空间碎片

德国科学家在最新一期《海洋科学前沿》杂志上撰文指出，在过去5年时间里，他们调查了北极海岸塑料碎片的组成及来源情况。分析显示，其中1/3的塑料碎片仍然带有印记或标签，可对其来源进行追踪，其中大部分来自德国。塑料碎片是一个全球性问题，据观察，有相当数量的塑料碎片漂浮在遥远的北冰洋上，但目前尚不清楚这些碎片从何而来。最近，由亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）阿尔弗雷德韦格纳研究所开展的公民科学项目提供了第一个有价值的信息。该研究负责人梅勒妮伯格曼博士说：“从2016年起，我们开始与公民科学家合作，调查北极海岸塑料碎片的组成，期间参与活动的游客收集并记录了斯瓦尔巴群岛海岸上的塑料碎片，到2021年他们共收集了23000件物品，总重量为1620公斤。”伯格曼指出，他们调查了那些仍然带有标记、标签或印记的碎片来自何处，结果发现了来自遥远的巴西和美国的碎片，而欧洲特别是来自德国的塑料碎片占总数的8%。他进一步说：“研究和计算机模型显示，塑料污染来自当地和偏远地区。在当地，塑料碎片从船只和废物管理系统较差的北极地区流向海洋；来自遥远地方的塑料碎片和微塑料则通过河流和洋流从大西洋、北海和北太平洋输送到北冰洋。”专家们指出，为有效解决这些问题，不仅需要改善当地的废物管理，尤其是船舶和渔业的废物管理措施，还需要大规模减少全球塑料产量，特别是在欧洲、北美和亚洲的工业化国家。

3月5日，日本共同社报道了一个令人担忧的消息。据报道，日本东京电力公司对福岛第一核电站1号机组反应堆安全壳内部的调查结果显示，来自熔落核燃料(燃料碎片)的物质，当年未全部清理干净，如今很可能仍大范围分布在底部堆积物的表面。随着日本计划在2023年将核废水排放入海，这些核燃料碎片如果随之暴露，将造成何种影响，难以设想……大量放射性核残渣，后患无穷据共同社报道，2022年12月，东电向积水的安全壳内投放了配备辐射检测传感器的水下机器人，向底部堆积物放下传感器。2023年2月根据分析结果发现，检测到燃料碎片散发出的强烈中子射线，以及显示存在燃料碎片所含放射性物质“铕-154”的放射线。此外，东电对支撑装有核燃料的反应堆压力容器的底座外侧进行调查，所有8处均检测到燃料碎片散发出的特有核辐射。据分析，1号机组的燃料碎片冲破压力容器，从正下方的底座开口处流到了安全壳底部。开口处附近出现像是构造物熔化后的堆积物，呈现越远离开口处就越薄的倾向，里面也可能含有燃料碎片。堆积物的厚度、距开口处的距离与测得的铕辐射量等没有相关性，东电认为“堆积物的表面附近存在来自燃料碎片的物质”。燃料碎片是指核燃料和构造物熔化后冷却凝固而成的物体，但也有从碎片上散落的微小粒子，东电认为这些都是“来自燃料碎片的物质”。今后，东电还将使水下机器人进入底座内侧，尝试拍摄内部的损伤情况和压力容器下部等。向太平洋排放核废水，日本“铁了心”虽然福岛核电站真实状况不甚明朗，但近日，日本首相岸田文雄在参院预算委员会会议上，关于东京将核废水排放入海的开始时间明确表示，“预计2023年春季到夏季的这一时间不变”。岸田称，将切实推进反应堆报废工作，并认为“为了实现福岛重建，核废水的处置是无法推迟的课题”。立宪民主党批评称尚未得到渔业相关人士等的理解。事实上，自日本政府早前宣布将核废水排放入太平洋后，日本国内外的反对之声便不绝于耳。对于此事，日本民众首先无法接受。2022年3月，日本福岛县和宫城县的多个民间组织，向东京电力公司和经济产业省提交了一份18万人联合署名、反对将福岛核电站污水排入大海的请愿信，要求采用其他方法处理。日本各界民众还多次自发举行游行集会，质疑政府并未充分听取民意，单方面实行这一决定。日本龙谷大学政策学部教授大岛坚一曾表示，“核污染水排入大海不仅破坏当地渔民赖以生存的渔场，还将影响到周边海域，对全球海洋生态环境造成不良影响”。日方的做法，也引发邻国强烈反对。中国外交部一再重申，福岛核污染水处置关乎全球海洋环境和环太平洋国家公众健康，绝不是日本一家的私事。中方再次敦促日方，切实履行应尽的国际义务，以科学、公开、透明、安全的方式处置核污染水，停止强推排海方案。韩国政府也表示，对日方核监管机构批准排污入海的做法感到忧虑，并将采取应对措施。同时，韩国将就此提升与国际原子能机构合作，加强对国内海洋环境辐射的检测工作。俄罗斯方面也已表示，将关注日方对核废水的处理动向，对其举动表示关切。(完)

近日，中国科学院大连化学物理研究所所仪器分析化学研究室质谱与快速检测研究中心（102组）李海洋研究员团队在现场检测微型质谱及应用方面取得新进展，基于自主研发的现场快速检测微型质谱（Anal. Chem.，2022），开发了简单易控、高碎片化效率的新型多重碎片化碰撞诱导解离技术，可实现单次进样条件下获得丰富碎片离子信息，对于化学战剂、D品的准确识别，以及新型合成D品的结构解析具有重要意义。　　新型D品层出不穷、种类繁多，成为当前D品犯罪案件的突出特点。此外，D品的种类不断翻新，更具伪装性、隐蔽性和迷惑性，使得检测难度大。因此，开发便携式仪器用于新型D品的及早发现，以及传统D品的现场快速准确识别对禁D工作具有重要意义。李海洋团队前期基于微型质谱关键技术，实现了传统D品和新型芬太尼类D品的定性检测（Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2019；Anal. Chem.，2019），并在云南边境多个检查站开展了推广应用。　　传统共振碰撞解离技术需要多次进样才可以获得多重碎片离子信息。本工作中，基于此前构建的现场检测微型质谱，该团队开发了一种简单易控的新型碰撞诱导解离方式技术，可实现单次进样条件下获取多重离子碎片信息。基于对离子阱内微区电场分布的研究，团队还揭示了该技术的微观本质，即增大离子阱质量分析器的直流偏置电压有利于增强径向电场强度，从而驱动离子进入强射频场获得能量、发生碰撞诱导解离。通过调控电场、离子的初始动能和气压等，该碰撞诱导解离技术可实现100%的碎片化率。该技术还可同时获得多个碎片离子，有利于提升识别准确性，实现痕量D品同分异构体的区分、化学战剂的准确识别等。此外，该技术通过分析母离子以及不同碎片离子之间的质量数差异，可实现对D品的结构解析与分类，适用于新型合成D品早期发现预警，在D品稽查、公共安全等领域具有广阔应用前景。　　相关研究以“Radial Electric Field Driven Collision-Induced Dissociation in a Miniature Continuous Atmospheric Pressure Interfaced Ion Trap Mass Spectrometer”为题，于近日发表在《美国质谱学会杂志》（Journal of the American Society for Mass Spectrometry）上，并被选为封面文章。该工作的第一作者是我所102组博士研究生阮慧文。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金等项目的支持。（文/图 王卫国、阮慧文）　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jasms.3c00324

大家好，本周为大家分享一篇2024年发表在Analytical Chemistry上的文章，Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterization with Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry1。该文章的通讯作者是来自北京蛋白质组学研究中心的常乘研究员以及中国科学院大连化学物理研究所的王方军教授。　　在过去的十年里，UVPD (193nm)因其出色的碎裂效率而备受关注。它能够产生a/x, b/y, c/z等多种类型离子，并能够对小于30 kDa的蛋白质提供近乎完整的序列裂解。它是完整蛋白表征的有利工具，能够提供序列、PTM、次级结构等丰富信息。常规的UVPD分析主要依赖于识别N-端或C-端碎片(a/x, b/y, c/z)，尽管已经满足大部分的小分子蛋白质(　　图2. Panda-UV工作流程　　通过在三种模型蛋白质上进行全面基准测试，展示了Panda-UV强大性能(图3)。内部片段的加入使得识别的片段数量提高了26%，并将平均蛋白质序列覆盖率提高到了93%，解锁了模型蛋白质中最大蛋白碳酸酐酶II的隐藏区域。此外，平均65%的内部片段可以在多次重复实验中被识别，展示了Panda-UV识别片段的高置信度。与现有的内部片段匹配软件ClipsMS进行对比，Panda-UV通过对代码框架的优化，搜索模型蛋白的一个质谱数据不超过9分钟，比ClipsMS快50倍。最后，在分析单克隆抗体时，Panda-UV将识别的片段数量翻倍，mAb亚基的序列覆盖率可以提高到86%，并且CDR几乎完全测序，显著提高了mAb的识别准确性(图4)。　　图3. A) B)Panda-UV与C) D)Clips MS解析CA、Mb、Ub三种蛋白的UVPD数据对比　　图4. Panda-UV在mAb UVPD数据分析中的应用　　总的来说，Panda-UV赋予研究人员解锁UVPD数据中内部片段的能力。尽管Panda-UV是专门为UVPD设计开发的，但是用一般解离方法(例如：HCD、ETD)得到的质谱图也是兼容的。Panda-UV揭露了完整蛋白质表征的隐藏深度，为蛋白质组学top-down深度分析提供了帮助。　　撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳文章引用：Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterizationwith Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry　　参考文献　　1. Zhu Y, Liu Z, Liu J, et al. Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterization with Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry. Anal Chem. 2024 96(21): 8474-8483.

近日，中国科学院沈阳自动化研究所空间机械臂领域研究取得了新进展。为应对碎片清除、在轨组装和制造等复杂空间任务，科研团队创新性地研制出一种1U尺寸(10cm*10cm*10cm)的可展开空间机器臂Cubot。相关研究成果以封面形式，发表在Space: Science & Technology上。 　　科研团队已完成Cubot原理样机的研制，并进行了展开与抓取实验，验证了Cubot的可行性。Cubot由主动关节、被动关节、臂杆和末端执行器等组成，折叠时可收拢于1U的空间尺寸内，展开后为一个带末端执行器的多自由度机械臂，折展比达1比7。Cubot具有两种工作模式：A模式主要用于航天器的在轨维护，而B模式则面向空间碎片的主动清除。 　　在构型设计方面，Cubot可根据具体在轨任务，灵活调节或定制杆长、被动关节数、末端执行器尺寸等设计参数。在展开过程中，Cubot是一个7自由度机械臂；完全展开后，被动关节自锁，Cubot变成了一个3自由度机械臂外加一个单自由度的末端机械手爪。在工作区域设置方面，Cubot在展开过程和展开后拥有不同的工作区域。 　　Cubot实现了空间机械臂的模块化、微型化设计，在轨展开后可完成对小型空间碎片的抓取，辅助空间站舱外结构维护等作业任务。 　　研究工作得到国家重点研发计划等的支持。

据世界经济论坛网近日报道，英国政府正考虑投资160亿英镑，建设空间太阳能电站。空间太阳能电站是英国政府“净零创新组合”项目将投资的技术之一，被视为可助英国到2050年实现净零排放的潜在措施之一。美国加州理工学院科学家也正在开展一项具有先锋性的“空间太阳能发电项目”，而且美国海军研究实验室2020年在太空测试了太阳能模块和能量转化系统。此外，中国也在建造自己的空间太阳能发电站。那么，太空中的太阳能发电站将如何运作，能带来哪些好处，又面临哪些挑战呢？优点多多据世界经济论坛网报道，到2050年，全球能源需求预计将增长近50%。位于轨道上的空间太阳能电站一天24小时都可以接收太阳光，因此可以持续发电，这比地球上的太阳能发电系统更具优势——后者只能在白天发电，并且受天气影响。因此，空间太阳能发电可能是帮助满足全球能源部门日益增长的需求和应对全球气温上升的关键。空间太阳能发电需要在太空收集太阳能并将其传送到地球上。为此，空间太阳能发电系统需要一颗太阳能卫星，即一台装有太阳能电池板的巨型航天器。这些电池板可以发电，然后通过高频无线电波将能量无线传输到地球，而一种名为硅整流二极管天线的地面天线将把无线电波转换成电力，再将其传送至电网。前景可期利用漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射大量能量，这听起来像科幻小说——20世纪20年代，俄罗斯科学家康斯坦丁齐奥尔科夫斯基首次提出了这个设想。在很长一段时间里，它成为作家们的灵感来源。1941年著名科幻作家艾萨克阿西莫夫发表的短篇小说《推理》，就描述了这样一个能收集太阳能、并通过微波向行星传递能量的空间站。此后，基于太空的太阳能利用就成为一个长盛不衰的想法，而最近的技术进步使科学家们对其前景更为乐观。这些技术包括轻型太阳能电池、无限能量传输和太空机器人技术等。建造空间太阳能发电站首先需要解决的是太阳能电池板的重量问题，不过，这已经通过开发超轻太阳能电池得到了解决。2017年，美国加州理工学院的研究人员提出了一个模块化发电站的设计，该发电站由数千块超轻型太阳能电池瓦组成。它是迄今为止最轻的集成多功能原型机，能够收集阳光，将其转换成射频电能，然后以受控光束无线传输这种能量。另外，空间太阳能电站基于模块化设计，大量太阳能组件可由机器人在轨道上组装而成。此外，把所有这些组件运入太空难度大、成本高，但像美国太空探索技术公司（SpaceX）这样的公司正在努力改变这种状况，其研制出的“猎鹰”火箭可重复使用，功能更强大的“星舰”火箭也即将进入关键的试飞阶段，有望大大降低空间发电成本。仍有挑战弗雷泽-纳什咨询公司最近的一份报告认为，英国投资100多亿英镑建设空间太阳能电站是可行的。该项目预计将从规模试验开始，2040年建成并投入使用。届时这颗太阳能卫星的直径将达到1.7公里，重约2000吨。地面天线的面积约为87平方公里。据美国消费者新闻与商业频道网站报道，中国正在考虑建设太阳能发电站的计划，包括在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并发电；2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。根据有关专家组论证建议，中国应力争在未来十余年完成空间超高压发电输电及无线能量传输试验验证，实现“2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站，2050年前具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力”的中、远期目标。但世界经济论坛网的报道指出，即使我们成功建造了一个空间太阳能电站，其运行也面临若干实际挑战，例如太空碎片可能会破坏太阳能电池板。太空碎片是废弃的运载火箭或航天器部件，它们在地球上空数百公里处漂浮，由于太空碎片以25266公里/小时的极快速度在近地轨道上飞行，因此一旦发生碰撞，可能会对卫星或航天器造成严重破坏。另一个问题是，从太阳能卫星向地面传输能量难度很大，科学家们需要提高无线能量传输的效率，按照现有技术，收集到的太阳能只有一小部分可到达地球。

关键词：MALDI-MSI 质谱成像、Paeonia suffruticosa 牡丹、Paeonia lactiflora 芍药、Monoterpene glycoside 单萜苷、Spatial distribution 空间分布01 前言 芍药属植物具有较高的观赏价值和经济价值，以及重要的药用价值，引起园艺学家、植物学家和草药学家的极大关注。芍药属植物约有35种，其中牡丹 (Paeonia suffruticosa，PS）和芍药（Paeonia lactiflora ，PL）是两种主要的东方药草。牡丹和芍药同属，外形也极为相似，从植株形态上进行区分：牡丹，是小灌木，有木芍药之称；而芍药是多年生草本植物。在中国、日本和韩国，牡丹皮（牡丹的干燥根皮）和白芍（芍药的根部）是具有镇痛和抗炎活性的重要中药。尽管 PS 和 PL 的植物化学和药理作用的相似性和差异性已经被广泛研究，但其空间代谢组的比较几乎没有报道。空间代谢组学是代谢组学研究发展中的一个分支，它提供了组织结构和个体代谢物之间的直接联系。阐明PS和PL的空间代谢组差异在植物分类和药用植物质量控制等领域具有重要意义。02 摘要 2021年4月，中国药科大学天然药物与中药学院国家重点实验室李萍教授、李彬教授在 New Phytologist 期刊上发表了题目为：“Unveiling spatial metabolome of Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora roots using MALDI MS imaging”的研究论文，本研究结合多基质和正负离子检测模式，对牡丹和芍药的根切片进行了高质量分辨率基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI MSI）和 AP-SMALDI 串联质谱（MS/MS）成像，系统地研究了单萜糖苷类和丹皮酚苷类、单宁类、黄酮类、糖类、脂类等多种代谢产物的空间分布。利用 Li DHB 基质的串联质谱成像技术来准确区分芍药苷和芍药内酯苷两种结构异构体的组织分布。此外，参与没食子单宁生物合成途径的主要中间产物在根部成功定位和显示。03 结果 3.1MALDI MSI的PS和PL根代谢产物的原位分析采用高分辨率 MALDI MSI 和 MALDI MS/MS Imaging 相结合的方法，获得了 PS 和 PL 根横截面的综合代谢产物分布图，并进一步用 LC-MS/MS 进行了验证。代表性部位的质谱图从根的四个区域获得，包括木栓层、皮层、韧皮部和木质部（图1）。在正离子模式下，使用 DHB 基质，检测到两种主要特定类别的次级代谢物单萜糖苷类（monoterpene glycosides，MGs）和没食子单宁（gallotannins）。在 PS 和 PL 中均观察到共同的代谢物 MGs，如芍药苷/芍药内酯苷（m/z 519.1263，结构异构体)、氧化芍药苷（m/z 535.1212)、苯甲酰芍药苷（m/z 623.1525）、牡丹皮苷 A（m/z 653.1631）、牡丹皮苷 B/J（m/z 669.1580）、牡丹皮苷 E（m/z 565.1318）和苯甲酰氧芍药苷/牡丹皮苷 C (m/z 639.1475，同分异构体）。牡丹/芍药中生物合成的没食子单宁是没食子酸葡萄糖酯（即没食子酰葡萄糖，GGs）。如图1所示，观察到具有相邻峰间距为 152.01 Da 的 m/z 分布，表明母体分子上连续添加了没食子酸基团。在 PS 和 PL 中，检测到12个没食子酰基残基的取代产物（2GG-12GG，m/z 523.0485-2043.1581）。作者还发现了 PS 特有的成分—丹皮酚苷类（PGs），如牡丹酚甙（m/z 367.0790）、牡丹酚原甙和牡丹酚新甙（m/z 499.1212，同分异构体）。图1. 正离子模式下牡丹（左）和芍药（右）根横截面不同区域的 MALDI 质谱图3.2MALDI MSI比较PS和PL根单萜和丹皮酚苷类成分的空间分布图a中，通过 PS 和 PL 的横截面可以看到解剖结构中的物种多样性，PS 根木质部区域高度木质化；PS 韧皮部约占整个横切面的45-55%，PL 根的韧皮部仅占10-20%。图b中，可以看到 PS 和 PL 中单萜糖苷类的空间分布模式，芍药苷（m/z 519.1263，[M+K]+）及其衍生物主要分布在 PS 和 PL 的木栓层、韧皮部区域，PL 的木质部射线区，但在 PS 的木质部（木芯处）检测信号较低。此外，在图c中，可看到丹皮酚苷的空间分布，在 PS 根的木栓层和韧皮部中可以解吸出丹皮酚苷类化合物，如丹皮酚苷（m/z 367.0790）、牡丹酚原甙和丹皮酚新甙（m/z 499.1212，同分异构体）、丹皮酚苷A/B/C/D（m/z 651.1322，同分异构体）和丹皮酚苷E（m/z 661.1741），而 PL 的根中不存在丹皮酚苷类物质。图2 牡丹和芍药根的 MALDI 成像 （a. 甲苯胺蓝O染色的组织切片的光学图像；b. 单萜糖苷类（MGs）的离子图像；c. 丹皮酚苷(PGs)的离子图像）。3.3AP-SMALDI MS/MS成像分析结构异构体的空间分布由于存在高丰度 [M+K]+ 断裂困难、[M+Na]+ 丰度太低等问题，Li DHB 被应用于本实验 AP-SMALDI MS/MS 成像。如图3(a)所示，Li DHB 显示为产生芍药苷和芍药内酯苷的 [M+Li]+ 二级碎片的有效基质，其中两个差异片段 m/z 253.13（芍药内酯苷）和 m/z 255.11（芍药苷）被检测到。在 50μm 空间分辨率下进行 AP-SMALDI MS/MS 成像实验，并在 m/z 487.1777处检测到 [芍药苷/芍药内酯苷+Li ] + 的前体分子离子。前体分子离子和二级碎片离子的离子图像如图3(b)所示，显示了前体分子离子和最终产物离子的空间分布，在 PS 中，仅检测到 m/z 255.11，且主要在木栓层中观察到；在 PL 中检测到 m/z 255.11 和 m/z 253.13，二者分布趋势相似，且木栓层、韧皮部和木质部射线区的信号强度高于皮层和木质部维管束。通过 AP-SMALDI MS/MS 成像，芍药苷和芍药内酯苷的空间分布被清晰的呈现出来。作者使用 LC-MS 方法进一步验证 MALDI 成像结果，PS 和 PL 的根被人工分成木质部和木质部外两个部分。如图3(c)所示，LC-MS 结果与 MALDI 成像结果一致，在牡丹中仅检测到芍药苷；在芍药中，检测到了两者，并且在外层中观察到更高丰度的芍药苷和芍药内酯苷，因此，Li DHB 基质是可行的，以获得用于分辨异构体空间分布的不同片段。图3 MALDI MSI 及 LC-MS 验证。(a)前体物质m/z 487.18的串联质谱，分别来自芍药内酯苷和芍药苷。(b)像素大小为50μm的牡丹(PS，上)和芍药(PL下)根中芍药苷和/或芍药内酯苷的 MSI图。(c)用 LC-MS 从 PL 和 PS 根切片的不同部位相对定量芍药苷和/或芍药内酯苷。3.4MALDI MSI的PS及PL根部没食子单宁生物合成途径的空间分布分析下图4显示了在牡丹和芍药的根切片中显现的没食子酸生物合成途径和离子图像，在牡丹和芍药根中观察到总共13种参与没食子酸生物合成途径的代谢物，包括没食子酸、没食子酰葡萄糖、2GG -12GG。如图4所示，没食子酸（m/z 169.0142，[M-H]-）是合成没食子单宁的起始化合物。没食子酸主要分布于 PS 的木质部区域（木芯），广泛分布于 PL 的根部，形成层部位含量明显增高。β-葡萄糖苷作为没食子单宁的基本单元和主要的酰基供体，主要分布于 PS 的韧皮部，PL 的木质部射线和皮层。从 2GG-12GG 途径观察到没食子单宁空间分布的动态变化。2GG、3GG 主要分布于 PS 的木栓层和韧皮部区域，在 PL 中含量明显较低。4GG、5GG 主要分布在 PS 的木栓层、韧皮部和木质部中，PL 的木质部和韧皮部。其中，作为 6GG-12GG 合成的前体物质，5GG 相对均匀地分布于牡丹和芍药根中。从 6GG -12GG 的第二个序列中，复合单宁主要集中在 PS根的木质部导管区和PL的楔形木质部区域和皮层中，且覆盖面积呈明显下降趋势（尤其是 11GG 和 12GG ）。图4 MALDI 质谱成像技术研究牡丹和芍药根中没食子单宁生物合成途径。(a)没食子单宁的生物合成途径。(b)从 PS (左)和 PL (右)根切片获得的参与没食子单宁生物合成途径的主要中间体的质谱成像图。3.5MALDI MSI比较PS和PL根中其他代谢物的空间分布槲皮素（m/z 303.0499，[M+H]+）主要存在于 PS 和 PL 的皮层中（图5）。单糖（m/z 219.0266，[M+K]+）、二糖（m/z 381.0794，[M+K]+）、三糖（m/z 543.1322，[M+K]+）和四糖（m/z 705.1850，[M+K]+）主要积累在 PS 的皮层和韧皮部以及 PL 的皮层和木质部射线区。脂质 PC(34:2) (m/z 796.5253，[M+K]+）和 PC(36:4) (m/z 820.5253，[M+K]+）主要分布于 PS 的根系形成层和 PL 的木质部射线区。图5 从牡丹(PS，左)和芍药(PL，右)根部切片中选取的类黄酮、糖类和脂类的离子图04 总结 本研究采用 MALDI MSI 结合 LC-MS 代谢物检测技术，系统表征了单萜和丹皮酚苷类、鞣质类、黄酮类、糖类和脂类等多种代谢产物（65种）的空间分布。用高分辨 MALDI MSI 研究了两种芍药科植物牡丹和芍药共同代谢物和特定代谢物在空间分布上的相似性和差异性，为代谢物的生物合成、运输和积累研究提供了重要信息。为了解决异构代谢物空间分布不明确的问题，作者进行了 MALDI 串联质谱成像，明确了芍药苷和芍药内酯苷的空间分布。本研究表明牡丹和芍药的皮以及中心部位都含有丰富的生物活性物质，能够为传统药材加工方法的改良提供直观的依据。此外，本研究还首次绘制了参与没食子单宁生物合成途径的前体以及中间体的空间分布图，可水解的单宁主要分布在木栓层、韧皮部等，其可能在不损害细胞质成分的情况下发挥保护作用，如对抗生物压力；鞣花鞣质倾向于在木质部区域积累，这可能与木质素具有共同的支持植物的功能。综上所述，高分辨率 MALDI MSI 提供了全面、准确的代谢物空间分布，为中药的深入研究、使用和加工方法的改良提供了独特的见解。文献地址：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17393「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

前言历史绘画品，其组成结构通常比较复杂，除主要化合物外，还有一些低含量的物质，或来自艺术品本身，或与其老化过程(如分子的迁移或聚集)以及之前的保存处理方式密切相关。其中一类从绘画品检测到的微量化合物，多为微米的颗粒物和层状物，其尺寸小于10 μm (尺寸/厚度)。为了解这些历史绘画品的组成、物理性质、历史背景和进一步理解可能的退化过程，一项重要的工作就是对这些微量化合物进行详细的组成表征，获取这些信息是发现合适的预防/保存方法来避免/减少这些老化过程的进一步发展。然而，由于可用于分析的样品量非常少，且应该尽可能减少来确保艺术品的完整性，这些微米区域的识别就变得复杂和具有挑战性。图1.（a）名画，著名画家梵高的“吉诺夫人的肖像”；（b）画作中选取的用于分析的样品碎片；（c）当前多种红外技术的空间分辨率及波长依赖性对比。除了一些基于X射线的常用方法来表征绘画品中的无机颗粒和层状物，一些关于有机物的表征问题仍未能得到有效的解决。微米傅里叶变换红外(µFTIR)和拉曼（µRaman）光谱技术的应用，可提供这些物质分子结构和空间分布的一些信息，但µFTIR通常受到空间分辨率的限制（约3-15 μm，且依赖于入射红外波长），难以检测到10 μm *10 μm区域内一些光谱标志物的特征吸收带，尽管拉曼光谱可实现较高的空间分辨率，却会受到荧光干扰和潜在的敏感材料损伤的限制。O-PTIR是近发展起来的一项基于热膨胀的红外技术，其使用红外激光照射样品引发热膨胀，然后用可见探针激光进行红外测量。因此，其空间分辨率由可见激光的光斑大小决定，克服了传统FTIR光谱分辨率决定于红外光衍射限的限制。另外，除了其高空间分辨率（通常远低于1 µm）, O-PTIR测量不需要与样品直接接触，避免了表面脱落粒子的干扰或对待分析绘画品片段的可能损害，是一种非常有前途的历史绘画品的分析方法，并有可能拓展到其他具有多彩表面的文化遗产样品。近期，比利时安特卫普大学的Karolien De Wael课题组及其合作者次使用O-PTIR技术用于分析历史绘画作品中的有机颗粒物,并和基于同步辐射光源的µFTIR（µSR-FTIR）结果进行了对比。相关研究成果已成功发表在Angewandte Chemie International Edition德国应用化学上（DOI:10.1002/anie.202106058）。如图1(a-b)所示，作者选取了梵高的名画“吉诺夫人的肖像”的微小片段，尺寸约为200 µm * 200 µm * 25 µm（图1b）, 画作表面层的厚度仅约为10 µm，这对于直接表征其有机组成是一个很大的挑战。在µSR-FTIR收集的高质量波谱数据中，五种主要的光谱类型可以通过特征红外吸收谱带得到有效的区分（箭头所示），分别为铅白 (2PbCO3Pb(OH)2 / PbCO3，约为1390 和1045 cm-1)，CaCO3 （约为1453 和874 cm-1），干油（约为1734 cm-1），蛋白质（约为1650 和1543 cm-1，分布对应Amine Ⅰ和Amine Ⅱ）以及纤维素（1114, 1062 和 1037 cm-1）。值得注意的是，用于包埋样品的环氧树脂（1512, 和 1247 cm-1）也被检测到，且在其他几个谱图也同样发现，主要原因为µSR-FTIR红外光斑点太大，无法选择样品的特定微小区域。作为对比，O-PTIR同样可以依赖特征红外吸收谱带检测到上述的多种化合物，如下图2所示。另外，得益于其高的空间分辨率，我们可以将CaCO3和干油的谱图与铅白和干油的谱图进行有效区分，证明了这些颜料在画作中有着不同的空间分布。值得注意的是，O-PTIR谱图并不包含包埋树脂的特征红外吸收峰（约为1512 cm-1），这与µSR-FTIR形成鲜明的对比，原因可能在于O-PTIR较小的光斑允许研究人员选取远离样品边缘的目标区域，提供无树脂吸收带的红外谱图，有助于避免它们与来自其他化合物的信号重叠，以及重要光谱特征的丢失，更有效的区分样本的不同组成部分。图2. 采用µSR-FTIR和O-PTIR对图1所示的薄片（上）进行分析和对比。（中）绿色区域的SR-FTIR分析结果 (斑点大小: 10 µm * 10 µm)；（下）黄色标记区域的O-PTIR分析结果(光斑大小: 450 nm * 450 nm)。 O-PTIR技术的应用，成功克服了以往常用的红外和拉曼光谱法的局限性，实现了鉴别未知组成颗粒物的化学组成。如图3所示，获得的谱图清晰地显示出天竺葵湖颜料的主要红外吸收条带，与参考文献中其他红外技术观察到的谱图完全一致，如羧酸基团(1550和1460 cm-1)，氧杂蒽和酮基团（1605，1351，1254 cm-1）。另外，由于天竺葵湖色素在可见光下会逐渐降解，有可能影响到后续其他技术的进一步分析，验证O-PTIR使用的可见激光是否可能会对样品造成损伤就显示十分重要。结果显示，传统FTIR所收集的光谱与O-PTIR得到的初始(图3, t0)和经过22次重复(18分钟)得到的终结果(图3, tf)非常相似，由此证明了O-PTIR未对该敏感物材料造成明显损害，未来可以作为一种常用的非破坏性测试技术用于文化遗产物质的检测和分析。图3. 使用O-PTIR光谱技术对粉红色颗粒进行表征。上图:选择用于分析的区域(左)及其被分析点位的放大图，a-b(右)；中图: 各分析点的O-PTIR光谱（黑色）和新合成的天竺葵湖颜料的参比光谱（粉红色标记）；下图：对O-PTIR分析过程中对参考样品天竺葵湖的潜在辐射损伤的研究, 之前的FTIR光谱(粉色)与OPTIR初始光谱比较(t0)和累计连续辐照22次后的光谱 (tf)。 O-PTIR提供的高空间分辨率，克服了传统FTIR的衍射限，大大扩展了传统分子光谱技术的边界，用于分析历史绘画作品和文物具有很大的优势，即使只有微小的碎片可用于分析。另外基于高空间分辨率，O-PTIR不仅可以提供较少的重叠光谱，有助于识别微米和纳米组成在样品中的不均匀性，也大大降低分析所需样本的大小。这对于文化遗产的研究和保存具有明显的优势，可以大化获得信息的同时小化对物体的侵入性采样，因此有助于保护艺术品的完整性。 参考文献：[1] Karolien De Wael et.al. Nanoscale analysis of historical paintings by means of O-PTIR spectroscopy: The identification of the organic particles in L’Arlésienne (portrait of Madame Ginoux) by Van Gogh. Angewandte Chemie International Edition, 2021, DOI: 10.1002/anie.202106058.

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1. 摘 要 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 辣椒中提取的天然成分辣椒素类物质（Capsaicinoids）因其具有降低胆固醇水平且预防心血管疾病等功效而受广大科研工作者的关注。目前对于辣椒素的研究主要集中在其分离提取工艺的优化，以及定量方法的开发上，对于其在新鲜组织中的空间分布的研究还尚属空白。本文基于成像质谱显微镜(Imaging Mass Microscope,iMScope i TRIO /i ) 技术，建立了辣椒素类物质在其新鲜组织上的原位空间分布的研究方法。借助iMScope i TRIO /i 前端搭载的高分辨光学显微镜，可以清晰的观察并定位到新鲜辣椒中的细微组织上，从而进行多点的质谱成像分析。后端配置离子阱和飞行时间串联质谱仪（IT-TOF），具有高质量分辨率的多级质谱分析功能，提供丰富的碎片信息，进一步验证辣椒素的结构。通过质谱成像技术，我们发现辣椒素类物质主要分布在包裹着辣椒籽的白色纤维上，其次才是辣椒籽本身，最后是辣椒的果肉部分。有效成分在新鲜植物中的空间定位分析，对于其不同种属的植物鉴定，品种改良，以及其食品安全方面具有广泛的应用前景。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2. 前 言 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 辣椒素类物质（Capsaicinoids）属于生物碱类，被认为是辣椒中的主要活性成分，研究发现辣椒素能够通过减少脂肪堆积，通过加快其分解代谢的方式而降低胆固醇水平，且在很大程度上预防心血管疾病。目前对于辣椒素类物质的研究主要集中在分离提取纯化工艺改进及其生物活性的相关研究，对于其在新鲜组织中的原位空间分布的研究尚属空白。辣椒素（Capsaicin）是辣椒中含量非常丰富的成分，其次是二氢辣椒素（Dihydrocapsaicin） span style=" text-indent: 2em " 以及诺香草胺（Nonivamide） /span sup style=" text-indent: 2em " [1] /sup span style=" text-indent: 2em " 。其化学结构式见图1。本文基于成像质谱显微镜( iMScope /span i style=" text-indent: 2em " TRIO /i span style=" text-indent: 2em " ) 技术，通过高分辨显微镜对新鲜的辣椒切片进行细致的形态学上的观察，精准的定位到微小组织上。领先世界水平的5微米空间分辨率保证了微小组织上的高分辨成像。离子阱和飞行时间串联质谱仪（IT-TOF）对于确认目标物的结构提供了丰富的碎片信息。本研究建立了成像质谱显微镜技术对辣椒素类物质在组织中的空间分布的直接分析（不需要染色和标记）及其结构确证的方法，对于植物类样品中有效成分或者毒物毒素的原位分析来说具有重要意 /span span style=" text-indent: 2em " 义。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3. 实 验 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.1 材料仪器 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 新鲜辣椒购自北京朝阳门华普超市。MALDI级别的a-Cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), 购自西格玛公司。辣椒素（Capsaicin）和诺香草胺（Nonivamide）购自北京盛世康普化工技术研究院。HPLC级别的乙腈和甲醇购自默克公司。25 mm X 75 mm导电载玻片购自德尔塔科技公司。明胶购自西格玛公司。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.2 切片的制作以及基质涂敷 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 新鲜辣椒清洗后晾干，用100 mg/ml明胶进行包埋。使用Leica CM1950在-20℃的环境下制作15μm厚新鲜辣椒纵截面切片。采用升华+喷涂的two-step基质涂敷方法，其中基质升华通过iMLayer自动升华仪完成。基质喷涂使用GSI Creos Airbrush完成。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.3 基于iMScope i TRIO /i 的质谱成像分析 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 分析条件 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/af3885aa-0340-47c6-ad0e-35a4821fc90a.jpg" title=" 12121.png" alt=" 12121.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 4. 结果与讨论 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/202ac525-3404-44bb-ab24-13c36fb05da3.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图 1. (A) 辣椒素(Capsaicin)和（B）诺香草胺(Nonivamide) 的化学结构及其单同位素质量 br/ /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 4.1 新鲜辣椒包埋并制作冷冻切片 /span /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/cef4cd9b-78bb-4d02-9fa2-b05b5af1e252.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em text-align: justify " 图 2. 新鲜辣椒包埋并制作冷冻切片。(A).明胶包埋后的新鲜辣椒。(B). 15μm切片转移到ITO涂层玻璃上（标红的位置是选定的测定区域） /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em text-align: justify " 4.2 标准品在新鲜辣椒切片上的成像质谱分析 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/7eef5f60-cfba-4542-8fe1-082d45993f47.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图 3. 标品诺香草胺（0.1 mg/ml）在新鲜辣椒切片上的多点质谱分析。(A). 滴定标品区域的光学图像 (B). 对应离子密度图（[M+H] +: m/z span style=" text-indent: 2em " 294.201） (C). 诺香草胺的一级平均质谱图 (D). 前体离子（[M+H]+: m/z 294.201）二级平均质谱图。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/6abef824-031a-439c-a01a-5a9f66ba32c4.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " /span br/ /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-indent: 2em " 图 4. 标品辣椒素（0.1mg/ml）在新鲜辣椒切片上的多点质谱分析。(A). 滴定标品区域的光学图像 (B).对应离子密度图（[M+H] + m/z 306.201）(C). 辣椒素的一级平均质谱图 (D). 前体离子（[M+H] + m/z 306.201）二级平均质谱图。 /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4.3 新鲜辣椒切片上的成像质谱分析 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/30f47476-87e8-4a01-a129-5abfcec520c5.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: justify " 图 5. 新鲜辣椒切片上的辣椒素类物质的多点质谱分析（放大倍数为1.25x）。(A1). 二氢辣椒素（[M+H] +:m/z 308.21）的一级离子密度图。(B1). 诺香草胺（[M+H] +:294.201）的一级离子密度图。(C1). 辣椒素（[M+H] +: m/z 306.201）的一级离子密度图 (D1). 新鲜辣椒切片光 /span span style=" text-align: justify " 学图像和辣椒素质谱图像重叠 (A2)-(D1). 前体离子辣椒素（[M+H] +: m/z 306.201）的二级特征产物离子质谱成像图。Scale bar: 500 μm。 /span /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: justify " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f65547b4-bd3e-48ab-915e-caa41a42fe37.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: justify " /span br/ /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: justify " /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图 6. 辣椒籽及其附近区域辣椒素的多点质谱分析。(A) 辣椒切片整体光学图像（放大倍数为1.25x)(B) 辣椒籽附近的光学图像（放大倍数为5x）以及(C) 对应区域的辣椒素二维离子密度图 (D)-(G) 前体离子辣椒素（[M+H] +: m/z 306.201）的二级特征产物离子质谱成像图.Scale bar: 500 μm。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 5. 结 论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 通过iMScope i TRIO /i 前端搭载的高分辨光学显微镜拍摄的光学图像和相应的多点质谱图像的重叠，我们可以清晰地观察到辣椒素类物质含量最多的部分是包裹辣椒籽的白色纤维，其次是辣椒籽，最后是辣椒果肉。通过IT-TOF串联质谱提供丰富的碎片信息，进一步确认辣椒素类物质的结构。本研究成功建立了不需要染色和标记，直接评价辣椒素类物质在辣椒组织上原位空间分布的研究方法。为植物类样品中有效成分的原位分布研究开辟了新的途径。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 6. 文 献 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [1] Christopher A. Reilly et al. Determination of capsaicin, nonivamide, and dihydrocapsaicin in blood and tissue by liquid& nbsp span style=" text-indent: 2em " chromatography-tandem mass spectrometer Journal of Analytical Toxicology 2002. /span /p

美国 Abbvie (Cambridge)、Biogen 和 Moderna Therapeutics 生物技术公司*联合在最近一期的 JHC 期刊 (Journal of Histochemistry & Cytochemistry 2019, Vol. 67(3) 203–219) 发表了髓鞘疾病脑脂质体空间分布和组成变化定义的研究论文。本文的主要作者之一李晓萍（音译）是 Biogen 的研究人员，她带领的研究小组使用solariX MALDI 高分辨质谱成像（MALDI-IMS）、免疫组织化学（IHC）和液相色谱-电喷雾-质谱法（LC-ESI-MS）评价由 Shi 和 Cz 小鼠模型构建的髓鞘疾病的脑脂质成分变化。MALDI-IMS 结果显示出磺胺肽和磷脂酰胆碱物质在胼胝体白质区域空间分布减少，而在 Cz 小鼠模型中，这些脂质物种的变化在发病后得到一定程度的自发恢复。通过 IHC 肯定了脂质分布变化和局部形态变化的相关性，同时也被 LC-ESI-MS 分析所验证。这些发现强调了磺胺肽和磷脂酰胆碱物质在维持正常髓鞘结构中的作用。Biogen 的方法为定义髓鞘疾病相关的脂质组成异常提供了形态学基础。*Biogen 是位于马萨诸塞州剑桥的神经科学研究公司, 主要从事重度神经性和神经退行性疾病的发病机理和治疗方法研究，Moderna 和 Abbvie 分别是 mRNA 个体治疗方案和生物医药开发的公司。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1. 摘 要 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 参类目前是世界上被广泛应用的天然药物，特别是人参，西洋参和三七。其中人参皂苷（Ginsenoside）被认为是其中的主要活性成分，主要包括人参皂苷Ginsenoside Rb1, Rb2 和Rg1。人参中皂苷的种类，表达水平以及局部分布模式的差别不仅可以鉴别人参品种和产地，同时帮助探索有效成分的代谢通路。采用iMScope i TRIO /i 质谱成像的方法对人参品种和年限进行鉴定，不仅前处理简单，不需要染色或者标记，同时还能原位观察到人参皂苷在植物组织中的空间分布信息。本研究建立了成像质谱显微镜技术对人参皂苷类物质在组织中的空间分 span style=" text-indent: 2em " 布的直接分析（不需要染色和标记）及其结构确证的方法，对于植物类样品中有效成分或者毒物毒素的原位分析来说具有借鉴意义。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2. 前 言 /p p style=" line-height: 1.75em text-indent: 2em " 人参皂苷（Capsaicinoids）属于固醇类化合物，三萜皂苷，被认为是参类物质的主要活性成分，研究发现人参皂苷具有缓解疲劳，延缓衰老，抑制癌细胞增殖等作用。目前对于人参皂苷类物质的研究主要集中在分离提取纯化工艺改进及其生物活性的相关研究。常规的方法是把样品均质化，过柱子分离提取纯化，最后通过质谱检测器进行检测。但是这种方法样品前处理复杂，且其在组织中的原位空间分布信息不得而知。目前常用的成像方法，需要对目标物进行标记，但是标记物容易解离，且未知物无法测定。针对这些局限性，岛津开发了质谱显微镜，把显微镜和质谱仪精准的融合在一起。借助iMScope i TRIO /i 前端搭载的高分辨光学微镜，可以清晰的观察并定位到人参的细微组织上，从而进行多点的质谱成像分析。后端配置离子阱和飞行时间串联质谱仪（ITTOF），具有高质量分辨率的多级质谱分析功能，提供丰富的碎片信息，进一步验证人参皂苷的结构。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3. 实 验 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.1 材料和仪器 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 三年生长白山产人参购自中国中医科学院中药研究所。MALDI级别的a-Cyano-4hydroxycinnamic acid (CHCA),购自西格玛公司。人参皂苷Ginsenoside Rb1，Rb2和Rg1购自ChromaDex公司，Rb1, Rb2和Rg1的化学结构式见下图1。HPLC级别的乙腈和甲醇购自默克公司。25 mm X 75 mm导电载玻片购自德尔塔科技公司。明胶购自西格玛公司。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.2 切片的制作以及基质涂敷 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 干燥人参取根须部位，用100 mg/ml明胶进行包埋。使用Leica CM1950在-20℃的环境下制作15μm厚切片。采用升华+喷涂的two-step基质涂敷方法，其中基质升华通过SVC-700TMSG iMLayer自动升华仪完成。基质喷涂使用GSI Creos Airbrush完成。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.3 基于iMScope i TRIO /i 的质谱成像分析 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 分析条件 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/a89b5578-4bc2-4bff-99f7-11fad88f2941.jpg" title=" 微信截图_20200619174751.png" alt=" 微信截图_20200619174751.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4. 结果与讨论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4.1 人参皂苷Ginsenoside标准品的化学结构及其相应的质谱图 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/06529eee-65af-4b74-a856-2e5ef1e54bfd.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-align: center " 图 1. 人参皂苷化学结构式及其单同位素质量(A) Ginsenoside Rb1（B）Ginsenoside Rb2（C）Ginsenoside Rg1 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 520px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/00d99d47-ee07-4161-a799-833f1bf69896.jpg" title=" 2.png" width=" 600" height=" 520" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 264px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f880816d-99a9-4a55-b585-1c0d964da052.jpg" title=" 3.png" width=" 600" height=" 264" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 3.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图 2. 人参皂苷Ginsenoside标准品的质谱图。(A) Rb1[M+K]+一级平均质谱图及其(B) 二级平均质谱图。(C) Rb2[M+K] + 一级平均质谱图及 span style=" text-indent: 2em " 其(D) 二级平均质谱图。(E) Rg1[M+K] + 一级平均质谱图及其(F) 二级平均质谱图。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4.2 人参切片上人参皂苷类物质的质谱图 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b21f3f6a-6be7-4fde-9a8d-45f23c1b94d7.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: center " 图 3. 人参切片多点成像质谱分析. (A) m/z 800-1250全扫描平均质谱图。(B) 人参皂苷Rb1[M+K] +的扩大质谱图。(C) 人参皂苷Rb2[M+K] +的扩大质谱图。(D) 人参皂苷Rg1[M+K] +的扩大质谱图。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/ee5cb9f3-82b0-4eb5-a439-df0bc03d04ba.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: center " 图 4. 人参中人参皂苷（Ginsenoside）类物质的多点成像质谱分析（放大倍数为1.25X）。(A) 人参根茎切片的光学图像。(B).人参皂苷Rb1（[M+K]+:1147.52）的一级离子密度图。(C).人参皂苷Rb2（[M+K] +:1117.50）的一级离子密度图。(D).人参皂苷Rg1（[M+K] +:839.41的一级离子密度图. Scale bar: 500 μm。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-align: center " /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 5. 结 论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 通过iMScope i TRIO /i 前端搭载的高分辨光学显微镜拍摄的光学图像和相应的多点质谱图像的重叠，我们可以直观 span style=" text-indent: 2em " 地观察到人参皂苷Rb1，Rb2和Rg1都主要分布在人参的韧皮层及其表皮，且Rb1和Rb2的丰度相比Rg1高。其中， /span span style=" text-indent: 2em " 加钾峰丰度比较高，推测可能人参中钾离子的含量比较大。通过IT-TOF串联质谱提供丰富的碎片信息，进一步 /span span style=" text-indent: 2em " 确认人参皂苷类物质的结构。本研究成功建立了不需要染色和标记，直接评价人参皂苷类物质在人参组织上原 /span span style=" text-indent: 2em " 位空间分布的研究方法。为植物类样品中有效成分的原位分布研究开辟了新的途径。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 6. 文 献 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [1] Taira Shu et al Mass spectrometric imaging of ginsenosides localization in Panax ginseng root. Am J Chin Med. 2010 /p

p 　　据物理学家组织网20日报道，美国麻省理工学院(MIT)的工程师最近开发出一种激光偏振检测新技术，不仅能确定太空垃圾位置，还能分析其成分。 /p p 　　在地球空间轨道上，数以亿计的太空垃圾高速旋转着，给航天器和卫星带来巨大威胁。目前，美国国家航空航天局(NASA)和国防部在用陆基望远镜和激光雷达(Ladars)跟踪17000块碎片，但这一系统只能确定目标的位置。研究人员指出，新技术能分析出一块残骸由什么组成，有助于确定其质量、动量及可能造成的破坏力。 /p p 　　该技术利用激光来检测材料对光的偏振效应。MIT航空航天系的迈克尔· 帕斯科尔说，涂料的反射光偏振模式和金属铝有明显区别，所以识别偏振特征是鉴定太空残骸的一种可靠方法。 /p p 　　为检验这一理论，研究人员设计了一台偏光仪来检测反射光的角度，所用激光波长为1064纳米，与Ladars激光类似，并选择了6种卫星中常用的材料：白色、黑色涂料、铝和钛，还有保护卫星的两种膜材料聚酰亚胺和特氟龙(聚四氟乙烯)，用偏振滤镜和硅探测器检测它们反射光的偏振状态。他们识别出16种主要的偏振态，并将这些状态特征与不同材料对应起来。每种材料的偏振特征都非常独特，足以和其他5种区别开来。 /p p 　　帕斯科尔认为，其他航天材料如防护膜、复合天线、太阳能电池、电路板等，其偏振效应可能也各有特色。他希望用激光偏振仪建一个包含各种材料偏振特征的数据库，给现有陆基Ladars装上滤波器，就能直接检测太空残骸的偏振态，与特征库数据对比，就能确定残骸构成。 /p

记者14日从中国科学技术大学获悉，该校科研团队在植物叶片代谢物质谱成像取得新进展，实现对多种植物叶片中代谢物的空间成像。　　这一成果由该校国家同步辐射实验室潘洋教授团队利用自行研发的质谱成像平台，实现对多种植物叶片中代谢物的“拍照”。　　研究成果近日发表于国际分析化学领域著名期刊 Analytical Chemistry杂志。　　在已知植物种群中，有约200,000个植物代谢物的化学结构被鉴定出来。植物代谢物的成分分析和空间成像对探讨植物代谢物的生物合成、运输、生理机制、自我调节机制及植物与生态的相互作用具有重要意义。　　质谱成像是近年来涌现出的分子成像技术，具有免荧光标记、不需要复杂样品前处理等优点。然而，由于植物角质层和表皮蜡的存在，常规软电离技术很难穿透角质层作用于叶肉组织，从而无法对植物叶片中的代谢物进行直接成像。　　课题组通过印迹方法，将叶片中的植物代谢物转移至多孔聚四氟乙烯材料上，并对印迹后的材料进行成像，可实现对叶片植物代谢物的间接成像。由于使用DESI/PI技术，相比于传统DESI方法，正离子模式下可新检出多达百种萜类、黄酮类、氨基酸和苷类等次生代谢产物 负离子模式下整体代谢物信号强度可增强一个数量级。　　课题组进一步利用该技术对茶叶进行研究，发现咖啡因在叶中脉富集、茶氨酸在叶柄富集并延伸至中脉和叶尾，为咖啡因主要在茶叶中脉合成和茶氨酸在茶叶根部合成并转运至叶片的生物合成位点及转运路径提供了强有力的证据。　　实验还检测到茶叶中儿茶素生物合成网络中重要的黄酮类代谢物并以质谱成像的形式展示出空间分布，表明印迹DESI/PI成像技术在探索植物代谢转化位点和途径方面有巨大的潜力。

近日，江苏艾玮得生物科技有限公司与东南大学苏州医疗器械研究院、中国航天员科研训练中心、数字医学工程全国重点实验室一起，共同研发制作的太空血管组织芯片（Taikonaut-Blood-Vessels-on-a-Chip, Taikonaut），在中国空间站完成了国内首例太空器官芯片在长期微重力条件下的培养实验，也是国际上首例人工血管组织芯片研究。这次研究主要针对航天员长期空间飞行后导致的身体反应，对于通过药物防护等方法帮助航天员保持身体机能，重新适应地球重力环境具有重要意义。中国航天员科研训练中心副研究员王春艳：这个芯片是咱们国家独立自主研制的，神舟十五号任务中是国家第一次在轨实施了器官芯片项目，也是国际首次在轨开展的人工血管芯片的研究。它也标志着咱们国家成为世界上第2个具备在轨开展器官芯片研究能力的国家。 太空血管组织芯片研究针对空间飞行导致的立位耐力不良的细胞学机制研究需求，聚焦微重力对血管氧化应激水平的变化和血管结构与功能的影响，研究长期空间飞行导致的立位耐力下降的细胞学机制，以及在空间环境下某些化合物对抗航天员立位耐力不良防护机制，为发展有效的对抗防护措施提供理论和实验依据。研究人员在实验室用原代细胞构建具有功能性的人工血管，并将其安装至自主研发的太空血管芯片中，进行微流体培养以确保血管的稳定性。同时，结合影像学分析方法，对实时观察并采集到的血管形态变化进行分析。该实验基于失重导致的立位耐力不良、运动能力降低、血管结构及功能重塑等长期航天飞行导致心血管系统功能失调的问题。研究导致血管结构和功能变化的细胞学机制，并测试保护性药物对避免预期问题的有效性。 值得一提的是，包括与神州十五号一起返回的太空血管组织芯片在内，艾玮得生物已在器官芯片研发与应用中取得多个“第一”的好成绩。 艾玮得生物深度参与器官芯片相关国家标准的撰写。目前国内第一个器官芯片技术标准已立项公示。国内第一个使用器官芯片数据获批IND的新药江苏艾玮得生物科技有限公司（AVATARGET）是一家专注于人体器官芯片及生命科学设备研发与生产的创新科技公司，其核心技术转化于东南大学器官芯片科研团队，技术成果已成功应用在新药研发、精准医疗、疾病建模、美妆安全性评价等科研场景中。目前，艾玮得已与恒瑞、先声、齐鲁、美国哥伦比亚大学、江苏省人民医院等国内外知名药企，多所医院、研究机构及高校达成深度合作，持续推动器官芯片在更多高端医疗器械领域的应用，助力生命科学快速发展。

2010年1月19日9时40分，商丘市丰源建材有限公司内一台烧砖用的高压蒸汽釜发生爆炸，造成2人死亡、4人受伤。离它百米远的马路上，5辆正在行驶的车辆被爆炸碎片击中。 　　1月19日10时，记者接报料赶往位于商丘市平原路与南京路交叉口的爆炸现场看到，该公司北侧的围墙边，有3个直径约2米、长约15米的圆柱形蒸汽釜，紧临3个蒸汽釜北侧的地方，碎砖遍地。据了解，这里便是发生爆炸的蒸汽釜原来所在的位置。砖场计件工杨女士说，爆炸发生时，工人们都在操作间南部，所以大部分人都跑出来了。 　　商丘市市容局环卫执法及渣工管理办公室的一名工作人员称，发生爆炸的那个蒸汽釜与他办公室仅一墙之隔。该工作人员回忆，由于蒸汽釜内正在烧砖，爆炸的一瞬间，盖子如同子弹一样被喷飞出去，直接将百米外路边的一根电线杆击倒(如图)。 　　事故发生后，睢阳区主要领导第一时间赶赴事故现场。经初步调查，事故造成2死4伤，伤员已被送往商丘市第一人民医院救治。事故相关责任人已被公安机关控制，事故原因正在调查中。

16日，记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉，由中国科学院牵头负责的空间应用系统近日随天舟五号货运飞船上行了一批空间站舱内外科学实验载荷、实验单元及样品、支持类设备、备品备件等应用物资。其中空间冷原子干涉仪将基于天和核心舱高微重力科学实验柜，开展空间冷原子干涉等效原理验证实验。空间冷原子干涉仪是高精度加速度与转动的测量仪器，可服务于高精度重力测量和前沿科学问题探索研究。变重力沸腾实验装置将基于问天实验舱变重力科学实验柜，开展宽域（0—2g）、稳定、长时间的不同重力条件下池沸腾传热特性与气泡动力学行为研究，揭示重力对沸腾传热特性的影响机制，服务天地不同重力环境热能高效利用。变重力颗粒振动实验装置将基于问天实验舱变重力科学实验柜，开展不同重力条件下从静态松堆积到滑坡流变规律、三维密集颗粒物质中埋置物的运动行为等研究，可为空间不同重力场下颗粒物质操作、地面地质灾害防治和工程建设等应用提供理论指导。细胞实验单元上行生保支持装置用于支持细胞实验样品上行，将基于问天实验舱生物技术实验柜开展人骨髓间充质干细胞骨向诱导分化实验及小鼠成肌细胞自噬诱导分化实验。

p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 近日，网上流传一份调研报告，从丹纳赫、赛默飞世尔两家跨国仪器巨头的成长路径着手，深度剖析了两家跨国仪器厂商的发展策略，直指我国科学仪器乃至仪器仪表产业现存差距与问题。仪器信息网摘录部分信息如下，供广大网友参考。 /span /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 丹纳赫的崛起之路：并购和管理支撑的工业仪器龙头 /strong /span /p p 　　1969年，丹纳赫前身DiversifiedMortgage Investors成立，1983年，Steven和Mitchell Rales取得了其控制权，并于1984年更改为现用名。丹纳赫(Danaher)取名于蒙大拿州的一条河流，Dana在凯尔特语意为“飞流”(swift flowing)。 /p p 　　丹纳赫创始人将并购目标瞄准具备以下特征的企业：(1)特定利基市场下可理解的业务 (2)能带来现金利润的可预测收入 (3)有企业家精神的经验丰富的管理团队。并在之后引入日本kaizen(持续改善，精益生产)的理念，逐步发展成为其独特的管理体制DBS(Danaher Business System)。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e470038c-44ca-4d58-9307-2c7af3d869ee.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p 　　发展至今，丹纳赫已经形成业务范围涵盖电子试验、动力系统、机械工具、环境控制、产品识别及医疗器械等多个领域的工业仪器集团。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/5124352e-1866-4c71-8d7b-3e74096231ab.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p 　　2019年，丹纳赫营业收入达到179.11亿美元，净利润达到30.08亿美元。截止2020年5月26日，公司总市值达到1106亿美元。 /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0232601a-9906-45ba-88a9-eebce307b7a4.jpg" title=" 3.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/a4d9fe71-9312-4002-b63e-7c589ae45a26.jpg" title=" 4.png" / /p p 　　并购重组是丹纳赫长期增长的重要动力，成立30多年以来，丹纳赫累计进行了超过400次并购重组。在过去的7年中，丹纳赫超过50%的收入是通过并购得来。丹纳赫在长期并购重组过程中建立了一套完整的标准。 /p p 　　 strong (1)具备吸引力的市场。 /strong /p p 　　市场规模超过10亿美元，碎片化的利基市场，弱周期和波动幅度小，具备长期增长动力，技术附加值高，行业壁垒高的行业。 /p p 　　 strong (2)公司特质 /strong /p p 　　有竞争力的市场，收入可预见性强。品牌力和渠道能力强，盈利能力强，具备并购扩张的可能性，企业文化兼容。尽量避免微软、3M等优秀的竞争对手。以有形的产品为中心，尽量避免金融、互联网等虚拟经济。 /p p 　　 strong (3)估值 /strong /p p 　　专注于提升投资回报率，可以应用DBS管理模式，对公司整体投资组合、市场渠道、技术等有协同效应。具备长期稳定回报能力，兼具交易价值和成长属性。 /p p 　　公司通过市场内生增长和并购，持续扩大利润规模，降本控费，增加研发投入，扩张市场份额。丹纳赫在长期并购中逐步形成了特定的价值创造逻辑，公司坚信下面的价值创造公式： /p p 　　 strong 核心收入增长+市场扩张+强劲的自由现金流+并购=领先的EPS增长和复利回报。 /strong /p p 　　(Core Revenue Growth + Margin Expansion + Strong Free Cash Flow + Acquisitions= TOP QUARTILE EPS GROWTH & amp COMPOUNDING RETURNS) /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8aa4c4c1-7561-4a61-87f2-9a0a01a214c8.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p 　　经过持续的并购整合，公司2019年业务主要集中在四大板块。 /p p 　　 strong (1)生命科学。 /strong /p p 　　市场空间500亿美元。核心驱动因素：医学技术的转变，生物医学 生命科学研究的演进：基因技术。 /p p 　　 strong (2)诊断 /strong /p p 　　市场空间350亿美元。核心驱动因素：分子诊疗渗透率提升，卫生保健系统的分散化。 /p p 　　 strong (3)水处理 /strong /p p 　　市场空间200亿美元。核心驱动因素：水资源的短缺和可再生性。 /p p 　 strong 　(4)产品编码 /strong /p p 　　市场空间100亿美元。核心驱动因素：包装市场增长，全球品牌的标准化。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/36396ebb-54fc-4872-b0bb-de6c055222f6.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p 　　从收入来源来，北美、西欧和中国等高增长市场是丹纳赫的主要收入贡献来源，占比分别达到39%、23%和32%。总体来看，丹纳赫现有业务多数集中在发达经济体，仪器仪表、生物医药、环保设备及产品编码等领域符合产业升级逻辑，多数具备稳定现金流，盈利能力出色，且具备较强的技术和品牌壁垒。 /p p 　　随着并购的持续推进和体系内企业内生增长，丹纳赫上市以来维持了充沛的现金流，经营性净现金流净额从2005年的12.04亿美元提升到2019年的39.52亿美元。相应支撑丹纳赫资本开支持续扩张，从2005年的1.21亿美元提升至2019年的6.36亿美元。 /p p 　　2019年，丹纳赫斥资214亿美元收购GE生物医药(GE Biopharma)，成为其成立以来的最大规模的交易。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/6f4cf6d1-ac7f-4f94-bab8-3e45f218a476.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 赛默飞世尔：研发、管理、并购构筑广阔护城河 /strong /span /p p 　　赛默飞世尔(Thermo Fisher)成立于1956年，前身为热电公司(Thermo Electron Corporation)，2007年热电公司和飞世尔合并成为赛默飞世尔公司。经过几十年的发展，赛默飞世尔已经成长为全球雇员超过7.5万人，年收入超过255亿美元，市值超过1379.1亿美元的全球仪器仪表领导者。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/06c8ca47-2502-4459-827d-b026b68d1bd3.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" / /p p 　　目前赛默飞世尔形成了以生命科学、实验室产品和服务、专业诊断、分析仪器四大业务板块，并培育了包括Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific 和 Unity Lab Services等在内的众多细分领域品牌。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/970956e0-d00a-4ab0-bc4c-a427bc79a78d.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" / /p p 　　赛默飞世尔目前主要的收入来源地为北美(占比50%)、欧洲(25%)和亚太地区(22%)。其中中国地区增长最为迅猛，2019年赛默飞世尔在中国地区收入达到约26亿美元，占总收入比重约10%。赛默飞世尔进入中国地区超过35年，员工人数约5000人。公司在中国地区总部设在上海，在全国设有7家工厂和8个应用开发中心以及示范实验室。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/3e06b4e4-62fc-4b0e-8cf3-c32717dbf2c9.jpg" title=" 10.png" alt=" 10.png" / /p p 　　赛默飞世尔公司的产品线众多，且在相应细分领域具备较强的市场地位和品牌力，公司持续的研发投入和并购，构筑了公司在生命科学、分析领域和医疗诊断领域宽阔的护城河。 /p p 　　公司目标市场空间超过1600亿美元，并且仍维持3-5%的年均复合增速。公司目标市场持续增长的主要驱动因素包括：(1)人口老龄化，新兴市场生活水平的提升 (2)制药、生物技术、生命科学研究的强力投资和技术进步 (3)相关技术从临床向应用市场的推广，数字化提升的新需求 (4)全球逐步合规的市场环境，实验室和操作生产力的提升。 /p p 　　公司主要的产品、服务和品牌如下： /p p 　　 strong (1)实验室解决方案 /strong /p p 　　实验室设备、实验室塑料器具 & amp 用品、实验室自动化、化学品、生物样本库、样品存储和管理、实验室数据管理& amp 分析软件。 /p p 　　 strong (2)生命科学 /strong /p p 　　抗体、蛋白质生物学、细胞培养 & amp 细胞转染、干细胞研究、细胞分析、流式细胞分析、克隆、PCR | 实时荧光定量PCR、DNA纯化 & amp RNA纯化、基因表达分析 & amp 基因分型、RNAi、基因组编辑、表观遗传学、微阵列分析、测序。 /p p 　　 strong (3)工业和应用 /strong /p p 　　色谱、质谱、光谱、同位素 & amp 元素分析、表面分析、电镜、公共安全与危险品检测、辐射检测及测量、工业生产& amp 过程设备、水泥、煤炭 & amp 矿业、制药& amp 生物制药、生物工艺、微生物学、农业生物技术、动物保健、食品 & amp 饮料、环境、法医学。 /p p 　　 strong (4)临床和诊断 /strong /p p 　　解剖病理学、癌症研究、临床微生物学、临床 & amp 转化医学研究、诊断方法开发、诊断测试、临床前到伴随式诊断方法开发、公共卫生。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/72cb4d8a-73f8-45b9-810f-25f1d6a85592.jpg" title=" 11.png" alt=" 11.png" / /p p 　　赛默飞世尔认为，公司的成长战略已经被证实是成功的，即： strong (1)专注于具备高影响力的创新 (2)在高增长和新兴市场扩大规模 (3)独特的客户价值创造策略 /strong 。 /p p 　　得益于公司的成长性和高壁垒，赛默飞世尔在比较长的时期内维持了出色的盈利能力，2019年公司的毛利率达到44.35%，净利率达到14.47%，ROE达到12.91%，净利率和ROE水平均创出历史新高。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/41355a6d-8433-4297-9081-f4807d85bff5.jpg" title=" 12.png" alt=" 12.png" / /p p 　　研发方面，赛默飞世尔2019年投入超过10亿美元，近年来研发投入比例基本维持在4%左右。使得公司在质谱分析、色谱分析、电镜成像、生物科学、生物制品、下一代测序技术、免疫诊断等领域保持技术领先。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/51f6e66a-9be6-411f-91cc-26dcbffc752d.jpg" title=" 13.png" alt=" 13.png" / /p p 　　并购方面，赛默飞世尔的原则是：并购标的可以丰富公司的产品线，增强公司的战略地位，并可以为股东创造价值。多年并购经验使得公司特别重视并购进程中的收入和成本的协同效应，以及收购对于公司财务和运营效率的提升。 /p p 　　赛默飞世尔2019年资本开支达到9.26亿美元，近年来持续攀升。公司在并购领域成果显著，Life Technologies(2014年并购)、FEI(2016年并购)、Patheon(2017年并购)进入公司体系后增长率明显提升。根据赛默飞世尔规划，未来公司内生增长率将达到5%-7%。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e7c35bd7-c7dd-4639-8b6a-8d94b0f93c05.jpg" title=" 14.png" alt=" 14.png" / /p p 　　赛默飞世尔认为，并购重组是其重要的资本部署战略，仪器仪表行业等碎片化的工业提供了足够的并购机遇，未来五年的资本部署战略中，赛默飞世尔预计将其中60%-75%用于并购重组，其余资本用于股票回购和分红。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bff0eaab-88c0-4b91-9e79-837d1e03bcd0.jpg" title=" 15.png" alt=" 15.png" / /p p 　　赛默飞世尔高度重视营运效率和现金流质量，在公司的规划中，公司自由现金流增长应当与EPS增长保持一致。2019年公司经营活动净现金流达到49.73亿美元，2020年第一季度末现金余额达到30.10亿美元。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/ef135cbd-cae9-4590-b080-63ea7af86de7.jpg" title=" 16.png" alt=" 16.png" / /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　国内仪器仪表产业规模超8000亿，高端仪表对外依存度高 /strong /span /p p 　　2015年国际仪器仪表的市场规模已超过7000亿美元，我国已经成为全球仪器仪表生产大国。目前国内仪器仪表行业企业数量为4445家，2018年国内仪器仪表行业主营业务收入达到8091.6亿元。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e6dbe048-a2b5-4ba9-8b0a-f68d4cb50939.jpg" title=" 17.png" alt=" 17.png" / /p p 　　从计量角度来看，当前比较成熟和普遍开展的计量科技领域有：几何量(长度)、热工、力学、电磁、无线电、时间频率、声学、光学、化学和电离辐射，即所谓“十大计量”。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/077240c1-be13-4596-9ef4-8950af3a91ba.jpg" title=" 18.png" alt=" 18.png" / /p p 　　我国已经成为国际仪器仪表行业规模最大的国家之一，也是仪器仪表行业规模最大、产品品种最齐全的国家。但我国仪器仪表行业还存在国产产品稳定性和可靠性与国外产品有明显差距、自主创新能力不足、集中度低、企业结构不合理等问题，致使我国高端仪器仪表领域严重依赖进口。 /p p 　　国内2018年仪器仪表出口交货值为1295.40亿元，同比增长3.90%。而国内近年来仪器仪表进口金额常年维持在1000亿美元以上，尤其高端仪表对外依存度较高。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/06e43400-1d3f-4231-9484-f4a589bae70e.jpg" title=" 19.png" alt=" 19.png" / /p p 　　仪器仪表与标准相关性较强，尤其标准级和基准级仪器仪表的技术水平，对于国内科研和制造业水平的升级意义重大。 /p p 　　在诺贝尔奖项中，物理学奖、化学奖、生理学奖、医学奖等自然科学类奖项有相当高比例的奖项成果是借助各种先进的科学仪器完成，或直接与新仪器方法或功能发展相关。其中，物理学奖为68.4%，化学奖为74.6%，生理学或医学奖甚至高达90%。 /p p 　　客观地说，目前我国仪器仪表行业还存在很多问题，诸如关键技术尚未突破、创新能力弱、产业结构不合理等，国内仪器应用市场的国产高端仪器持有率相对较低，大部分高端仪器都依赖进口，仪器仪表行业的整体水平亟待提高。 /p p 　　根据美国化学会(ACS)旗下的《C& amp EN》(Chemical& amp Engineering News)发布的全球仪器公司榜单，在前20家公司中，有8家是美国公司，7家来自欧洲，5家公司位于日本。中国企业没有入选。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/25350431-8d03-4d40-8204-dfe516f31bf6.jpg" title=" 20.png" alt=" 20.png" / /p p 　　根据统计，前五大仪器制造商占去年前20家公司销售额的一半以上。仅赛默飞世尔就占前20名仪器销售额的23%。排名前10位的公司占销售额的78%。排名公司的总销售额中只有约24%是分析和生命科学实验室工具。有些还销售工业测量设备和其他非研究设备，但在大多数情况下，大部分销售是实验室耗材，软件和服务。 /p p 　　国内高端仪器仪表行业仍在积极追赶阶段，“十三五”期间，科学仪器专项共安排项目142个，目前正处于关键技术攻关和工程化样机研制阶段。报告认为，国内高端仪器仪表有巨大国产替代的空间，具备技术优势的企业有望脱颖而出。 /p

近日，清华大学电子系黄翊东、崔开宇团队以「Deep-learning-based on-chip rapid spectral imaging with high spatial resolution」¹为题在Chip上发表研究论文，提出将深度展开神经网络ADMM-net与基于自由形状的超表面光谱成像芯片相结合，实现了高空间分辨率的片上快速光谱成像，并消除了光谱图像的马赛克现象。光谱成像扩展了传统彩色相机的概念，可以在多个光谱通道捕获图像，在遥感、精准农业、生物医学、环境监测和天文学等领域得到了广泛应用。传统的基于扫描方式的光谱相机存在采集速度慢、体积大、成本高等问题。基于超表面宽带调制和计算光谱重建的片上光谱成像为实现消费级的便携式光谱相机提供了一种很有前景的方案。图1展示了超表面光谱成像芯片的基本结构，由硅基超表面层和带有微透镜的CMOS图像传感器组成，超表面层包含了360 × 440个超表面单元，每个超表面单元对应于成像空间中的一点，入射光经过每个超表面单元的频谱调制后被下方的传感器像素所探测。任一点处的光谱可以由该点附近的若干个光强探测值重建得到，重建过程对应于求解一个欠定线性方程组。现有的光谱图像重建算法需要通过逐点光谱重建来得到整个数据立方，存在计算耗时长和重建图像存在马赛克现象的问题。图1 | 超表面光谱成像芯片的结构示意图由于不同的超表面单元具有不同的光谱调制特性，整个超表面光谱成像芯片在不同波长下具有不同的空间调制特性，因此本文受启发于编码孔径快照式光谱成像算法，采用深度展开神经网络ADMM-net²进行光谱图像的快速重建，其基本架构如图2所示。网络包含K=12个阶段，每个阶段都包含线性变换W()和降噪卷积神经网络（通常采用U-net结构）两部分。网络的输入是包含所有超表面单元光谱调制特性的传感矩阵Φ和测量图像y，输出为重建的光谱图像数据立方。图2 | 深度展开神经网络ADMM-net的基本架构图3展示了利用超表面光谱成像芯片对标准色卡进行实际成像测量后，采用不同算法重建数据立方的结果。从RGB伪彩色图中可以看出，ADMM-net的图像细节重建效果显著优于采用传统的CVX算法进行逐点光谱重建的结果，有效消除了图像的马赛克现象。并且，相比于传统迭代算法GAP-TV³和端到端神经网络λ-net⁴的重建结果，ADMM-net的光谱重建准确性也更优。此外，采用ADMM-net进行单次重建仅需18毫秒，而逐点光谱重建则需要4854秒，本工作在重建速度上实现了约5个数量级的提升。图3 | 对标准色卡进行实际成像测量后，利用不同算法进行光谱图像重建的结果进一步，本工作利用ADMM-net实现了对户外驾驶场景的实时光谱成像，如图4所示，光谱成像速率达到约36帧/秒。从RGB伪彩色图中可见，车辆的色彩重建准确性较好；并且，从第20、100帧图像中的采样点A和B的重建光谱来看，天空和白色车辆的光谱具有明显的差异，有望解决自动驾驶场景中的同色异谱识别问题，避免相撞事故的发生。此外，具有视频帧率的高空间分辨快速光谱成像，也展示出实时光谱成像芯片在机器视觉领域的巨大应用潜力。图4 | 户外驾驶场景的实时光谱成像结果

据美国物理学家组织网5月12日(北京时间)报道，美国杜克大学研究人员称，他们利用携带全部生命信息的DNA(脱氧核糖核酸)的独特双螺旋结构，将经过改造的DNA片段和其他分子进行简单混合，即可制造出无数个同样的、细小的、像华夫饼干一样的器件。利用这种技术，将来或只需一天时间就可达到现在全球每月的芯片生产量。 　　杜克大学电子和计算机工程学副教授克里斯德维耶认为，下一代电脑中或将不再使用硅芯片，而使用由DNA片段制造的逻辑芯片。 　　DNA由多对核苷酸碱基组成，这些碱基之间的关系非常密切，德维耶团队通过将这些碱基对以不同的顺序进行排列，得到了不同的DNA片段。这个过程类似于玩拼图游戏：混乱的拼图碎片会慢慢找到它们的邻居，最终成为一幅完整的拼图。研究人员要做的则是将无数个拼图碎片放在一起，然后拼出无数个同样的拼图。 　　在德维耶的实验中，“华夫饼干”“拼图”有16块，光敏分子放置在“拼图”的脊线上。当光线照射在光敏分子上时，光敏分子吸收光线，刺激电子，释放出的能量会使附近的另一类光敏分子吸收这些能量，并发射出不同波长的光线。仅用一个探测器就可将输出光线与输入光线区别开来。 　　研究证明，这些纳米结构能够有效地进行自组装，当在其上添加不同的光敏分子时，这个“华夫饼干”会显示出独特的“可编程”特性，因此，通过使用光线来刺激这些光敏分子，研究人员就能够制造出简单的逻辑门(开关)。使用更大一些的“华夫饼干”，可制造出更复杂的电路，而且这种可能性是无限的。 　　传统的电路使用电流快速地在“0”和“1”之间切换，而在新的器件中，光线可刺激由DNA制造的开关作出同样的反应，且速度更快。德维耶称，这是人们首次证明分子具有如此活跃且快速的处理和传感能力。 　　德维耶指出，这些“华夫饼干”器件可成为未来计算机芯片的基本组件。由于这些纳米结构从根本上来说就是传感器，因此，它亦可应用于生物医学。研究人员可据此制造出细小的纳米器件，以对作为疾病标识的不同蛋白作出反应。(刘霞) 　　谁要说原子弹可以做得像个“二踢脚”，你肯定得劝他回家量体温。有些事听着比这还要悬，但却千真万确。就说你正捏着这张报纸的大拇指吧，里面的遗传物质足够造出一台超级计算机的所有逻辑组件，而其潜在的计算和存储能力会让目前世界上功能最强大的计算机相形见绌。从16年前首次提出DNA计算机概念并证明其可行，到今天宣告“华夫饼干”式分子开关研发成功，实用的DNA计算机渐行渐近。关于它将如何改变人类生活，我敢断言，最权威的专家现在也只能看到皮毛。

7月20日，由中国科学院空天信息创新研究院（以下简称“空天院”）牵头承担的国家重大装备研制项目“高功率纳秒激光器及精密探测仪器研制”通过验收。验收会由中国科学院条件保障与财务局组织，成立了由姜会林院士、罗毅院士、江碧涛院士等13位技术、财务、档案专家组成的验收专家组，罗毅院士任组长。会上，验收专家组听取了项目总体报告、空间碎片探测应用示范汇报、汤姆逊散射诊断应用示范汇报、技术测试情况报告、财务验收情况报告、档案验收情况报告，审查了相关文档资料，通过视频了解仪器设备运行情况。经质询和讨论，验收专家组认为，该项目完成了项目实施方案规定的全部任务，实现了仪器的全部技术指标，达到了预期目标；研制工作取得了丰硕的成果，攻克了高功率纳秒激光器、远距离空间碎片激光探测和高精度等离子体汤姆逊散射诊断等关键技术；项目研制的两类激光器、空间碎片探测仪器和汤姆逊散射诊断仪器指标先进、为国家急需，意义重大。专家组同意项目通过验收。该项目由空天院牵头，参研单位包括中国科学院光电技术研究所、中国科学院国家天文台、中国科学技术大学、北京工业大学、同济大学和北京国科世纪激光技术有限公司。研制过程中项目团队突破了高稳定单频种子源、大口径侧泵模块、大尺寸板条模块、相位共轭镜、高损伤阈值膜层和自适应光学等核心技术与器件工艺，基于大口径棒状放大器和大尺寸板条放大器分别研制了100Hz／3．3J／9．1ns／1．83DL和200Hz／5．2J／11．8ns／2．3DL两类高功率纳秒激光器。已经申请89项国家发明专利，其中获得授权46项，相关技术完全自主可控，国产化率达95％以上。中国科学院国家天文台利用空天院提供的100Hz／3．3J激光器，成功研制了空间碎片探测仪器，在云南天文台开展了1000km空间碎片探测技术研究，在轨道高度1075km＊1050km上（斜距1274．3－2080．8km）首次实现了直径36 cm的小目标激光探测。中国科学技术大学利用空天院提供的200Hz／5．2J激光器，成功研制了汤姆逊散射诊断仪器，在中国科学技术大学反场箍缩磁约束聚变试验装置上开展了等离子体温度诊断技术研究，实现了空间分辨率5mm、时间分辨率5ms、等离子体密度下限10＾13／cm＾3的等离子体温度诊断。验收会前期，中国科学院条件保障与财务局分别组织专家完成了100Hz激光器及空间碎片探测仪器技术验收、200Hz激光器及汤姆逊散射诊断仪器技术验收以及项目整体技术验收、财务验收和档案验收。

疫情期间，口罩必须是最热门的商品之一，普通群众获得最多的防护用品就是非医用口罩（即日常防护型口罩）。那么一只合格的口罩是如何炼成的呢？年初随着口罩的需求水涨船高，大量企业投入到口罩的生产阵营中。防护用品质量的重要性不言而喻，它担负着保护我们远离新冠肺炎的重任，其自身的质量问题也会影响身体健康。4月27日晚，国家市场监督总局官网曝光了疫情以来首批非医用口罩抽查情况，包括47家企业的51批次不合格产品——其首当其冲的问题就是口罩过滤效率不合格。相比于价格不合理，口罩质量不过关更让消费者接受不了。在此特殊时期，在原料短缺、产能不足的情况下，能买到价格略高的优质口罩也能为大众接受。但劣质口罩，真的不能忍！Part.1 那么，怎样的口罩才符合优质口罩的标准呢？ 小奥为大家做了梳理汇总。- 五类常见口罩的检测项目及检测标准汇总 -根据表格我们可以看到，口罩可以分成五类，且每类口罩需要满足各种不同的指标要求。：自吸过滤式防颗粒物呼吸器日常防护型口罩医用防护口罩一次性使用医用口罩医用外科口罩今天，小奥带大家了解下目前市面上最多的口罩——日常防护型口罩的技术规范指标要求，具体如下：- 《日常防护型口罩技术规范》 - GB/T 32610-2016 除了上述内在指标，日常防护型口罩还有过滤效率和防护效果的要求。一款小小的口罩，需要达到的指标还真不少：从微生物到化学残留都涉及。Part.2 国标实验解析示例-pH值检测 其中，pH是反应口罩安全的重要指标。口罩pH测试根据GB/T 7573-2009标准进行测试，大致过程如下：1.试样制备从批量大样中选择有代表性的实验室样品，将样品剪成约5 mm×5 mm的碎片，以便样品能够迅速湿润。每个测试样品准备3个平行样，每个称取（2.00±0.05）g。根据GB/T 6682准备好测试用三级水，要求pH值在5.0~7.5之间。2.测量步骤①水萃取液的制备：在室温下制备三个平行样的水萃取液：具塞烧瓶中加入一份测试样和100mL水，盖紧瓶盖。充分摇匀后，使样品完全润湿。然后置于圆周式摇床上振荡2 h±5 min。记录萃取液的温度。 注1：室温一般控制在10 ℃~30 ℃范围内。注2：如果实验室能够确认振荡2h与振荡1h的试验结果无明显差异，可采用1h进行测定。②水萃取液pH值的测量：在萃取液温度下校准pH计。校准完成后，把玻璃电极浸没到同一萃取液中数次，直到pH示值稳定。将第一份萃取液倒入烧杯，迅速把电极浸没到液面下至少10 mm的深度，用玻璃棒轻轻地搅拌溶液直到pH示值稳定（本次测试值不记录）。将第二份萃取液倒入另一个烧杯，不清洗直接把电极浸没到液面下10 mm深度，静置稳定读数。同样操作第三次，记录第二份和第三份数据作为测量值。3.计算如果两个pH测量值之间差异（精确到0.1）大于0.2，则另取其他试样重新测试，直到得到两个有效的测量值，计算其平均值，结果保留一位小数。Part.3 好物推荐跟着小奥不吃亏 在上述国标要求的检测实验中，奥豪斯实验室产品线完美对应了全部测试过程！那么，在奥豪斯众多产品中，如何挑选适合该检测实验的产品呢？我们为您准备了专业实惠的实验室仪器推荐▼1.称量要求精度要准称量要便捷 特别推荐：AX223ZH奥豪斯AX系列天平结构坚固、持久耐用、简便精确，为确保取样过程称取准确。精度为0.001g，让取样过程更精确省心。两片式风罩门设计，还可帮您节省实验台操作空间。2.水萃取液混匀要求充分混匀 特别推荐：奥豪斯圆周式摇床 自带微处理控制器，可实现持续一致的摇荡动作，保证完美的混匀效果。缓慢升速设计和烧瓶固定架（选件）可防止液体样品在启动及振荡时溅出，保证样品安全。低机身设计减少空间占用，轻松节约您的实验空间。3.pH测试要求需多次进行pH值测试 特别推荐：ST3100专业pH计 对于专业的pH测试，我们向您推荐ST3100专业pH计，也是最受实验室欢迎的台式pH计。ST300操作简便，无需说明书即可自学自用；自带温补模式与温度值，自带自动终点判断，排除读数不稳定因素。另外还可搭配不同电极，纯水测试选择STPURE电极，样品测试使用ST350电极，不同测试样品不同电极让测试更高效准确。 奥豪斯一直致力于为企业研发生产提供高质量的实验室仪器设备，提升企业研发生产的实验体验及结果。在追求品质的路上，奥豪斯将一直与您携手并肩！奥豪斯销售服务专线，我们将竭诚为您服务！▼

仪器信息网讯 为促进光电测量测试技术及产业发展，由中国光学工程学会、辽宁省科学技术协会主办的全国光电测量测试技术及产业发展大会暨辽宁省第十七届学术年会于2023年3月27-29日在大连市召开。大会以“创新发展助力智造强国”为主题，重点关注光电测量测试技术及产业的未来趋势，旨在对光电测试测量技术及产业发展中的热点议题和痛点难题开展深入交流，共同促进光电测试测量领域理论创新、关键技术攻关、核心基础设备研发、测试标准制定和应用领域拓展，建立以高校、科研院所及重点实验室引领的光电测试测量创新技术生态链，为工业、科技和民用等应用领域提供高性能高可靠光电测试测量装备，逐步实现高端测试测量设备的国产化献计献策。会议同期还举办了首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼。范滇元院士、陈良惠院士、郭东明院士、谭久彬院士、项昌乐院士、罗先刚院士等出席了本次会议。仪器信息网作为本届大会的独家合作媒体参与了本次会议。全国光电测量测试技术及产业发展大会暨辽宁省第十七届学术年会会议主办方合影大会执行主席、中国光学工程学会副秘书长、长春理工大学副校长付跃刚主持开幕式科技部基础研究司处长李华致辞科技部基础研究司处长李华表示，科技部将发挥新型举国体制优势，坚持以国家需求为导向，加强科学仪器系统部署，逐步实现我国高端仪器及配套服务自主可控。未来将鼓励原始创新，重视检测表征等新原理、新方法创新，推动零到一的突破，强化关键技术攻关，对对外依赖度高的高端仪器予以重点突破；加大高端仪器开发相关基地平台布局，支持国产科学仪器应用示范，搭建用户单位和仪器企业的信息沟通桥梁，协调推动科学仪器领域标准化建设，着力构建自主创新产品应用生态；着力培育一批规模较大、创新能力强的高端仪器领军产业，支持其牵头联合国家战略科技力量，建立高端仪器企业联合体，发挥政策组合拳作用，推动创新链、产业链、资金链、人才链等深度融合。辽宁省科协主席、大连理工大学郭东明院士致辞辽宁省科协主席、大连理工大学郭东明院士表示，本次大会以创新发展助力智造强国为主题，旨在对光电测试测量技术及产业发展中的热点议题和痛点难题开展深入交流，共同促进光电测试测量领域理论创新、关键技术攻关、核心基础设备和仪器的研发、测试标准制定和应用领域拓展，建立以高校、科研院所以及重点实验室引领的光电测试测量创新技术生态链，为工业、科技和民用等应用领域提供高性能、高可靠光电测试测量装备，逐步实现高端测试测量设备的国产化献计献策。大连理工大学党委书记项昌乐院士致辞大连理工大学党委书记项昌乐院士表示，光学工程是一门理工交叉的学科，处于新一轮产业变革的前沿，是世界各国激烈竞争的战略制高点之一，在国内外形成规模较大的现代光学和光电子产业，光学工程一直是大连理工大学重点发展的学科领域。著名光学家王大珩院士，曾担任学校第一任应用物理系系主任，既是光学事业的开拓者，也是学校这一学科的奠基人。近年来，学校围绕光学人才培养和科学研究积极加强在激光技术、光电测量技术，光子学器件及仪器，光纤光学和光纤传感器等领域的布局并取得了一定的成绩。中国光学工程学会副理事长、哈尔滨工业大学谭久彬院士致辞中国光学工程学会副理事长、哈尔滨工业大学谭久彬院士表示，光电测量测试技术作为现代精密测量的核心技术，发挥着越来越重要的作用。实际上，光学测量技术和仪器、光电测量技术与仪器，一直是科学领域最活跃、最有创新机遇的方向。在科学仪器领域，各类显微仪器是科学发现重要的国际成果，大多都是在光学或者光电产生的机遇。在工业测量领域里，光电测量如光学、视觉、激光干涉等等都发挥着不可替代的作用。在自动化、数字化、网络化、智能化测量领域以及计量校准领域，光电测量技术也是主力军。光学测量、光电测量方向对现代制造业和整个工业现代发展一定会起到越来越重要的作用。中国光学工程学会副理事长、中国科学院光电技术研究所所长罗先刚院士主持首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼（颁奖典礼详见《首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼在大连举办》）北京空间机电研究所总工程师郑永超主持大会报告《行业/区域测量体系建设与质量强市》——哈尔滨工业大学谭久彬院士谭久彬院士认为，提升我国制造质量当前十分迫切，而基础测量是高端制造不可或缺的基础零部件与元器件、基础材料、基础工艺、工业基础软件之基，但国家测量体系存在三大紧迫性问题——国家测量体系底层支撑缺失、尚未形成完整的仪器产业体系和标准体系，测量对质量的支撑作用认识严重不足，因此改革现有计量体系，盘活工业测量体系，壮大高端仪器产业是构建新一代国家测量体系的实施前提。我国正逢装备制造业提质增效的重大机遇期，通过建立扁平化量值传递体系，构建强大的工业测量体系等一系列举措，中国将开辟一条数字化、网络化、智能化并行推进的智能制造创新之路。《从感知到认知——从计量数字化到人工智能的思考》——中国计量科学研究院方向中国计量科学研究院方向认为，人类对物理世界的认识起源于数感和量感。基于这两种感知能力，物理世界的信息得以映射到语言平面上，从而形成公共知识，为实现认知奠定基础。作为人类智能的体外延伸，人工智能的实现必然要经过从感知智能到认知智能的基本过程。当前，人工智能仅具备对数字的认知能力，而要真正实现认知智能，关键是要发展机器的量感能力。以数字计量为桥梁，基于先进的传感技术，实现对物理世界的量化感知，不断完善机器的认知能力，将成为人工智能未来发展的重要方向。《高性能光学系统中的超精密测量技术》——中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张学军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张学军认为，超精密光学测量技术在地基空间目标探测与识别、空间高分辨率成像光学、类地行星探测、惯性约束聚变、极紫外光刻、空间引力波探测等高技术领域的发展起到了关键的推动作用，并以大口径空间望远镜和极紫外光刻曝光系统为例介绍了国内的发展现状、趋势及挑战。最后，提出建立可溯源的高端光学元件检测行业标准，形成系统性评价体系；以企业为主体的基础研究，加大高端光学制造基础科研投入等建议。《空间碎片质心激光探测方法》——国防科技大学胡以华国防科技大学胡以华认为，激光清理空间碎片是重要的发展趋势，为了保证激光推动碎片顺利位移而不发生翻滚，需要激光束作用于空间碎片的质心，因而需要高精度确认空间碎片质心位置，而目前对小至分米甚至厘米级空间碎片质心位置的确定还缺少实质性途径。基于激光反射层析成像方法进行空间碎片质心远距离测量和基于激光反射层析探测白空间碎片质心确定原理，给出了空间碎片质心探测激光反射层析成像系统构成思路，为后续开展星载平台的空间碎片质心探测系统研制建立了理论模型和技术方法基础。《中国先进光源的发展及对关键光学元件加工检测的技术需求》——中国科学技术大学刘啸嵩中国科学技术大学刘啸嵩认为，同步辐射、自由电子激光等基于电子加速器的先进光源是现代科技诸多领域取得突破的助推器，是体现强大国际竞争力的国家科技基础设施，在其建设过程中也持续带动了相关领域的技术革新。经过近40年的发展，我国已在北京、上海、合肥等地建成了三台同步辐射和三台自由电子激光装置，初步形成了全能区覆盖的光源体系。未来十年，我国在光源类大科学装置领域有望达到世界先进水平。《外差干涉测量关键技术研究及应用》——中科院空天信息创新研究院张文喜中科院空天信息创新研究院张文喜认为，随着制造业升级，对产品的性能、质量要求越来越高。产品结构特性的分析、设计、测量和验证尤为重要，对振动、振型等测量技术提出了更高的需求。激光测振仪具有测量精度高、环境适应性强、使用灵活方便等优点，广泛应用于各种高端装备、部件和器件自结构特性、材料特性的测量和验证。报告介绍了国产化高精度激光测振仪最新的研究进展和应用情况，并分析了激光测振仪技术下一步研究热点和发展趋势。《高分辨率扫描激光测振关键技术及应用》——舜宇集团 舜宇智能光学技术有限公司宋云峰舜宇智能光学技术有限公司宋云峰认为，激光精密测量和图像传感技术可以突破人类感知世界的极限，是科技创新的助推器和高端制造业发展的重要支撑，由于其非接触、高精度等优点，成为相关行业必不可少的关键技术，关系到国计民生；高精度、高分辨率、高效是行业技术难点和制高点，是衡量一个国家智能制造水平的标志。参会观众

“我要出征了，咱们太空见!”今天上午，中国第一颗由中学生全程参与研制制作并主导载荷设计的科普小卫星完成出厂评审，在八一学校举行出征仪式。这颗卫星将由八一学校学生研制团队中的5名代表队员参与护送到发射场地，进行最后的联调试验。之后，卫星将在年底择期发射，完成自己的科普使命。　　小卫星将由学生研制团队中的5名代表队员护送到发射场地　　卫星定名“八一少年行”　　长不足12厘米、宽约11厘米、高20厘米出头的小卫星上午一亮相，就引起了全场热烈的掌声。同时亮相的还有一个为其量身订做的蓝色盒子，据八一学校副校长朱凯介绍，这个盒子是由我国自主研制、享有自主知识产权的微小卫星分离装置，小卫星将与其一起升空。　　这个小家伙将如何完成自己的科普使命呢?奥秘在其搭载的载荷上。据了解，结合最终实现的难度和意义等方面考虑，这颗定名为“八一少年行”的卫星的载荷最终确认为四种，分别是对地拍摄、无线电通讯、对地传输音频和文件以及快速离轨试验。卫星研制参与队员之一、来自八一学校高二的朱迅告诉记者，这四种载荷是队员们“头脑风暴”后精挑细选、经过可行性论证的产物。“一开始在我们队员中间征集了十几种载荷方案，但是经过专家点评、指导后，我们慢慢淘汰掉了不合理的方案，剩下了现在的四种载荷。”　　卫星将跟踪拍摄雾霾　　对地拍摄功能的实现依靠的是航天相机。卫星升空后，可以从几百公里的高空中俯瞰地球。在未来可开展活动的畅想方案里，八一学校会将卫星拍摄的图片公布，让同学们猜测卫星拍摄的图片来自地球上哪个位置。同时，同学们还将通过学习卫星轨道知识，指令卫星进行定时拍摄，从而得到拍摄特定坐标所需要延迟拍摄的时间，最终验证是否达到预期效果。此外，队员们还希望通过卫星上的相机，跟踪拍摄雾霾和台风等天气现象，从而进行一定气象观察数据的积累。　　搭载《东方红》和校歌　　卫星的无线电通讯载荷，则承担了交流沟通“中转”站的功能。这项功能可以实现数据和语音的转发，为后期各个学校之间的连通、学校业余无线电教学以及与其他业余无线电爱好者的通联打下基础。　　让人期盼的是，明年是八一学校建校70周年校庆，即将升空的小卫星上也提前寄托了孩子们对于母校的祝福。原来，此次卫星搭载了对地音频和文件传输载荷，当接收到地面遥控的指令之后，搭载在卫星上的音频文件就可以通过下传“解码”后进行播放。我国第一颗人造卫星播放过的《东方红》、八一学校建校70周年校歌等音频文件将伴随卫星一同升空。　　设计试验清理太空垃圾　　在载荷的选择上，孩子们关注的目光还更长远。通过系统的学习卫星知识，学生研发团队的队员们了解到，空间卫星领域发展至今，空间碎片的数量迅速增长 而随着空间碎片数量的积累，使得卫星与空间碎片相撞的几率不断增加，卫星碎片又会碰撞形成新的卫星碎片 如果不及时采取措施，卫星事业的发展将会被这种潜在的多米诺效应所严重阻碍。因此，队员们想借着此次卫星发射的时机，为太空垃圾的清理贡献一定的力量。　　根据预想，当确定卫星处于寿命末期时，就下指令进行快速离轨试验，使原先的迎风面对准太阳、迎阳面迎风，从而增加迎风面积，同时尝试控制磁力矩器，使其与地磁场相互作用，使卫星尽快离轨。朱迅告诉记者，在这个过程中，可以通过实时监测卫星的运行状态，通过观察轨道参数等数据，验证所采取措施对于帮助卫星快速离轨的可行性。　　带动各校参与航天科普　　据八一学校相关负责人介绍，学校目前正在进行卫星地面站的建设，在卫星发射升空后将开始为卫星的信息接收和处理进行服务。同时，以八一学校的测控地面站为主节点，带动其他学校地面从站，一起参与航天科普。

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在 Journal of the American Chemical Society上文章，Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes1。该文章的通讯作者是美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Joseph A. Loo教授。非变性质谱(native MS，nMS)通常用于揭示蛋白及其复合物的分子量大小和化学结合计量比，但若要进一步阐明深层次的结构信息，则需要与串联质谱结合，即非变性自上而下质谱（nTDMS），通过对母离子进行二级甚至多级碎裂可获取额外的序列、翻译后修饰(PTMs)以及配体结合位点信息。此外，nTDMS能以构象敏感的方式断裂共价键，这样就可以从碎片模式推断出有关蛋白高级结构的信息。值得注意的是，使用的激活/解离方式会极大地影响得到的蛋白质高阶结构信息。电子捕获/转移解离(ECD、ETD或ExD)和紫外光解离(UVPD)等快加热的活化方式因其能够在保留蛋白整体结构的情况下先对共价键进行断裂而被广泛应用于nTDMS分析中。而慢加热的活化方式如碰撞活化解离(CAD)会在断键前进行能量重排，导致一些较弱的非共价相互作用先发生破坏，例如：亚基的释放和展开，因此对高阶结构表征没有帮助。而此次Joseph A. Loo课题组的研究结果显示使用基于orbitrap的高能C-trap解离(HCD)同样也可以从天然蛋白复合物的中直接获得序列信息，并且碎片模式可以提供有关其气相和溶液相高阶结构信息。此外，CAD还可以生成大量的内部碎片(即不包含N-/ C-端的片段)用于揭示蛋白质复合物的高阶结构。为了研究蛋白复合物HCD的碎裂化情况，作者比较了酵母来源的乙醇脱氢酶四聚体（ADH）在Complex-down MS (psedo-MS3)和nTDMS两种分析策略下的碎片模式。如图1所示，在Complex-down MS分析中，ADH经源内解离（ISD）释放出单个亚基，该亚基经HCD碎裂生成肽段b/y离子。而在nTDMS分析中，肽段离子则可以从复合物中直接获得。如图2（上）所示，在Complex-down MS分析中总共获得了24个b离子和18个y离子，能够实现11.8%的序列覆盖率。近乎相等数目的b、y离子表明Complex-down MS分析中释放的ADH亚基N-端和C-端均具有较高的表面可及性，即亚基发生去折叠。此外，碎片模式也揭示了N-端乙酰化、V58T突变体以及Zn2+结合位点等信息。相比之下，nTDMS分析则更反映ADH的高阶结构，如图2（下）所示，在nTDMS分析中主要检测到b离子，几乎没有亚基信号，说明b离子是直接由复合物中共价键断裂产生的。ADH的nTDMS分析共产生了60个N-端b离子和3个C-端y离子（17.6%序列覆盖率）。由HCD产生的大量N端碎片类似于ADH基于电子和光子解离技术产生的nTDMS产物。将这些片段映射到ADH的晶体结构上可以看出，N端区域比C端区域更容易暴露于溶剂，而C端区域主要形成复合物的亚基-亚基界面。ADH的碎片离子中来源亚基界面断裂的仅占8%，大部分碎裂都发生在溶剂可及的N-端。图1 Complex-down MS和nTDMS分析流程图1 Complex-down MS（上）和nTDMS（下）碎片模式比较ADH的nTDMS分析充分展现了CAD在蛋白复合物高阶结构表征上的潜力，为了进一步验证，作者还选择了其他的蛋白复合物进行实验，如醛缩酶同源四聚体、谷胱甘肽巯基转移酶A1二聚体、肌酸激酶二聚体等。这些蛋白复合物在n-CAD-TDMS分析中都产生了与结构对应的碎片离子，说明基于CAD的nTDMS分析是具有普适性。当然也会存在一些例外，膜蛋白水通道蛋白(AqpZ)同源四聚体在nTDMS分析过程中产生了高丰度的单体亚基、二聚体、三聚体信号，这应该归因于AqpZ四聚体亚基之间的弱疏水结合界面，导致亚基的释放发生在共价键断裂之前，因此产生的b/y离子无法反映蛋白复合物的空间结构。相较而言，以盐桥为主要稳定作用的蛋白复合物，如ADH、醛缩酶等则更容易在nTDMS分析中产生肽段碎片离子。此外，基于CAD的nTDMS分析中还发现了大量的内部碎片，ADH产生的大部分内部碎片来源于溶剂可及区。尽管内部碎片难以辨认，但可以大幅度提高序列覆盖率，提供更精细的结构信息。一个从小分子裂解衍生到大分子解离的假设是，在实验的时间尺度内，由碰撞引起的激活是完全随机化的，并以沿着最低能量途径引导碰撞诱导的解离。然而，这些假设没有考虑到熵的要求，缓慢重排可能是释放亚基所必须的，例如重新定位盐桥将一个亚基与其他亚基相连。在碰撞次数或每次碰撞能量不足以碰撞出能释放亚基的罕见构型的情况下，以释放出更小的多肽碎片(具有更少的约束) 代替重排可能具有更高的竞争性。总之，本文展示CAD在nTDMS分析中的应用，无需基于光子或电子的活化方式，CAD可直接从蛋白复合物中获得肽段离子，并且该碎裂离子能够反映蛋白复合物的空间结构。撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳原文：Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes参考文献1. Lantz C, Wei B, Zhao B, et al. Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes. J Am Chem Soc. 2022 144(48): 21826-21830.

近年来，近地轨道卫星和太空碎片数量一直在增长，预计还在加剧。尤其自2019年美国太空探索技术公司（SpaceX）发射了第一组由数千颗卫星组成的“巨型星座”以来，近地轨道上的卫星数量增加了一倍多。每一颗新卫星都会增加它撞击另一个绕地球轨道运行物体的风险，产生更多碎片，连锁反应下，由“级联碰撞”产生越来越小的碎片。这些太空垃圾的威胁，近年来被提到过多次，但这一次，科学家将视角聚焦在碰撞本身之外。最新一期英国《自然天文学》发表了一系列文章，专门探讨了人造卫星和空间碎片对夜空亮度的影响。不断增加的“太空垃圾”云，将光反射回地球，这导致了天文学界的严重忧虑：光污染的潜在影响，及它对地面望远镜和空间望远镜的潜在干扰。“明亮的夜空”致天文数据损失在一篇评论文章中，意大利光污染科学与技术研究所科学家法比奥法尔奇团队表示，地面和来自近地轨道卫星的光污染正在增加。他们说，由于光污染，地球现在几乎已经没有什么偏远之地能满足安放天文台的标准了，即没有光污染、晴空数量多、视野效果好。这组科学家提出，对抗光污染和太空污染是一个社会政治问题而非技术问题，他们认为应当引入约束机制，停止夜间人工照明和卫星集群的迅速增加。美国暗夜咨询有限公司的约翰布兰特尼及其同事在一篇观点文章中，计算了近地轨道卫星和太空碎片增加的总体影响，他们认为，这导致全球夜空亮度潜在上升，造成面天文数据损失，因为宇宙信号可能在噪音里丢失，也可能减少地面发现和一些观察项目的机会。最新建模研究显示，在未来十年内，夜空最暗的部分将变得更亮，而天文台能够看到的恒星数量减少约7.5%。天空正在飞速变化尽管可能很难注意到，但我们的天空正在以天文数字的速度变化。地面上的光污染与天空中卫星和碎片相结合，意味着天文学家正慢慢“耗尽”真正黑暗的地方来研究星体。斯洛伐克科学院研究人员米洛斯拉夫科奇法吉团队提出了一个模拟夜空亮度的新方法。他们解释说，夜空建模通常使用米氏理论对光散射的理解。这种方法提出了夜空中光散射的一个简单的物理图景，易于计算。但研究团队发现这一方法可能对真实世界情形过于简化，可能导致低估天空辉光。美国旧金山大学天文学家阿帕娜温卡特珊在一篇全球视点文章中，讨论了近地轨道日益拥挤的特征，并强调了这对天文观察和全世界黑暗天空的消极影响。她认为，人类从先辈那里继承了太空的美好，亦应将美好传承下去，太空“通过科学、叙事、艺术、起源故事和文化传统连接我们彼此——而现在它岌岌可危。”从地面到天空的光污染在这次讨论之前，科学界早已展开过光污染对天文学领域影响的研究，不过，主要针对地面光源。在地球陆地表面的很大一部分，天空在日落后很长一段时间内继续散发着人造暮光。这种“天光”是对环境有严重影响的光污染形式，会影响昼夜活动的动物，会破坏人类文化遗产的重要组成部分，更会对观星和天文学产生负面影响。今年年初发表在《科学》杂志上的一项研究报告指出，在城市环境中，星星从人类视线中消失的速度是惊人的，星星能见度的变化可用每年7%—10%的天空亮度增加来解释。如果继续以这种速度发展，一个出生时能看到250颗星星的孩子，在18岁生日时只能看到100颗星星。这是2011年至2022年间50000多次肉眼观察夜空的分析结果，它表明“污染”人们视野的，除了光学光源，其实还有各种无线电源，如手机、无线互联网发射器、GPS卫星等。尽管人们对光污染的认识在不断提高，但目前的照明政策还没有带来任何改善，至少在陆地层面上如此。人们希望在太空层面，一切还来得及。

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背景介绍肺癌是发病率和死亡率增长最快、对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。根据报道，近50年来许多国家肺癌的发病率和死亡率均明显增高，男性肺癌发病率和死亡率均占所有恶性肿瘤的第一位，女性发病率和死亡率占第二位。肺癌的病理类型主要包括非小细胞性肺癌和小细胞性肺癌两类。非小细胞性肺癌约占肺癌的80%-85%左右，包括腺癌、鳞癌等。而小细胞肺癌约占肺癌的15%-20%左右。对肺癌进行准确病理分型对有效治疗肺癌和研究肺癌发病发展的机制机理具有极其重要的作用和意义，近年来已经成为相关领域的研究热点和重点之一。 图1 肺组织示意图 目前临床领域对肺癌的良恶性判断和亚型分型主要依赖HE染色、免疫组化等形态学病理手段，结合NGS（下一代测序技术）分子病理指标进行，这些方法不仅需要涉及多种类型的仪器，耗时长，前处理复杂，且在诊断中十分依赖医生的个人经验和判断，缺乏指标化标准。 借助岛津公司成像质谱显微镜iMScope平台，岛津中国创新中心与北京某知名三甲医院病理科合作开发了多角度肺癌分型病理诊断的新方法。该方法一方面从统计学角度实现对腺癌和鳞状细胞癌两种非小细胞肺癌亚型进行非靶向分型，另一方面通过发现的多种小分子空间标志物实现对癌症中心和癌旁组织分区，小细胞癌和非小细胞癌分型，以及腺癌和鳞状细胞癌亚型分型的直接判断，从而开辟出一条单独依赖于质谱成像手段即可实现肺癌全流程分型的新路径。 腺癌和鳞状细胞癌非靶向统计学分型利用iMScope对人腺癌与鳞状细胞癌临床样本进行质谱成像数据采集后，使用岛津IMAGEREVEAL软件对数据进行处理。分别在已知腺癌与鳞状细胞癌癌症中心组织的质谱成像对应的显微图像中圈出5个ROI（感兴趣区域）区域（红圈和蓝圈对应区域），每个ROI区域包含大约300个采集点，然后使用IMAGEREVEAL软件中Differential Analysis模块进行PCA（主成分分析）运算，比较二者统计学差异和分类情况。图2 基于PCA的非小细胞肺癌临床统计学分型 由综合质谱对比结果可见，人非小细胞肺癌的腺癌与鳞癌两个亚型存在大量小分子特征物质和差异物质，直接对综合质谱图中的所有碎片进行非靶向的统计学分析，有助于减少分析工作量，同时可提高统计学分型的直观性和准确性。根据PCA分类图，通过对10个ROI区域（红色点代表腺癌ROI区域，蓝色点代表鳞癌ROI区域）直接进行PCA分析，可以获得两组直接对应腺癌和鳞癌的统计学分类（红色大圈代表腺癌分组，蓝色大圈代表鳞癌分组），该方法不需进行复杂的标志物分析即可直接获得不同类型分型的结果，简单快捷而准确。 肺癌全流程靶向分型利用iMScope对人肺癌临床样本进行质谱成像数据进行采集后，使用Imaging MS Solution Postrun Analysis软件同时对肺癌临床样本的质谱成像数据进行处理。分别定向提取m/z 775.55, m/z 885.55，m/z 861.55和m/z 673.48等4个碎片的图像，其中m/z 775.55作为癌症中心与癌旁的空间特征标志物，m/z 885.55和m/z 861.55组合作为小细胞癌（SCLC）和非小细胞癌（NSCLC）的空间特征标志物，m/z 673.48作为非小细胞癌亚型腺癌（AC）和鳞状细胞癌（SCC）的空间特征标志物。 图3 肺癌全流程靶向分型分析流程 通过提取m/z 775.55的质谱成像图，可以清晰观察到其在癌症中心和癌旁组织中呈现不同的分布：该碎片在癌症中心低表达，而在癌旁组织中高表达。通过m/z 775.55，可以实现直接对同一来源肺癌组织的癌症中心区域的精确划分和位置界定，并可以以此为依据，直接指导下一步具体分型研究的实施。 通过提取m/z 885.55和m/z 861.55两种碎片的质谱成像图，可以清晰观察到这两种碎片在癌症中心区域中的不同类型的分型中具有完全不同的分布：当二者均在癌症中心组织中高表达而在癌旁组织中低表达时，为非小细胞癌；当m/z 885.55在癌症组织高表达而m/z 861.55在癌旁组织高表达时，为小细胞癌。 通过提取m/z 673.48的质谱成像图，可以清晰观察到其在非小细胞癌的两种亚型中呈现完全不同的分布：该碎片在腺癌（AC）中呈现癌症中心和癌旁组织的均匀表达，而在鳞状细胞癌（SCC）中，仅在癌旁组织中呈现高表达，在癌症中心组织呈低表达。值得注意的是，整个分型判断流程是在同一个临床样本内进行比较，有效排除了不同来源样本的涉及不同年龄、性别、地域、职业等干扰因素造成的组间对比的干扰，避免出现假阳性和假阴性的问题。 小 结借助岛津成像质谱显微镜iMScope，岛津中国创新中心与北京某知名三甲医院病理科合作开发的多角度肺癌分型病理诊断的新方法，实现了在基于统计学的非靶向层面和基于多种空间标志物的靶向层面的肺癌多角度病理分型，在目前传统临床手段之外，开辟出一条操作简单且更易于指标化的新路径。成像质谱技术为肺癌等重大疾病在分子水平上进行病理分型研究提供了准确的物质定位定性和定量信息，未来有望为临床病理研究和应用等多个领域提供更多更可靠的实验数据和基础信息。

在2012年以前，汪福意研究员一直带领团队通过有机质谱，如电喷雾电离质谱(ESI-MS)、基质辅助激光解析电离质谱(MALDI-MS)等进行药物相互作用组学研究、抗肿瘤药物的研究和开发等工作。一次与生物学家偶然的讨论给汪福意带来了启发，他萌生了使用高空间分辨率的二次离子质谱成像进行化学生物学和分子生物学研究的念头。中科院化学所领导对于他的想法非常赞成，在中国科学院和国家自然科学基金委的大力支持下，该团队在2012年购置了一台飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)仪，从此汪福意研究员和他的团队开始了生命科学领域SIMS成像新技术和新方法的研究工作。　　SIMS与其它质谱相比有什么特点?SIMS在哪些领域的应用中具有显著优势?汪福意团队用SIMS这个“庞然大物”在生命科学领域进行了哪些研究?国际上的SIMS相关领域有哪些前沿的创新?日前，仪器信息网编辑围绕二次离子质谱的应用，在中国科学院化学研究所采访了汪福意研究员。汪福意研究员离子源的发展把SIMS带到了生命科学门口　　二次离子质谱(Secondary ion mass spectroscopy，SIMS) 的原理是利用聚焦的一次离子束轰击样品表面，使样品中的化学物质溅射产生二次离子，通过质量分析器后进入检测器记录离子的荷/质比，获得样品表面化学成分的结构信息。配合对样品表面的扫描和溅射剥离，还可获得样品的二维/三维化学成像。SIMS能检测元素周期表中所有元素及其同位素，质量分辨率较高(对29Si的质量分辨率大于11000)，检测限达到ppm到ppb级。SIMS成像的横向分辨率小于100 纳米 基于溅射源的性能，纵向分辨率可达1 纳米。　　根据一次离子束运行方式和质量分析器的不同，SIMS又分为NanoSIMS和ToF-SIMS。NanoSIMS的质量分析器为单聚焦或双聚焦磁质量分析器，其一次离子束为单原子或双原子离子，如Cs+和O2+。聚焦的离子束以连续方式轰击样品表面，溅射产生低质量数的离子碎片。基于这些特点，NanoSIMS多用在天体化学、天体年代学、地质沉积学、地矿探测和材料科学，特别是半导体材料研究等领域。顾名思义，ToF-SIMS的质量分析器为飞行时间质量分析器，其一次离子束以脉冲方式轰击样品表面，电离能量较为温和，与NanoSIMS相比，产生的碎片离子具有较高的质量数。ToF-SIMS的一次离子束经历了长达半个世纪的发展，从早期的Ga+、Aun+ (n = 1 – 5), 到后来更易于聚焦的Bin+ (n = 1, 3), 再到现在的C60+、Arn+ (n 高达4000)等团簇离子。团簇离子源的诞生，使ToF-SIMS 离子化产生的离子的质荷比更高，甚至可获得大分子量物质的准分子离子。因而SIMS数据包含的结构信息更为丰富，这对复杂生物体系的研究具有非常重要意义。可以说，正是离子源的发展将SIMS带到了生命科学研究的门口。　　由日本京都大学教授Jiro Matsuo (松尾次郎)发明的氩气团簇离子源是SIMS技术领域一个里程碑式的事件。氩离子团簇包含上千个氩原子，其离子半径可以通过增加或减少亚原子数目进行调控，最多可达4000个氩原子。氩团簇离子源既可作为溅射源用于生物样品如细胞和生物组织的溅射剥离，也可作为分析源进行生物样品的表面分析。因而，配备氩团簇离子源的ToF-SIMS在生命科学研究领域得到越来愈多的青睐。　　随着一次离子源团簇离子的直径变大，SIMS成像的空间分辨率也会相应降低。对此，汪福意说：“应用SIMS成像进行生物研究的时候，找到离子碎片大小和空间分辨率的平衡非常重要，也就是说在获得质量数较大的、结构信息丰富的碎片离子的前提下尽量保证质谱成像的空间分辨率。”　　在团簇离子源发明之前，SIMS在生命科学领域的应用受到限制，因为强调生物大分子结构解析的生物学研究无法从SIMS产生的小碎片离子中得到足够有用的信息。在上个世纪90年代，开始有人尝试基于SIMS在同位素质谱研究中的优势，从生物代谢的角度去了解生物合成过程。汪福意提到：“在这方面，哈佛大学医学院有一支有名的研究团队，他们自己搭建SIMS装置，研究的重点就是利用SIMS成像探索生物合成和生物代谢过程，如DNA的合成、复制与转录。这种研究不是关注高质量数的离子碎片，只需要获得N-15和C-13等同位素标记的碱基碎片在细胞核内的分布信息，就可以分析研究由化学刺激或抑制作用导致的生化过程。”该研究组利用SIMS在细胞生物学前沿领域的研究中取得了很多高影响力的研究成果，对SIMS在生命科学研究领域的应用起到了极大的促进作用。“强强联手”，SIMS与显微技术共缔超高分辨细胞成像　　作为传统意义上的无机质谱，SIMS与有机质谱都可以应用于生物组织成像研究。“能够用于组织成像的质谱技术有不少，但并没有哪类技术能被取代。利用MALDI-MS、DESI-MS等有机质谱技术进行生物组织成像分析比SIMS更快捷和简单，而SIMS在空间分辨率上的优势是其它质谱成像技术无法超越的。”在介绍不同质谱技术在生物组织成像中的应用和区别时，汪福意说：“SIMS不擅长分析生物大分子，如果想进行多肽、蛋白质或大DNA片段分析，有机质谱是更好的选择。SIMS的空间分辨率很高，即使是用氩团簇离子源也能达到微米、甚至亚微米级的空间分辨率，能够进行单细胞或亚细胞器的成像分析。仪器厂商都在提高质谱成像空间分辨率方面下了功夫，但到目前为止还是SIMS成像的空间分辨能力更有优势。”　　在研究金属抗肿瘤候选药物细胞摄入和分布时，SIMS成像可以通过特征生物碎片，如磷脂碎片和DNA脱氧核糖碎片指示亚细胞器的位置，进而确定金属药物在细胞中的定位和分布。但是，在这些特征生物碎片离子的信号较弱或其指代的生物信息并不唯一时，仅仅基于SIMS离子信号的药物亚细胞器定位可能出现误差。在这种情况下，结合亚细胞器荧光染色的光学显微镜成像可以弥补SIMS信号低，不能准确定位的劣势。常与SIMS结合使用的光学显微镜有激光共聚焦显微镜和超高分辨率的受激辐射耗尽(Stimulated Emission Depletion，STED)显微镜技术。二者的区别在于空间分辨率：激光共聚焦显微镜的空间分辨率在亚微米级，STED荧光显微镜分辨率可以达到30纳米。　　通过这种光学显微镜成像与SIMS化学成像相结合的方法，汪福意团队发现他们自主研发的一种有机金属钌抗肿瘤化合物可同时定位在细胞膜和细胞核上，证实了他们在分子水平上的研究结果，即该化合物可以同时作用于细胞膜上的受体激酶和细胞核内的DNA，具有潜在的双靶向特性。　　利用SIMS与光学显微镜成像的融合，在完成金属抗肿瘤化合物在细胞中的分布研究之后，团队又进行了金属药物损伤DNA在细胞内与蛋白质相互识别、相互作用的机理研究。　　“我们用顺铂等金属抗肿瘤药物中的金属离子指示药物损伤的DNA，用光学显微镜来定位抗体染色或融合荧光蛋白定位DNA结合蛋白。如果光学成像信号与SIMS化学成像信号完全重叠的话，说明它们在细胞水平能相互识别和相互作用。”汪福意表示，这个研究工作能够证实从分子水平研究获得的药物分子作用机制的猜想，“很多人在体外生理模拟环境中做这类研究，但细胞水平上药物损伤DNA与蛋白质相互识别和相互作用的研究还没有文献报道。”目前该工作进展顺利，团队还将继续研究DNA结合蛋白与药物损伤DNA的相互识别可能导致的细胞凋亡等生物过程。　　在用SIMS成像与光学显微镜成像联用，研究细胞内和细胞间生物分子相互识别时，必然需要先后使用两类仪器寻找、定位样品板上微小区域内的同一个或几个单细胞。而在1平方厘米甚至更大面积的样品板上准确定位同一个微米级的细胞，是个不小的技术难题。为了解决这一制约研究进展的技术问题，汪福意团队在硅片或玻璃样品板上以光刻方式刻写上200微米的方形网格，并给每个格子一个标号，制备了一种简单、实用的可寻址样品板。这样对于相同网格内单个细胞的成像数据进行叠加处理就变得简便易行。“通过光刻网格定位单细胞仅是一个很小的技术改造，但确实给我们的研究带来很多方便。”汪福意介绍到。(图)ToF-SIMS与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)成像联用时的可寻址细胞定位借力微流控技术实现液相反应体系的SIMS实时原位分析　　SIMS是基于高真空的分析技术，分析室内真空度极高，无法分析液态样品，生物样品一般都是采取冷冻干燥或树脂包埋等方式处理后再进行SIMS分析。在2010年前，没有人尝试过用SIMS分析液体样品，直到美国太平洋西北国家实验室的两位华人科学家朱梓华(Zhu Zihua)和于晓英(Yu Xiaoying) 开始研究真空兼容的微流控技术和装置。　　汪福意从2013年初开始与两位科学家合作，进行基于微流控技术的液相SIMS技术研究。其研发技术的核心是真空兼容微流控装置，在留有微通道的聚合物基底上嵌入100纳米厚度的氮化硅薄膜，两端连接上微流控管道，通过一次离子束的轰击可在薄膜上打出2微米的小孔。由于小孔直径很小，即使在高真空中，液体的表面张力也能将微流控池内的液体限制在小孔内。这时的小孔内液面即为分析表面，用一次离子束轰击液面溅射出带电离子，即可进行反应池内化学反应的原位实时分析。　　由于液体表面可以实时更新，所以该装置可以测定瞬时反应中间体。在氮化硅薄膜上镀上一层金属电极，在反应池内嵌入对电极和参比电极，即可构成三电极电化学反应系统，加上电压之后，可进行电化学氧化还原反应过程的原位实时检测。对于液相SIMS分析技术，汪福意评价说：“这样的分析对研究化学和生物反应很有帮助，能让我们更深入地了解化学、生物反应过程。实时和原位分析的优势是能够捕捉到一些转瞬即逝的中间产物。” 据了解，国内外都有不少科学家致力于用电喷雾电离(ESI)和解析电喷雾电离(DESI)等质谱技术进行反应中间体研究，而用SIMS进行(电)化学反应过程和中间体研究的团队相对较少。汪福意团队还将利用此装置开展电池的充放电反应和均相或液相催化反应研究。　　SIMS研究固体样品，无论是矿物质、材料还是生物质冻干切片都是分析其最终状态，而液相SIMS技术让研究活细胞的生物化学过程，如神经递质的释放等成为可能。增进交流与学科交叉，铺就SIMS发展之路　　凭借超高的空间分辨率，发挥在药物及代谢物成像研究和生物反应中间产物分析中的优势，SIMS理应在生物研究领域大有作为。然而，国内用于研究的SIMS仪器数量仍然不多，包括地学和材料分析在内也仅有二十多台。据汪福意分析，目前ToF-SIMS的价格在800万左右，NanoSIMS的价格更高，价格昂贵是限制其广泛应用的主要因素。另外，SIMS仪器维护较为复杂，维护费用高，样品制备等过程对技术要求也比较高，也是制约SIMS广泛应用的因素。　　汪福意对今后SIMS的应用发展并不担忧，他说：“国家在仪器研发和应用研究方面的投入越来越大，相信以后会有更多的实验室引进SIMS仪器。” 在十二五国家重大科研仪器研制项目中，有两个项目涉及二次离子质谱，分别为“高分辨多功能化学成像系统”和“同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”。汪福意参加了中科院化学所万立骏院士领衔的 “高分辨多功能化学成像系统”的研究，负责SIMS和高分辨光学显微镜技术联用成像子系统的研究工作 北京离子探针中心刘敦一研究员领导的 “同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”项目主要研制和开发用于高精度同位素丰度分析的TOFSIMS新技术。　　我国在二次离子质谱在地球科学领域的应用研究与国际上同类研究的水平相当，在一些领域甚至处于国际领先水平。“但是在生命科学领域的应用研究与国际同行相比仍然有较大的差距，推进SIMS在生命科学研究领域的应用需要国内同行共同努力。”汪福意和其他二次离子质谱领域的专家们在不断加强与国际SIMS应用研究同行的联系与交流。他们把每两年一届的国际二次离子质谱大会看作一个让国内研究学者直接接触国际前沿SIMS技术的绝佳平台，在中国物理学会质谱分会等组织的支持下，中国二次离子质谱研究的专家学者们也一直致力于申请该会议的主办权。采访编辑：郭浩楠　　后记：今年10月“第六届中国二次离子质谱会议”将在大连举办。汪福意研究员是此会议学术委员会的共同主席，他与其他SIMS领域的科学家们共同邀请到一些国际SIMS专家来介绍他们的前沿技术和最新研究成果，与国内研究者们共同探讨SIMS技术及应用。正在或有意应用SIMS技术进行科学研究的科学家们希望通过会议或其他各种形式与国内外同行交流、沟通，寻求与其它学科的交叉合作。　　生命科学领域的科学家可能并不完全了解SIMS技术，也不太清楚SIMS技术能解决生命科学研究中的哪些具体问题 而SIMS分析的研究者也可能不太了解生命科学的研究焦点，彼此存在“背靠背”的窘境。希望更多的科学家能够了解SIMS技术，实现多领域跨学科合作以解决更多生命科学难题。附件：汪福意研究员简历　　学习经历　　1999年6月 武汉大学化学系毕业，获理学博士学位　　1991年6月 华中师范大学化学系毕业，获理学硕士学位　　1983年7月 华中师范大学化学系毕业，获理学学士学位　　工作经历　　2007 – 至今 中国科学院化学研究所“百人计划” 研究员、课题组长、博士生导师、北京质谱中心主任　　2002 – 2007 英国爱丁堡大学化学系　英国研究基金会(RCUK) Research Fellow　　2000 – 2002 英国爱丁堡大学化学系　英国皇家学会皇家奖学金Research Fellow　　1997 – 1999 华中师范大学分析测试中心　副教授，副主任　　1991 – 1997 华中师范大学分析测试中心　讲师，无机分析部主管　　1983 – 1988 湖北咸宁师范高等专科学校　助教，讲师　　学术任职　　中国物理学会质谱分会常务理事、有机质谱专业委员会委员 (2008.9 – 2012.8)，生物质谱专业委员会副主任委员(2012.8 –)　　中国生物化学与分子生物学学会蛋白质组专业委员会委员 (2011.4 –)　　美国化学会会员　　中国化学会会员　　国际生物无机化学学会会员

商业航空公司飞机的起飞时间要严格遵守时刻表中的安排。但是，只有在飞机检测如期进行的情况下才能做到这一点，而且要做到这点，首先要为检测团队配备合适的视频内窥镜或管道镜等检测设备。本文将会探究为检测工具箱添加内置工作通道内窥镜的3个原因。使用高度柔性工具快速找回异物碎片在飞机检测过程中，螺母和螺栓之类的小物件可能会随时掉入发动机中。这些不需要的物件通常被称为异物碎片（FOD），而且商业飞机的检测人员需要尽快找回这些异物碎片。使用即需即用的内置工作通道工业内窥镜，可以轻松地找回异物碎片。IPLEX NX工业视频内窥镜的内置工作通道工业内窥镜是一种多功能检测解决方案，其标准配置包含六个使用便捷的抓取工具：鳄口式、套取式、吊兰式、抓取式、磁吸式、挂钩式。如果标配工业内窥镜性能下降，可以迅速换用RVI备份设备飞机发动机对于插入工具来说可谓是恶劣的环境，因为发动机内充满了钢制和陶瓷制的坚硬边缘，而插入工具需要在这种狭窄的空间游走，完成检测工作。现实情况是，您用于检测的标准工业内窥镜会随着时间的推移而受到磨损。使用时间越长，损坏的可能性就越大。如果在检测过程中，工业内窥镜突然发生故障，最坏的情形就是没有备份设备。那么要如何应对这种情况呢？只需要带上内置工作通道工业内窥镜。内置工作通道工业内窥镜通常被视为特殊工具，即一种专用于捡拾异物碎片或检测通道的工具，它们也可以用于标准的工业内窥镜检测。内置工作通道工业内窥镜不仅具有与标准插入工业内窥镜相同的功能，而且通常还会处于更好的状态，因为一般来说检测人员很少使用它。为了降低成本，您甚至可以在常规检测和特殊检测时都使用它。符合人体工程学的要求，可以有效地完成工作飞机检测人员需要在狭窄的地方操控内窥镜，因此他们的设备需尽可能地符合人体工程学的要求。问题是，在使用常规工作通道内窥镜进行检测时，由于参与操作的组件太多，给人的感觉就像是一种平衡表演。为了说明这点，这里为您描述使用常规内窥镜取出异物碎片的情形：检测人员右手拿着抓取工具驱动器。左手控制插入管在检测区域的移动情况。他们还要腾出一只手，操控屏幕，并截取图像。但是，又如何做到呢？检测人员的手不够用。使用了正确的工具，可以显著提高效率和生产率。现代的内置工作通道内窥镜提供了便于检测人员更加舒适地进行操控的功能，IPLEX NX视频内窥镜的内置工作通道内窥镜配备有一个宽大的LCD屏幕，您不仅可以轻松观察屏幕的内容，还可以将屏幕拆下来，将其挂在一个方便操控的地方。这款内置工作通道内窥镜还配备了一个轻巧的遥控器，可使您从舒适的位置控制屏幕。奥林巴斯IPLEX NX视频内窥镜内置工作通道内窥镜符合人体工程学的要求，可舒适地操控设备，从而有助于操作人员集中精力完成检测工作。遥控器也可与驱动器方便地联结在一起。将驱动器和遥控器握在同一只手中，可以快速换用这两个装置，与此同时使用另一只手操控插入管。这种现代化设置有助于减轻手腕疲劳，并提高检查效率。

1996年Waters公司推出了世界上首台商业化Q-TOF质谱，从那时起Waters就成为引领Q-TOF质谱发展的旗手。2007年Waters创造性地将行波离子淌度（T-Wave）嵌入质谱中，推出SYNAPT HDMS&mdash 一举获得了当年PITTCON金奖。从此质谱不仅可提供质量信息，而且可以根据离子的形态进行分离、分辨。加之在液相领域至今所向披靡的UPLC技术，Waters为使用者呈现出了一个由质量、形态、色谱构成的多维分析空间。SYNAPT已帮助科学家在蛋白质复合体四级结构、蛋白单体变化及聚合物分析等领域，在Cell、Nature等期刊发表诸多论文。 SYNAPT没有止步，它带来了越来越多的惊喜。首先是T-Wave与前后两个碰撞池结合的TriWave技术。这个巧妙的设计使Q-TOF质谱具备了三级质谱性能。更令人兴奋的是，此三级远非常见的三级方法：母离子在第一个碰撞池产生的碎片，可在之后的T-Wave迁移腔中根据形态分离，因此当碎片离子按照形态顺序依次进入第二个碰撞室后，最终产生的三级碎片不仅包含质量信息，而且蕴含了结构信息。这种被称为时间排列平行碎裂（TAP，TimeAligned Parallel Fragmentation）的三级质谱技术，在糖肽结构分析中，可巧妙地分别采集糖链及多肽的碎片信息，为蛋白质糖基化及其它化合物分析提供了全新的策略。 T-Wave还可以提高质谱信号强度，提升信噪比！使用两个T-Wave组成的离轴迁移腔被命名为Step-Wave。它在使分析离子&ldquo 上一个台阶&rdquo 进入质谱分析器的同时，让中性干扰物&ldquo 下一个台阶&rdquo 而远离质量分析器。因此采用Step-Wave的SYNAPT G2-S对痕量物质的分析具有了前所未有的分析能力。较前代产品，SYNAPT G2-S的信号检测强度提高了约30倍，信噪比提高了5-6倍，最低检测限也下探了一个数量级。灵敏度的显著提高、无与伦比的选择性和分析能力、以及离子淌度分离等多重优势，使SYNAPT G2-S能够以在低于任何其它高分辨率质谱仪的分析浓度条件下定性、定量分析物。HDMSE是T-Wave技术的又一创新应用，它使沃特世独有的MSE专利技术进一步升华。MSE通过碰撞池在低、高能量匀速高频切换，分别得到全部母离子与所有碎片离子信息。之后通过母离子与其碎片具有一致色谱行为的性质，进行碎片离子归属，从而得到所有母离子的二级碎片信息。MSE的优势在于它不仅采集了最全的离子信息，而且&ldquo 完美&rdquo 地记录了色谱数据。这对于分析物的定性和定量堪称绝佳的解决方案。 HDMSE技术的推出，进一步对色谱行为相近的分析物通过离子淌度区分，极大地改善了数据的信噪比，使定性结果更加准确（图2左）。使用MSE以及HDMSE采集多肽GVIFYESHGK二级图谱的对比实验中可以看到，在MSE数据中有多达254个碎片信号，其中大部分是干扰信号，如果这些信号都被用来检索，将可能影响鉴定的准确性；而通过HDMSE得到的潜在产物离子碎片仅有35个，也就是说绝大多数干扰信号都被去除了，这极大地提升了最终的鉴定可信度（图2右上）。更让人兴奋的是，HDMSE技术在对复杂体系蛋白鉴定的数量上，较MSE也有了近一倍的提升（图2右下），产生了质的飞跃。 配备MALDI离子源的SYNAPT G2-S还可进行MALDI Imaging实验。较常规的MALDI Imaging技术，通过T-Wave技术的使用，科学家可以得到更加丰富、可信的实验数据，因此得到了广泛的应用。此外，ETD（电子传递解离）等丰富的研究手段都可在SYNAPT G2-S上实现。SYNAPT G2-S还具有最广泛的离子源，包括：电喷雾（ESI）、大气压化学电离（APCI）、双电喷雾和APCi（ASCi）、大气压电离（APPI）、常压气相色谱法（APGC）、NanoFlowR（ESI）、基质辅助激光解吸（MALDI）、大气固体分析探头（ASAP）和微控UPLC（T RIZAIC UPLC）等。它还可与包括DESI（Prosalia）、DART（IonSense）、LDTD（Phytronix）和TriVersa nano Mate(Advion)源在内的诸多第三方离子源兼容。 SYNAPT G2-S质谱作为2011年Waters最新发布的尖端质谱，正在融入生命、材料、环境、食品、农业、中药等领域的研究与实践应用中。 关于沃特世公司 (www.waters.com) 50多年来，沃特世公司(NYSE:WAT)通过提供实用和可持续的创新，使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步，从而为实验室相关机构创造了业务优势。 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久的平台。 2010年沃特世拥有16.4亿美元的收入和5,400名员工，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。