定在电极之间。然而，长期以来，受限于这一方法，单分子器件的研究对象主要局限于结构相对简单的线性分子体系。 　　在中国科学院院士、中科院化学研究所有机固体院重点实验室研究员朱道本的指导下，臧亚萍课题组与和合作者首次报道了基于碳纳米环带的单分子器件，并发现了其由于独特的环张力效应带来的异于常规线性分子的新奇电子学和化学性质。 　　碳纳米环带是一种通过自下而上合成的新型碳基纳米材料，被视为碳纳米管的最短单元结构，具有高度精确可调的尺寸、边缘和拓扑结构。臧亚萍课题组和合作者发现，无需引入任何杂原子锚定基团，由于独特的环张力作用，碳纳米环分子可以利用弯曲的径向π轨道直接和金电极键合，构筑具有超低接触电阻的碳纳米环单分子器件。研究进一步利用不同尺寸碳纳米环分子张力的变化，可以实现对其电导的高效调控。此外，臧亚萍课题组、化学所陈传峰课题组及中国科学技术大学杜平武课题组合作，探讨了碳纳米环带边缘结构对其导电性质的影响规律，发现了在碳骨架中引入“五元环”边缘能够显著促进电荷传输，因而带来超高电导。 　　近日，臧亚萍课题组发现环张力能够影响分子的电荷输运性质，并使其展现出特殊的化学反应能力。该研究通过对碳纳米环单分子器件施加定向电场，在温和条件下(常温，0.6 V电压)实现了相邻苯环间非极性C-C键的断裂，形成了由Au-C共价键连接的线性寡聚苯单分子器件。对照实验和DFT计算进一步表明，这一独特反应遵循经典芳香亲电取代(EAS)机理，其中静电场发挥了关键的催化作用。该方法对不同尺寸的纳米环具有普适性。利用这一方法，课题组制备了目前最长的八聚苯单分子器件，揭示了电子的隧穿传输距离可以延长至八个苯环单元。该原位反应方法为在表界面精准构筑新型碳纳米结构以及研究其电子学性质提供了新手段。相关研究成果发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。 　　上述成果将单分子器件的研究拓展到复杂环形分子体系，揭示了环张力这一独特结构效应对分子电子学和化学性质的特殊调控作用。这为未来发展具有复杂几何和拓扑结构的新型分子材料和器件提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。碳纳米环带单分子器件

市场成熟度高的荧光定量PCR技术，伴随着疫情的消失迷失方向，产品同质化、内卷严重。据媒体报道，医疗机构有数万套荧光PCR仪束之高阁。常规PCR内卷，打开了数字PCR的一扇窗数字PCR(Digital PCR,简称：dPCR）是第三代PCR技术，是生命科学和医学诊断的关键技术之一。核心思路是将模板分子稀释并平均分配到几万或几十万个独立反应单元中，进行PCR扩增，通过PCR终点信号“有或无”来实现不依赖于标准品和标准曲线的单分子绝对定量。相比于荧光PCR技术（第二代PCR），dPCR具有诸多优势，主要体现在以下几个方面：高灵敏度，可实现单分子级检测；定量准确，不依赖标准物质与标准曲线，可以实现绝对定量，是绝对定量的金标准；高稳定性，善于在复杂背景模板的干扰下对罕见的靶标进行检测，且对抑制剂的耐受性好。根据高禾投资研究中心预测，2020年至2024年中国dPCR行业市场规模仍将保持较高增长速度，市场规模将从21.33亿元，增长至70.11亿元，年复合增长率为34.65%。在国际上，伯乐、凯杰、赛默飞、罗氏、因美纳等公司纷纷通过收购、投资等方式布局dPCR业务；在国内，诞生了如新羿生物、锐讯生物、领航基因、小海龟科技、臻准生物、科维思、永诺生物、思纳福医疗等IVD企业，迈克生物、新产业、安必平等上市IVD企业都投资了dPCR企业。dPCR应用覆盖多个领域一是感染性疾病的早期和快速诊断。利用数字PCR高灵敏度和绝对定量的特点，能够对病原微生物和耐药基因进行动态监控，为临床方案的制定与调整提供参考。二是肿瘤基因检测，为肺癌、乳腺癌、消化道肿瘤、甲状腺癌等病种的早期预警、预后判断、疗效预测和评价提供可靠的检测产品。凭借其超高敏感性和绝对定量的优势，数字PCR尤其适合肿瘤的液体活检，能够克服该类标本中肿瘤来源核酸含量低和背景复杂的不足，在微小残留疾病（MRD）、疗效评价、疾病进展以及克隆进化的动态监测方面都具有良好的应用前景。三是出生缺陷筛查，可以更快、更便宜、更准确地开展唐氏综合征等染色体疾病和SMA（脊髓性肌萎缩症）等遗传性疾病的筛查。数字PCR技术，可以在样本量相对稀有的情况下保证染色体拷贝数定量的准确度，满足了唐氏综合症筛查的技术需求。对于SMN2基因拷贝数的检测准确、快速、经济，可满足SMA临床基因检测和产前诊断的需求。数字PCR技术的先进性及重要价值已经成为行业共识，随着检测市场的持续增长，检测要求的不断提高，数字PCR势必会成为临床分子诊断的关键性技术平台，迎来快速增长。全国公开招投标结果显示自2013年开始，数字PCR年中标数从个位数时代进入年中标量过百，尤其是2021和2022两年，数字PCR每年中标数超过300余套，从高校科研院所、海关、疾控、医院等各大领域均在布局数字PCR。除了以上政府招标部门外，工业领域包括分子诊断领域、计量定值和生物制药等领域，更是数字PCR技术的青睐者，预计工业客户每年采购的数字PCR不低于政府招标采购领域。因此数字PCR已成为国家和全行业认可与肯定的技术，未来发展空间巨大。2023年可能成为数字PCR临床应用爆发元年。自2019年以来，国内众多IVD厂家都在布局数字PCR临床检测试剂盒（肿瘤、病原体、生殖健康等）。继北京新羿生物科技有限公司于2022年1月自主研发的新型冠状病毒（2019-nCoV)核酸检测试剂盒获得Ⅲ类医疗器械注册证之后。6月20日，广州优泽生物技术有限公司的“MPR1A/PLAC8基因甲基化检测试剂盒（数字PCR法）”获得国家药监局NMPA的批准。这也意味着会有越来越多的基于数字PCR方法的试剂获得注册证，背后是无数IVD厂家在基于数字PCR在排队报证。数字PCR的春天到了（数据来源：中国政府采购网、易众标、啄木鸟医疗营销云等第三方平台）从2022年及今年上半年招投标数据来看，国产数字PCR快速崛起，各家订单呈快速增长。近日，国家发改委发布《关于公开征求意见的公告》，新型基因、蛋白和细胞诊断设备，新型医用诊断设备和试剂。《“十四五”医疗装备产业发展规划》中，重点发展诊断检验装备。从先进性和创新性来讲，数字PCR是国家重点鼓励的创新方向。国家认可，试剂获证加速，国际知名品牌和国内上市公司对数字PCR的布局更增强了行业对数字PCR的信心。数字PCR极有可能引领分子诊断未来10年黄金期的发展，成为分子诊断行业的新一代宠儿。