生物元素成像

转自于‘无机分析化学’公众号，版权归其所有引用格式：李冬月，郑令娜，常盼盼，等．基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱的快速元素成像[J/OL]．中国无机分析化学. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.6005.O6.20220328.1715.002.html壹研究背景“ 生物体内的微量元素虽然含量低，却参与许多重要的生理过程，还与多种疾病的发生密切相关。随着科学研究的深入，不但需要得到生物样品中元素总量和元素形态的信息，还要获得样品中元素的空间分布，这为分析化学提出了新的挑战。在LA-ICP-MS进行生物元素成像分析时，高能量激光微束轰击剥蚀池中的生物切片表面，产生的气溶胶由载气吹扫进入ICP-MS，检测得到剥蚀区域的元素信息，再将切片上每个剥蚀微区的结果重构，得到元素成像图。同时，新一代电感耦合等离子体飞行时间质谱(ICP-TOFMS)可以在不到50 μs的时间内得到从6Li-238U的全质谱图。随着新一代LA-ICP-MS的发展，需要发展与之匹配的成像方法，以实现快速的生物元素成像。贰研究进展“ 1. 优化快速成像条件LA-ICP-MS的元素成像可采用点剥蚀模式或线剥蚀模式(图1)。A为点剥蚀模式，使用低分散快速剥蚀池；B为线剥蚀模式，使用常规剥蚀池图1 两种剥蚀模式示意图使用的低分散快速激光剥蚀系统，配备了快速洗脱剥蚀池和气溶胶快速引入系统(ARIS)，可以采用点剥蚀模式完成快速成像。优化剥蚀池载气流速，可以得到最佳的SPR。当内池He流量为0.4 L/min，外池He流量为0.2 L/min时，得到最佳SPR(20 ms±1 ms)，此时可以实现每秒40像素的成像速度。理论上越小的激光光斑能获得更高的空间分辨率，但由于成像时间的限制，本文采用20 µ m的方形光斑。在点剥蚀模式下，样品台移动速度设为800 µ m/s(20 µ m×40 Hz)。LA-ICP-MS成像还要求质谱仪具有快速分析瞬时信号的能力，同时能消除谱学偏离(Spectral Skew)产生的结果偏差。顺序扫描的四级杆ICP-MS在测量时，每个核素测量需要毫秒量级的驻留时间(Dwell Time)和稳定时间(Settling Time)，限制了其分析瞬时信号中核素的个数。与四级杆ICP-MS不同， 本文采用的ICP-TOFMS分析速度快，能够在46 μs得到一张全质谱图(即波形，waveform)，适合分析瞬时信号。为了获得更好的信噪比，本文将516张质谱图叠加，这样每个像素点的采样时间为23.74 ms，与SPR时间匹配以得到最优的成像结果。此外，在全谱测量时，由于存在高浓度的基体离子，会造成ICP-TOFMS检测器的饱和。本文使用的ICP-TOFMS采用陷波技术(Notch Filter)，选择将质荷比为28、32、40、80等四个质量数的基体离子去除，消除了基体离子的影响。2.LA-ICP-TOFMS小鼠肾脏的元素成像使用LA-ICP-MS对暴露AgNP的小鼠肾切片中Ag和其他多种生物微量元素快速成像，采用点剥蚀模式，以20 µ m的分辨率分析尺寸为14 mm× 7 mm的肾脏切片，分析时间约为2 h。与常规的LA-ICP-MS系统相比，成像速度提高了约一个数量级。图2 展示了19种元素成像图，其他元素由于含量低或基体离子干扰，没有得到清晰的成像结果。如果采用碰撞池技术，可以消除多原子离子的干扰，提高52Cr、56Fe、80Se等核素的成像效果。由图2可见，不同元素在肾切片中具有不同分布模式。P和S等主量元素，在肾脏切片基本呈均匀分布；Na在肾髓质中含量较高，这与Na+参与形成肾髓质高渗透压的结论相一致；Mn与Na的分布相反，在肾髓质和肾皮质的交界处含量较高，而在肾椎体中含量较低，呈现出中空的图像；由于肾皮质中血流量远远大于肾髓质，因此肾皮质的Fe含量(主要来自血细胞)较高。Ag并不是生命必需元素，在生物体内的背景很低，因此图2中Ag的信号可以认为来自于注射的AgNP。可以看出，AgNP在肾皮质及肾皮质与肾髓质交界区域含量较高，特别是在肾皮质和肾髓质交界处的含量高于肾皮质区，而在肾椎体中含量很低。图2 小鼠肾组织切片元素成像图图3是P、Mn和Ag三种元素合并图，可以直观地看出不同元素在肾切片中的不同分布。总之，元素成像可以得到微量元素及金属纳米颗粒在不同微区的原位分布，为微量元素的微区代谢、金属纳米材料吸收、分布和转运等生物医学研究提供了直观可靠的分析手段。 图3 肾组织切片中P、Mn和Ag叠加元素成像图叁创新点“ 使用低分散激光剥蚀系统与电感耦合等离子体飞行时间质谱联用，建立了新的基于点剥蚀的成像模式，实现了对小鼠肾脏切片的快速、高分辨的多元素成像。LA-ICP-TOFMS成像方法为原位研究生物体内元素提供了直观可靠的手段，有望在生物医学研究中得到更广泛的应用。专家介绍竺云，女，天津师范大学物理与材料科学副教授。2002年6月毕业于武汉大学物理系，2007年6月毕业于中国科学院物理研究所，获博士学位。2007年7月至2008年9月在香港理工大学做博士后，2008年9月到天津师范大学物理与材料科学学院任职。2018年1月至2018年12月在美国休斯顿大学任访问学者。主要从事磁记录介质材料薄膜的制备和性能研究、反常霍尔效应的应用等研究。王萌，男，中国科学院高能物理研究所副研究员。2000年7月本科毕业于南京大学化学化工学院，2008年3月在中国科学院高能物理研究所获理学博士学位。现在主要从事微量元素的化学形态、生物效应及相关分析方法学的研究。主持和参与过国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后基金等科研项目。已发表SCI论文50多篇，H-index为23。

微区X射线荧光光谱仪，M4 TORNADO PLUS，X射线荧光成像光谱仪，微区XRFM4 TORNADOPLUS - 微区X射线荧光成像的新纪元M4 TORNADOPLUS是世界上第yi台能够检测出C（6）-Am（95）间全部元素的微区X射线荧光成像光谱仪。作为微区X射线荧光成像光谱仪M4TORNADO系列的zui新产品，M4 TORNADOPLUS又增添了独特的功能，例如创新性的孔径管理系统，高通量脉冲处理器以及快速灵活更换的样品台。更轻、更快、更深M4 TORNADOPLUS采用超轻元素窗口的大面积硅漂移探测器（SDD）实现对轻元素碳的检测，超高通量脉冲可以zui大程度提升采样速度，BRUKER专利孔径管理系统（AMS）可以获取超大景深，对表面不平整样品分析具有独特的优势。超轻元素检测M4 TORNADOPLUS是史上第yi台能够检测分析轻质元素碳的微区X射线荧光成像光谱仪，具备两个具有超轻元素窗口的大面积硅漂移探测器和一个特别优化的Rh靶X射线光管。与普通微区X射线荧光成像光谱仪不同，M4 TORNADOPLUS在不影响较高能量范围内元素灵敏度的前提下，还可以检测原子数小于11的元素（Z＜11），例如氟（F）、氧（O）、氮（N）和碳（C）。随着功能性的增强，M4 TORNADOPLUS应用也正在开发和拓展中，例如地质学、矿物学、生物学、聚合物研究或半导体行业等方向。应用实例-萤石和方解石的区分萤石（CaF2）和方解石（CaCO3）都是以钙为主要成分的矿物。它们的区别在于分别存在轻质元素氟（F），氧（O），碳（C）；由于普通微区X射线荧光成像光谱仪检测不到Z＜11(Na）的元素，无法区分这两种矿物，所以萤石和方解石的光谱图上都只会显示Ca元素谱线。利用超轻元素探测器，M4 TORNADOPLUS可以检测氟（F）、氧(O)和碳(C)，从而可靠地鉴别这两种矿物。图：鉴别萤石与方解石?左：方解石（红）和萤石（蓝）的元素分布图；图像尺寸：20×12mm2；扫描分辨率：800×460pixels 右：萤石（蓝）和方解石（红）的轻质元素光谱图。应用实例-电路板由于AMS的场深度极深，如图所示电路板的X射线图像获得更多的细节。此外，由于激发X射线光子的入口和出口角度减小，光束能量依赖性变得不那么明显。图：具备AMS与不具备AMS的电路板元素分布图左图: 标准多导毛细管聚焦在电路板上，元件的zui高点失焦，显得模糊。右图: AMS系统加载下图像显示高景深，所有组件聚焦在更大的景深范围内。创新点：M4 TORNADOPLUS是世界上第yi台能够检测出C（6）-Am（95）间全部元素的微区X射线荧光成像光谱仪。 作为微区X射线荧光成像光谱仪M4TORNADO系列的zui新产品，M4 TORNADOPLUS又增添了独特的功能，例如创新性的孔径管理系统，高通量脉冲处理器以及快速灵活更换的样品台。 超轻元素微区X射线荧光成像光谱仪 M4 TORNADO PLUS

M4 TORNADOPLUS - 微区X射线荧光成像的新纪元M4 TORNADOPLUS能够检测出C（6）-Am（95）间元素的微区X射线荧光成像光谱仪。作为微区X射线荧光成像光谱仪M4TORNADO系列的新产品，M4 TORNADOPLUS又增添了功能，例如创新性的孔径管理系统，高通量脉冲处理器以及快速灵活更换的样品台。更轻、更快、更深M4 TORNADOPLUS采用超轻元素窗口的大面积硅漂移探测器（SDD）实现对轻元素碳的检测，高通量脉冲可以大程度提升采样速度，BRUKER孔径管理系统（AMS）可以获取大景深，对表面不平整样品分析具有优势。超轻元素检测M4 TORNADOPLUS能够检测分析轻质元素碳的微区X射线荧光成像光谱仪，具备两个具有超轻元素窗口的大面积硅漂移探测器和一个优化的Rh靶X射线光管。与普通微区X射线荧光成像光谱仪不同，M4 TORNADOPLUS在不影响较高能量范围内元素灵敏度的前提下，还可以检测原子数小于11的元素（Z＜11），例如氟（F）、氧（O）、氮（N）和碳（C）。随着功能性的增强，M4 TORNADOPLUS应用也正在开发和拓展中，例如地质学、矿物学、生物学、聚合物研究或半导体行业等方向。应用实例-萤石和方解石的区分萤石（CaF2）和方解石（CaCO3）都是以钙为主要成分的矿物。它们的区别在于分别存在轻质元素氟（F），氧（O），碳（C）；由于普通微区X射线荧光成像光谱仪检测不到Z＜11(Na）的元素，无法区分这两种矿物，所以萤石和方解石的光谱图上都只会显示Ca元素谱线。利用超轻元素探测器，M4 TORNADOPLUS可以检测氟（F）、氧(O)和碳(C)，从而鉴别这两种矿物。图：鉴别萤石与方解石 左：方解石（红）和萤石（蓝）的元素分布图；图像尺寸：20×12mm2；扫描分辨率：800×460pixels 右：萤石（蓝）和方解石（红）的轻质元素光谱图。应用实例-电路板由于AMS的场深度深，如图所示电路板的X射线图像获得更多的细节。此外，由于激发X射线光子的入口和出口角度减小，光束能量依赖性变得不那么明显。图：具备AMS与不具备AMS的电路板元素分布图左图: 标准多导毛细管聚焦在电路板上，元件的高点失焦，显得模糊。右图: AMS系统加载下图像显示高景深，组件聚焦在更大的景深范围内。创新点：M4 TORNADOPLUS是世界上第yi台能够检测出C（6）-Am（95）间全部元素的微区X射线荧光成像光谱仪。 作为微区X射线荧光成像光谱仪M4TORNADO系列的zui新产品，M4 TORNADOPLUS又增添了独特的功能，例如创新性的孔径管理系统，高通量脉冲处理器以及快速灵活更换的样品台。 超轻元素微区X射线荧光成像光谱仪 M4 TORNADO PLUS

p 　　近期，赛默飞宣布将推出最新ColorSEM。Thermo Scientific ColorSEM技术是首个元素分析和独特彩色成像技术集成起来的商业解决方案，为科学家、工程师和研究人员提供含元素信息的SEM 图像。用户可在简洁的SEM 电镜操作界面中直接查看实时彩色图像，不需要再从SEM操作界面切换到能谱(EDS)分析界面或其他用户界面，即可从样品中获得更完整的信息，从而提高工作效率，即使是没有经验的用户也可轻松掌握。 br/ /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/77bdd983-55dc-46de-909e-e01ab7eda4a4.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p 　　“就像从黑白电视转向彩色电视一样，这种解决方案将使灰度SEM图像成为过去，” 赛默飞世尔科技公司材料和结构分析总裁Mike Shafer说。“立即获取彩色元素信息意味着我们的客户可以看到他们在常规SEM成像中可能会缺失的信息，并为所有经验水平的用户提供更加直观的信息，从而推动他们的研究。” /p p 　　 strong Thermo Scientific ColorSEM技术解决了两个问题： /strong /p p 　　 strong 1.将SEM和EDS集成到一种技术中。 /strong 研究人员经常使用SEM成像和EDS分析来确定样品的元素组成，这对于没有经验的用户来说可能费时又复杂。ColorSEM将SEM和EDS集成到一种成像技术中，提高了工作效率，避免了从一个用户界面切换到另一个用户界面。分析过程更加快速、简便，可供更多人使用，从而满足更多研究人员的分析需求。 /p p 　　 strong 2.允许用户即时查看真实的元素信息，并按颜色区分 /strong 。使用SEM的科学家、研究人员和工程师需要观察样品中的相似性和差异性，但灰度SEM成像缺乏元素组成信息。全新ColorSEM技术自动生成彩色元素信息图像，可供用户即时查看样品中的缺陷或是区分不同特征。 /p p 　　ColorSEM技术将于 strong 2019年第四季度上市 /strong ，Thermo Fisher将于今年7月在微观科学显微镜大会(MMC)和8月的显微镜和微量分析(M& amp M)2019大会上展示该解决方案。 /p p br/ /p

2023年4月26日，中国科学院高能物理研究所测试中心与Teledyne Photon Machines公司的“激光剥蚀元素成像实验室”揭牌仪式在北京中国科学院高能物理研究所成功召开。合作实验室揭牌仪式“激光剥蚀元素成像实验室”立足于各自未来发展战略需求，双方希望通过合作，优势互补，共同推动激光剥蚀技术在中国的本土化应用。“激光剥蚀元素成像实验室”将开展新型超快速准分子激光剥蚀成像系统IRIDIA仪器联用电感耦合等离子体飞行时间质谱成像系统（LA-ICP-TOFMS）在生物、临床医学及其他新兴拓展应用领域方面的工作。IRIDIA超快速准分子激光剥蚀系统可以实现微米甚至亚微米尺度超高空间分辨率，配合低分散快速洗脱时间，可以实现组织-细胞-整体动物水平上原位快速进样，从而为研究各种元素在不同基质中的代谢、吸收、转运等生物临床研究提供更加直观可靠的分析手段。IRIDIA新型超快速准分子激光剥蚀成像系统中国科学院高能物理研究所董宇辉副所长和仪真分析技术总监朱丽敏为激光剥蚀元素成像实验室揭牌同时，中国科学院高能物理研究所测试中心与TOFWERK公司的合作实验室“TOFWERK icpTOF卓越分析测试中心”也成功揭牌。中国科学院高能物理研究所测试中心和TOFWERK合作实验室揭牌合作实验室合照（从左至右依次为：仪真分析朱丽敏博士、高能所董宇辉副所长、丰伟悦研究员、TOFWERK朱亮博士以及高能所王萌研究员）空间多组学质谱技术研讨会合作实验室揭牌仪式后，同期的 “空间多组学质谱技术研讨会”正式召开，仪真分析作为协办单位积极参与。此次研讨会采用线上线下并行的模式，邀请了国内外相关领域的专家学者和企业代表共同探讨空间多组学质谱技术在生物、临床医学、环境等领域中的应用前景和发展趋势，涵盖了空间多组学质谱技术的最新进展、多种成像技术原理与方法等方面的内容。线下会议合照 与会人员在会议间隙参观了激光剥蚀元素成像实验室Teledyne Photon Machines公司全球应用专家Ciprian Stremtan 博士在线分享了题为“Successful Elemental Bioimaging – Workflow Evolution”（元素生物成像成功的关键——工作流程演化），详细阐述了LA-ICP-MS技术的发展及趋势，尤其是分享了IRIDIA激光剥蚀系统可以和市场上不同品牌的ICP-MS及ICP-TOFMS联用，介绍其在生物、临床医药、地质分析尤其是超快成像技术的应用前景。Ciprian Stremtan 博士分享激光剥蚀成像技术的最新进展会议期间，仪真分析展台人流络绎不绝，深入交流了激光剥蚀技术在空间多组学研究中的推动作用，分享各类仪器的应用进展，探讨相应解决方案，现场反响热烈。 仪真分析展台一隅相关介绍中国科学院高能物理研究所是我国从事高能物理研究、先进加速器物理与技术研究及开发利用、先进射线技术与应用的综合性研究基地。其检测分析与测试平台以中国科学院高能物理研究所测试中心为依托。Teledyne Photon Machines公司多年来致力于为电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)、ICP-TOFMS等提供前处理解决方案，推进基于原位微区分析的激光剥蚀技术，并在全球范围内提供全系列激光剥蚀产品，包括纳秒激光剥蚀系统和飞秒激光剥蚀系统。上海仪真分析仪器有限公司（仪真分析）与Teledyne Photon Machines公司拥有多年的紧密合作关系。仪真分析成立于2005年，是一家具备研发、集成、生产、代理、销售和技术服务的仪器供应商，为临床生物、地质分析和环境监测等分析实验室提供样品前处理到分析测试全方位解决方案。技术团队由多位留学博士及硕士和专业培训的工程师组成，在上海设有研发试验和培训实验室。

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[报告简介]受限于传统透射电子显微镜过高的加速电压，传统电子显微镜成像时需要对C/H/O/N等元素组成的生物样品进行重金属盐离子负染。而负染过程本身会对生物样品带来不可避免的损害，且容易产生“假象”。而且负染操作需要对重金属盐溶液的种类、浓度，染色的时间长短等诸多实验条件进行摸索的试错，这也提升了生物样品制样的难度。在成像过程中，传统透射电镜80kV以上的加速电压也非常容易击碎生物样品，对生物样品产生不可逆地破坏。综上所述，对生物样品的成像一直以来就是传统透射电子显微镜的短板。 由Delong公司推出的LVEM系列生物型透射电子显微镜，地解决了以上的问题。其采用的5kV和25kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对生物样品成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对生物结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现生物样品的结构特征。LVEM生物型透射电镜可以对外泌体、脂质体、噬菌体、病毒、细胞切片等生物样品进行无负染成像，所得的图像衬度更高。 本次讲座，我们将具体介绍LVEM生物型透射电镜的技术特点，对生物样品的制样步骤，并分享多种生物样品的成像实例。[直播入口]请扫描下方二维码进入生物型透射电子显微镜技术交流群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]开始 2022年06月15日 10:00结束 2022年06月15日 10:30[主讲人介绍]曹宇棽 工程师曹宇棽，北京交通大学生物工程与分子生物学硕士。2020年加入Quantum Design中国子公司，担任产品经理，负责多功能低电压台式透射电子显微镜。 熟悉低电压透射电镜的成像技术，在生物样品的电镜成像领域有丰富的经验。摆脱传统电镜桎梏的生物型透射电镜Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，一次性地摆脱了上述所有的生物电镜成像难题，为生物样品的电镜成像提供为便捷高效的解决方案。 高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率。多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换。高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。LVEM生物型电镜案例LVEM生物型透射电镜对生物样品成像友好，除了LNP之外，对于病毒颗粒、外泌体、噬菌体、DNA、细胞切片等生物样品的成像效果也非常，可以满足研究人员多样化的成像需求，且其操作简便，制样简单，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研利器”。 部分用户单位：技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王伟团队研发的“非破坏性立体化石及文物表面化学元素分布特征分析方法”获得国家发明专利授权。常见的化石多为硬体骨骼化石，软躯体化石可提供更多生物信息，但由于生物死亡后腐败降解等原因通常难以保存。然而，软躯体在降解过程中会释放不同类型的有机物，这些有机物与周围的沉积物发生反应，往往会在化石周围的岩石中留下一些化学元素信息。此前通常用电子显微镜的能谱(EDS)或同步辐射X射线荧光光谱(SXRF)检测化石表面的化学元素分布。这些分析需将样品-X射线光源-探测器(简称“样-源距离”)之间的距离保持一致，才能获得化石形状和元素浓度的综合图像。如果开展一定面积的检测，就需将化石及围岩磨成平面(或不断调整样品位置，几乎较难实现)，才能保持“样-源距离”不变。然而，磨平这种破坏性方法对于重要化石来说是难以接受的，因此无损伤检测手段亟待探寻。王伟团队研发的三维X射线荧光扫描仪通过建立化石及围岩表面的空间数学模型，实时移动检测器和X射线光源的空间位置，实现它们与化石及围岩表面保持同等距离。该方法克服了化石及围岩立体表面对分析结果的干扰，也避免了样品需磨平带来的损害。此外，该扫描仪还增加了惰性气体喷气口，可降低大气中的氧气、氮气对测量结果的影响，使得测量环境可与真空媲美。激光漫反射能量检测反馈系统可实现非光滑表面的精准检测，从而使大型化石表面化学元素分布的无损测量成为可能。三维X射线荧光扫描仪的研发为古生物学-地质学研究提供了新工具，并可为文物等相关领域开展元素级样品鉴定提供参考。研究工作得到中科院、国家自然科学基金、现代古生物学和地层学国家重点实验室的支持。三维X射线荧光扫描仪通过三维X射线荧光扫描仪对贵州龙化石进行检测并得到元素分布示意图。其中，左边为待测样品贵州龙化石，右边为Ca元素含量分布图，元素含量越高，则在图中显示的颜色越深。

■ 结合两家公司的研究用途（非临床）的组件，打造新一代测序工作流程，旨在提供从样本到结果、省时且弹性的解决方案。■ 新生儿研究应用为主要关注领域。■ 可以通过一体化解决方案或模块化组件来解决实验室需求。马萨诸塞州沃尔瑟姆市及加利福尼亚州圣迭戈市—日前，瑞孚迪（Revvity）和元素生物科学（Element Biosciences）——创新基因组测序平台AVITITM系统的开发商，宣布合作推出新工作流程解决方案，使生物样本的基因组分析更省时省力。瑞孚迪多组学和专业诊断总经理Arvind Kothandaraman表示：” 瑞孚迪和元素生物科学的合作旨在通过为客户提供针对特定应用的实验数据、更强大的技术支持，以及在样本到结果的流程中更易掌握的关键组件，持续提升客户的整体体验，通过助力研究人员应对实验室面临的典型工作流程带来的挑战，我们正在加快基因组测序的普及化。”元素生物科学企业和业务开发高级副总裁Yaron Hakak表示：” 与瑞孚迪合作将使我们能够极大地扩大高质量测序的影响范围，将其作为完整解决方案的一部分，造福世界各地的客户。”新一代测序（NGS）生成的基因组数据在科学创新和研究中发挥着越来越重要的作用。NGS流程包括样本收集和处理、核酸提取、文库制备、质量控制、测序、数据分析以及整合到实验室信息管理系统等一系列详细步骤。这个过程十分繁琐，特别是对于新接触NGS并正在考虑将基因组测序数据常规使用的实验室。正如疾病识别相关的研究文献和正在进行的研究（包括新生儿研究应用）所述，这些基因组数据对于推动人类健康改善的研究至关重要。瑞孚迪提供精心设计的研究组件，跨越以测序平台为中心的NGS上下游应用。这些产品包括样本收集设备、用于对干血点样本进行打孔的DBS打孔机、用于自动核酸提取的chemagic™ 试剂盒和仪器、用于自动文库制备的各种液体处理器和试剂盒、LabChip® GX TouchHT核酸分析仪和VICTOR2™ D样本质控相关仪器，以及对数据管理和解读至关重要的软件功能。对于对外提供服务的实验室，Revvity Omics（瑞孚迪旗下组学服务供应商）提供从样品采集试剂盒到最终报告的端到端解决方案，可提供仅访问测序数据或仅访问报告的灵活选项，以增强客户的核心竞争力。就NGS平台本身而言，数据质量和灵活性在决定实验室推进研究的选择方面发挥着关键作用。Element AVITI系统是一款灵活的台式测序仪，具有行业领先的性能和成本优势，可为各种规模的应用提供高质量、经济实惠的数据。有越来越多的业务客户选用元素生物科学公司的AVITI系统，来自全球客户的商业订单已超过100台。今年早些时候，元素生物科学宣布在其AVIT系统上提供一种基于通量的新选项。该选项可以在台式测序平台上提供其最高质量的测序数据，单个基因组测序成本低至200美元（每Gb成本2美元）。Revvity Omics最近在其全球服务业务中采用了Element的AVITI平台，展示了更为强大的技术能力、灵活性和速度。无论客户是对全套工作流程感兴趣，还是只对特定模块感兴趣，瑞孚迪和元素生物科学都可以为不同客户群体提供定制的NGS整合解决方案。

如今，玉米已成为世界上最高产的农作物之一，玉米有“饲料之王”的美称，但是由于普通玉米籽粒蛋白含量较低，因此饲料中需要补充大豆蛋白。提高玉米蛋白含量不仅是保障国家粮食安全的重大战略需求，也是保障我国畜禽养殖业和饲料加工业健康发展的重要途径之一。中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿研究团队与上海师范大学王文琴研究团队合作在Nature上发表了题为 “THP9 enhances seed protein content and nitrogen-use efficiency in maize”的研究论文。图为巫永睿团队接受中央电视台采访“德国元素Elementar的杜马斯定氮仪准确的测定了我们研究材料的蛋白表型，对于我们克隆野生玉米高蛋白基因至关重要。”——中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿课题组为加强我国玉米科技工作者的交流与合作，展示玉米生物学研究的最新科研成果，推动玉米研究领域的新理论、新技术和新成果的应用， 中国作物学会、中国作物学会玉米专业委员会拟定于2024年4月在江苏省南京市召开第七届全国玉米生物学学术研讨会。德国元素Elementar也将携最新的杜马斯氮/蛋白质分析仪出席此次会议，欢迎各位老师莅临参观。时间：2024年4月25日-4月28日地点：南京国际会议大酒店（南京市玄武区中山陵四方城2号）德国元素Elementar在杜马斯快速定氮分析仪的研发脚步从未停歇。自1964年公司推出第一台杜马斯定氮仪后，公司响应食品、农产品、饲料等样品的分析需要更大样品量的需求，于1989年，进一步推出了首款克级样品量的杜马斯定氮仪。逐步推动了杜马斯定氮法在法规中的应用。如今，杜马斯定氮法在食品、饮料、宠物食品、饲料和肥料等领域的应用已经获得大家的认可余肯定。德国元素Elementar杜马斯定氮仪

html, body { -webkit-user-select: text } * { padding: 0 margin: 0 } .web-box { width: 100% text-align: center } .wenshang { margin: 0 auto width: 80% text-align: center padding: 20px 10px 0 10px } .wenshang h2 { display: block color: #900 text-align: center padding-bottom: 10px border-bottom: 1px dashed #ccc font-size: 16px } .site a { text-decoration: none } .content-box { text-align: left margin: 0 auto width: 80% margin-top: 25px text-indent: 2em font-size: 14px line-height: 25px } .biaoge { margin: 0 auto /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 25px } .table_content { border-top: 1px solid #e0e0e0 border-left: 1px solid #e0e0e0 font-family: Arial /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 10px margin-left: 15px } .table_content tr td { line-height: 29px } .table_content .bg { background-color: #f6f6f6 } .table_content tr td { border-right: 1px solid #e0e0e0 border-bottom: 1px solid #e0e0e0 } .table-left { text-align: left padding-left: 20px } 详细信息 中国农业科学院棉花研究所中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目公开招标公告 河南省-安阳市 状态：公告 更新时间： 2024-08-24 公告概要： 公告信息： 采购项目名称 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 品目 货物/设备/仪器仪表/试验仪器及装置/其他试验仪器及装置,货物/设备/仪器仪表/教学仪器 采购单位 中国农业科学院棉花研究所 行政区域 河南省 公告时间 2024年08月24日 10:40 获取招标文件时间 2024年08月24日至2024年08月30日 每日上午:9:00 至 12:00 下午:14:00 至 17:00（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥500 获取招标文件的地点 河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室） 开标时间 2024年09月13日 09:00 开标地点河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室（开标厅）。 预算金额 ￥542.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 耿女士 项目联系电话 0371-65861783 采购单位 中国农业科学院棉花研究所 采购单位地址 河南省安阳市白壁镇 采购单位联系方式 阮老师，0372-2562236 代理机构名称 河南中旭国际招标有限公司 代理机构地址 河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室 代理机构联系方式 耿倩，0371-65861783，gq@centralsun.com.cn 附件1 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目招标公告（定稿）.doc 项目概况 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 招标项目的潜在投标人应在河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室）获取招标文件，并于2024年09月13日 09点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：HNCS-2024-MHS01 项目名称：中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 预算金额：542.000000 万元（人民币） 最高限价（如有）：542.000000 万元（人民币） 采购需求： 包号 序号 设备名称 数量 （台/套） 交货期 质保期 技术规格 HNCS-2024-MHS01 1 全自动化学分析仪 1 合同签约生效后90天内。 整机质保1年。 详见采购需求 2 植物活体荧光成像仪 1 详见采购需求 3 土壤CO2/N2O通量自动测量系统 1 详见采购需求 4 开路式涡度相关CO2/H2O通量观测系统 1 详见采购需求 5 土壤碳CH4/CO2通量自动测量系统 1 详见采购需求 6 等离子体光谱仪 1 详见采购需求 7 体式荧光显微镜 1 详见采购需求 8 元素分析仪 1 详见采购需求 采购需求（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 采购范围：中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目（具体内容详见招标文件）。 资金来源：财政资金 标段划分：共1个标段。 交货地点：采购人指定地点。 服务要求：满足采购人要求。 质量标准：符合国家或行业规定的合格标准，满足采购人提出的技术标准及要求。 验收标准：满足采购人的验收标准及要求。 交货期：合同签约生效后90天内。 是否接受进口产品：是 是否专门面向中小企业：否 合同履行期限：自合同生效至质保期结束。 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： / 3.本项目的特定资格要求：1. 信誉要求：根据《关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》（财库〔2016〕125号）和豫财购[2016]15号的规定，采购代理机构将通过“信用中国”网站及其跳转网站、“中国政府采购网”查询相关主体信用记录。查询内容为在“信用中国”网站及其跳转网站中查询“失信被执行人”和“重大税收违法失信主体”，在“中国政府采购网”查询“政府采购严重违法失信行为记录名单”，被列入失信被执行人、重大税收违法失信主体、政府采购严重违法失信行为记录名单的单位将被拒绝参与本项目政府采购活动【采购人、采购代理机构在开标后查询投标人信用记录，查询时将对查询结果留存】。2. 单位负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同单位，不得参加同一标段或者未划分标段的同一项目投标；法定代表人为同一个人的两个及两个以上法人，母公司、全资子公司及其控股公司不得同时投标【提供“国家企业信用信息公示系统”中查询打印的相关材料并加盖公章（需包含公司基本信息、股东信息及股权变更信息)】。3. 本项目接受进口产品投标。供应商所投产品如为进口产品，须出具产品制造厂商的授权书。 三、获取招标文件 时间：2024年08月24日 至 2024年08月30日，每天上午9:00至12:00，下午14:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外） 地点：河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室） 方式：现场获取，须携带以下资料： （1）法定代表人（单位负责人）的法人（单位负责人）证明书（加盖公章）及身份证，或法人（单位负责人）授权委托书及受托人身份证（加盖公章）； （2）营业执照副本（复印件并加盖公章）。 售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2024年09月13日 09点00分（北京时间） 开标时间：2024年09月13日 09点00分（北京时间） 地点：河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室（开标厅）。 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 执行《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库〔2020〕46号）； 执行《关于进一步加大政府采购支持中小企业力度的通知》（财库〔2022〕19号）； 执行《财政部、司法部关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》（财库〔2014〕68号）； 执行《三部门联合发布关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》（财库〔2017〕141号）； 执行《关于调整优化节能产品、环境标志产品政府采购执行机制的通知》（财库〔2019〕9号）； 执行《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕19号）； 执行《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕18号）。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：中国农业科学院棉花研究所 地址：河南省安阳市白壁镇 联系方式：阮老师，0372-2562236 2.采购代理机构信息 名 称：河南中旭国际招标有限公司 地 址：河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室 联系方式：耿倩，0371-65861783，gq@centralsun.com.cn 3.项目联系方式 项目联系人：耿女士电 话： 0371-65861783 附件下载1 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide() }) 基本信息 关键内容：有机元素分析,荧光显微镜,植物荧光成像 开标时间：2024-09-13 09:00 预算金额：542.00万元 采购单位：中国农业科学院棉花研究所 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：河南中旭国际招标有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 中国农业科学院棉花研究所中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目公开招标公告 河南省-安阳市 状态：公告 更新时间： 2024-08-24 公告概要： 公告信息： 采购项目名称 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 品目 货物/设备/仪器仪表/试验仪器及装置/其他试验仪器及装置,货物/设备/仪器仪表/教学仪器 采购单位 中国农业科学院棉花研究所 行政区域 河南省 公告时间 2024年08月24日 10:40 获取招标文件时间 2024年08月24日至2024年08月30日 每日上午:9:00 至 12:00 下午:14:00 至 17:00（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥500 获取招标文件的地点 河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室） 开标时间 2024年09月13日 09:00 开标地点 河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室（开标厅）。 预算金额 ￥542.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 耿女士 项目联系电话 0371-65861783 采购单位 中国农业科学院棉花研究所 采购单位地址 河南省安阳市白壁镇 采购单位联系方式阮老师，0372-2562236 代理机构名称 河南中旭国际招标有限公司 代理机构地址 河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室 代理机构联系方式 耿倩，0371-65861783，gq@centralsun.com.cn 附件1 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目招标公告（定稿）.doc 项目概况 中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 招标项目的潜在投标人应在河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室）获取招标文件，并于2024年09月13日 09点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：HNCS-2024-MHS01 项目名称：中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目 预算金额：542.000000 万元（人民币） 最高限价（如有）：542.000000 万元（人民币） 采购需求： 包号 序号 设备名称 数量 （台/套） 交货期 质保期 技术规格 HNCS-2024-MHS01 1 全自动化学分析仪 1 合同签约生效后90天内。 整机质保1年。 详见采购需求 2 植物活体荧光成像仪 1 详见采购需求 3 土壤CO2/N2O通量自动测量系统 1 详见采购需求 4 开路式涡度相关CO2/H2O通量观测系统 1 详见采购需求 5 土壤碳CH4/CO2通量自动测量系统 1 详见采购需求 6等离子体光谱仪 1 详见采购需求 7 体式荧光显微镜 1 详见采购需求 8 元素分析仪 1 详见采购需求 采购需求（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 采购范围：中国农科院棉花所生理生态及土壤检测实验室仪器设备购置项目（具体内容详见招标文件）。 资金来源：财政资金 标段划分：共1个标段。 交货地点：采购人指定地点。 服务要求：满足采购人要求。 质量标准：符合国家或行业规定的合格标准，满足采购人提出的技术标准及要求。 验收标准：满足采购人的验收标准及要求。 交货期：合同签约生效后90天内。 是否接受进口产品：是 是否专门面向中小企业：否 合同履行期限：自合同生效至质保期结束。 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： / 3.本项目的特定资格要求：1. 信誉要求：根据《关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》（财库〔2016〕125号）和豫财购[2016]15号的规定，采购代理机构将通过“信用中国”网站及其跳转网站、“中国政府采购网”查询相关主体信用记录。查询内容为在“信用中国”网站及其跳转网站中查询“失信被执行人”和“重大税收违法失信主体”，在“中国政府采购网”查询“政府采购严重违法失信行为记录名单”，被列入失信被执行人、重大税收违法失信主体、政府采购严重违法失信行为记录名单的单位将被拒绝参与本项目政府采购活动【采购人、采购代理机构在开标后查询投标人信用记录，查询时将对查询结果留存】。2. 单位负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同单位，不得参加同一标段或者未划分标段的同一项目投标；法定代表人为同一个人的两个及两个以上法人，母公司、全资子公司及其控股公司不得同时投标【提供“国家企业信用信息公示系统”中查询打印的相关材料并加盖公章（需包含公司基本信息、股东信息及股权变更信息)】。3. 本项目接受进口产品投标。供应商所投产品如为进口产品，须出具产品制造厂商的授权书。 三、获取招标文件 时间：2024年08月24日 至 2024年08月30日，每天上午9:00至12:00，下午14:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外） 地点：河南中旭国际招标有限公司（河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室） 方式：现场获取，须携带以下资料： （1）法定代表人（单位负责人）的法人（单位负责人）证明书（加盖公章）及身份证，或法人（单位负责人）授权委托书及受托人身份证（加盖公章）； （2）营业执照副本（复印件并加盖公章）。 售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2024年09月13日 09点00分（北京时间） 开标时间：2024年09月13日 09点00分（北京时间） 地点：河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室（开标厅）。 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 执行《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库〔2020〕46号）； 执行《关于进一步加大政府采购支持中小企业力度的通知》（财库〔2022〕19号）； 执行《财政部、司法部关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》（财库〔2014〕68号）； 执行《三部门联合发布关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》（财库〔2017〕141号）； 执行《关于调整优化节能产品、环境标志产品政府采购执行机制的通知》（财库〔2019〕9号）； 执行《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕19号）； 执行《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕18号）。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：中国农业科学院棉花研究所 地址：河南省安阳市白壁镇 联系方式：阮老师，0372-2562236 2.采购代理机构信息 名 称：河南中旭国际招标有限公司 地 址：河南省郑州市郑东新区商务外环29号国泰财富中心9层909室 联系方式：耿倩，0371-65861783，gq@centralsun.com.cn 3.项目联系方式 项目联系人：耿女士 电 话： 0371-65861783 附件下载1

X射线荧光分析(XRF)作为一种重要的元素分析方法已经在环境科学、地球科学、生命科学、文化遗产的科技研究等学科中发挥了重要的作用。由于微分析技术在这些学科中例如分析单颗粒大气污染物、生物单细胞等成分分析方面具有独特的优势,其应用一直都受到科学研究工作者的重视。常见的微分析技术主要是扫描电子微探针(EPMA)、扫描质子微探针(&mu PIXE)和同步辐射X射线荧光分析(SRXRF)等,一般最简单产生微束的方法就是通过微小的狭缝来限制束流以产生微束,但是这种方法会造成用于激发分析样品的元素X射线强度减小,并且能量利用率极低。下图为常规的X射线光源采用狭缝和使用X光透镜两种方式产生直径为50&mu m微束光斑分析直径同样为50&mu m大气单颗粒物的X射线荧光分析谱,从图中很明显看出常规的X射线光源通过采用狭缝的方式产生微束来分析样品的可能性是很小的。但由于同步辐射装置所提供的X射线能量高、亮度大,采用狭缝的方法产生微束可以使用在同步辐射X射线荧光分析上,如北京同步辐射X射线荧光分析系统就是采用狭缝的方式来产生微束来满足环境科学、生命科学等对微分析技术的需求。比较复杂的聚焦方法是利用光学聚焦系统,设备比较复杂,成本比较高,其应用有很大的限制性。 　　自20世纪80年代以来,随着X光透镜技术的发展,X光透镜具有聚焦性能好、成本低、设备比较简单、能量利用率高,并且可以以成像的方式显示样品中元素分布等优点,于是便和X射线荧光分析系统有机地结合在一起。目前比较常见的有两种结合方式,一种是X光透镜和同步辐射X射线荧光分析系统相结合,另一种是X光透镜和常规的X射线荧光分析谱仪相结合,这两种结合主要都是利用X光透镜的优点,使X射线荧光分析系统具有束斑小(束斑的直径可以达到10～50&mu m)、光强度可以达到～107光子/秒、所需要的样品量少、分析速度快、散射本底小、探测极限低、可以分析厚靶样品中几十个&mu g· g-1的微量元素等优点。下图为使用X光透镜的微束X射线荧光分析美国国家标准局研制的玻璃有证标准参考物质(SRM NIST610)各元素的探测极限。由于微束XRF具有比常规的X射线荧光分析更多的优点,因而使其应用范围越来越广泛。如工业上汽油中含硫量的测量 大气中单颗粒物的成分测量 参与植物新陈代谢过程中某些元素如Mn,Ca,Zn,Rb等在不同年龄的松针中从顶部到根部的分布 古陶瓷和青铜器中焊接物等微区的成分分析等。由于同步辐射X荧光分析需要大型加速器提供同步辐射光源,设备比较昂贵,机时比较有限。而使用X光透镜的微束X射线荧光分析系统与此相比设备比较简单,成本低、使用比较方便,因此研究使用X光透镜的微束X射线荧光分析在环境科学、地球科学、生命科学、文物保护等方面具有重要的意义。 　　微束X射线荧光分析在文物样品分析中有广泛的应用前景。 　　古陶瓷是由古代的土壤和岩石经过加工烧制而成,其化学成分主要是由Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO等组成,其中SiO2和Al2O3的含量之和在80%以上,因此古陶瓷样品主要是由Si和Al等氧化物组成的轻基体。在实验中既要准确的测量出Na和Mg,又要测量出Rb、Sr、Y、Zr等重元素氧化物的含量,其实验条件的选择是非常关键的。对于Na、Mg、Al和Si等元素需要在真空中或氦气的气氛下探测器才能探测到其被激发的特征X射线。由于文物样品的特殊性,一般采用在探测器和被测样品之间形成氦气的光路来测量或者直接在大气中测量。本工作是在大气中直接分析被测样品,同时也就意味者Na、Mg、Al、Si等元素的特征X射线没有被探测器探测到。 　　实验工作是在两种条件下测量：第一种条件是在电压35kV,电流10mA,测量时间为300s,探测器与样品之间的距离为25mm 第二种条件是电压为40kV,电流10mA,测量时间120s,探测器前加1mm的准直器来降低散射造成的本底,探测器与样品之间的距离为42mm。测量国家有证标准参考物质GBW07406(GSS-6)的谱如下图所示。从谱图上看,在探测器加准直器更能降低散射本底,提高探测极限。 　　青花瓷是中国古陶瓷中具有很高艺术价值的瓷器,但对青花瓷的产地、年代、钴料的来源、制造工艺及其真伪辨别等问题一直缺乏系统的研究。由于微束分析的一系列的优点,用微束X射线荧光分析扫描分析了一块明代青花瓷残片中青花部位的元素分布,样品的照片见下图。 　　实验装置如下图,采用旋转阳极靶和会聚X光透镜组成激发样品的微束X射线源,SiPINX射线探测器收集样品中激发出的元素特征X射线,采谱活时间为5min,每隔50&mu m测量一个点,扫描面积为1mm× 35mm AXIL程序进行峰的拟合和本底的扣除。 　　对比青花部位和白釉部位的MXRF谱图可知,青花部位与白釉部位有差异的元素为主要为K、Ca、Fe、Co、Ni 以这五种元素的峰面积为变量,Matlab程序做图得到青花瓷五种元素的分布图。从几种元素的微区分布图对比青花瓷图片,可以看出Mn和Co的分布基本上和青花瓷釉色的深浅相一致的,Fe元素的分布基本上与青花瓷釉色的变化没有明显关系。相关性分析表明,Mn和Co有非常好的相关性,而Ni与Mn和Co没有相关性。 　　本文摘编自程琳、金莹著《现代核分析技术与中国古陶瓷》一书。

不少收藏家热衷于收藏古生物化石，因其稀少且价格昂贵而具有价高的市场价值。但在科研人员的眼里，这不是一块具有"市场价值"的“稀有石头”，而是通往人类生命起源的探索通道。然而，在这种稀有的、不可再生的、形成于人类史前地质时期的生物和活动遗迹中，有什么是科研学者们探寻的？这一连细胞内部的细胞质等物质都已消失，DNA痕迹也荡然无存的石头内部，还有什么能够证明生命曾经的存在？也许是细胞壁？又或者，是细胞壁中的碳？图片来源：Pixabay地球早期生命的探寻科学家可以追溯到35亿年前地球上的生命,甚至有一些迹象表明,早在38亿年前地球上就存在生命了。然而，如何找到这些生命存在的直接证据呢？其实我们已经找不到几十亿年前活着的生命了，因为它们早已被分解为各种化学元素。但科学家们也并非毫无办法，他们可以通过观察古老的岩石——这一早期地球的唯一记录，来寻找这些生命存在的直接证据。图片来源：Pixabay查亚和他的同事们就是通过这样的方式来寻找答案，岩石中的微生物化石以及它们的元素、化学特征及其同位素丰度能够证明生命曾经真实地存在过。安德鲁查亚辛辛那提大学的地质学教授，专注于古生物学--古代生命的研究生命的标识——碳为什么科学家们要寻找化石遗迹？因为化石中不仅充满了因岩石和水相互作用而形成的矿物，还存在细菌细胞壁所留下的碳特征。虽然细胞的内部早已被大自然吞噬了，与之相随的DNA痕迹也荡然无存，但由碳分子组成的细胞壁有时会被保存下来，所以碳也是表明生命存在过的化学特征之一。像查亚这样的科学家就把那些他们认为已经足够古老、且有早期生命证据的岩石带回实验室，将这些岩石标本切割成仅有人类头发丝厚度的薄片，然后分析这些切片以寻找微小细菌的存在。存有化石的岩石要知道，细菌存在的痕迹非常不明显，一个很大的细菌细胞也仅为人类头发丝宽度，它的长度从几微米到一百微米不等。细菌的形状通常也很简单，呈棒状或球状，并没有很多可供识别的特征。面对如此细微的细菌痕迹，地质学家如何让人们相信他们发现的确实是一个曾经活着的生命的化石？他们需要提供更有力的证据，而生命体化石成分中的碳原子就是这样的证据。图片来源：Pixabay识别化石中的有机碳我们已经知道化石中的碳原子是生命存在的重要标识，然而，如何验证化石中的有机碳呢？查亚使用拉曼光谱仪来识别化石，他使用的是HORIBA 的T64000三光栅拉曼光谱仪。“你可以把含有化石的岩石薄片放在拉曼光谱仪搭配的显微镜物镜之下，把激光聚焦在上面，通过显示的光谱，我能知道细菌是否存在有机碳。”利用仪器进行的拉曼光谱成像, 能对材料空间定位，终能绘制出一张地图，地图上显示棕色的地方，就是细菌中具备碳特征的部位。由此得出化石中是否曾经存在过生命。还可以利用T64000制作三维地图，因为球形细菌中的有机碳球很难用显微镜下的二维图片来展示，而三维地图可以。HORIBA T64000高性能拉曼光谱仪注：如需了解该研究中HORIBA T64000光谱仪的详细介绍及使用问题，可点击左下角“阅读原文”，资深工程师将为您答疑解惑。寻觅地球之外的生命科学家们正在努力了解地球上的生命历史，这也促进了其他行星上生命的探索。目前的火星探索——好奇号火星探测车发射于2012年, 主要是为了寻找可能存在过生命的环境——有液态水存在的地方。科学家们希望能够找到这样的环境, 进而探索其地质情况, 以寻找早期生命存在的直接证据。这一任务很可能在下一次火星探测任务——火星 2020计划中完成，那时候，收集到的样本将被带回地球实验室进行研究。除了火星，科学家们也在研究木星。图片来源：Pixabay为何寻找地球外的生命？科学家们认为这可以加深我们对自己的了解。我们可以把我们有关早期地球的知识, 应用于其他行星, 特别是火星, 因为火星与地球相似，甚至可以认为, 几十亿年前的火星也许就像地球一样。“如果我们发现了火星或太阳系其他地方存在过生命的证据，而这些生命又拥有跟地球上生命相同的生物化学规律，那意味着：我们很可能拥有共同的起源。由此表明：生命其实很容易进化，宇宙的每个角落都可能存在生命。”。查亚如是认为。图片来源：Pixabay除了乘坐飞船来到地球的外星人之外, 宇宙中还有什么？也许是生命的化学特征？也许是单细胞类型的生物？也许古老的地球也曾经存在过这些生物？寻找这些问题的答案是许多科学家探寻其他星球的原因，人类对于地球历史和宇宙起源的探索从未停止。对人们来说，这样的探索是一个挑战，无论是从宇宙的星球还是从远古化石中的碳元素，然而这样的探索却永不会停止.今日话题古生物的发现与研究是一件辛苦却也颇具趣味的事情，其实很多科研工作也都是如此。如果您正在从事的研究跟古生物有关，可以留言分享您科研中有趣的地方；又或者您有对古生物研究感兴趣，有推荐的书籍电影，欢迎留言分享~我们会在今日话题发布后的三个工作日内，为点赞数高的读者送出星巴克咖啡券一份~ 点击查看更多往期精彩文章 生物传感器，让人工智能真正活过来|国际用户简讯牛津大学开创单细胞水平微生物代谢研究新方法|海外用户简讯解一颗石榴石，梦回千年“海上丝路”|光机所考古中心前沿用户报道瞪你一眼，就能“看透”你 | 用户动态青岛能源所实现毫秒级单细胞拉曼分选，"后液滴"设计功不可没|前沿用户报道表面增强共振拉曼光谱探究细胞色素c在活性界面上的电子转移 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。点击下方“阅读原文”，咨询相关技术服务。

不少收藏家热衷于收藏古生物化石，因其稀少且价格昂贵而具有价高的市场价值。但在科研人员的眼里，这不是一块具有"市场价值"的“稀有石头”，而是通往人类生命起源的探索通道。然而，在这种稀有的、不可再生的、形成于人类史前地质时期的生物和活动遗迹中，有什么是科研学者们探寻的？这一连细胞内部的细胞质等物质都已消失，DNA痕迹也荡然无存的石头内部，还有什么能够证明生命曾经的存在？也许是细胞壁？又或者，是细胞壁中的碳？图片来源：Pixabay地球早期生命的探寻科学家可以追溯到35亿年前地球上的生命,甚至有一些迹象表明,早在38亿年前地球上就存在生命了。然而，如何找到这些生命存在的直接证据呢？其实我们已经找不到几十亿年前活着的生命了，因为它们早已被分解为各种化学元素。但科学家们也并非毫无办法，他们可以通过观察古老的岩石——这一早期地球的唯一记录，来寻找这些生命存在的直接证据。图片来源：Pixabay查亚和他的同事们就是通过这样的方式来寻找答案，岩石中的微生物化石以及它们的元素、化学特征及其同位素丰度能够证明生命曾经真实地存在过。安德鲁查亚辛辛那提大学的地质学教授，专注于古生物学--古代生命的研究生命的标识——碳为什么科学家们要寻找化石遗迹？因为化石中不仅充满了因岩石和水相互作用而形成的矿物，还存在细菌细胞壁所留下的碳特征。虽然细胞的内部早已被大自然吞噬了，与之相随的DNA痕迹也荡然无存，但由碳分子组成的细胞壁有时会被保存下来，所以碳也是表明生命存在过的化学特征之一。像查亚这样的科学家就把那些他们认为已经足够古老、且有早期生命证据的岩石带回实验室，将这些岩石标本切割成仅有人类头发丝厚度的薄片，然后分析这些切片以寻找微小细菌的存在。存有化石的岩石要知道，细菌存在的痕迹非常不明显，一个很大的细菌细胞也仅为人类头发丝宽度，它的长度从几微米到一百微米不等。细菌的形状通常也很简单，呈棒状或球状，并没有很多可供识别的特征。面对如此细微的细菌痕迹，地质学家如何让人们相信他们发现的确实是一个曾经活着的生命的化石？他们需要提供更有力的证据，而生命体化石成分中的碳原子就是这样的证据。图片来源：Pixabay识别化石中的有机碳我们已经知道化石中的碳原子是生命存在的重要标识，然而，如何验证化石中的有机碳呢？查亚使用拉曼光谱仪来识别化石，他使用的是HORIBA 的T64000三光栅拉曼光谱仪。“你可以把含有化石的岩石薄片放在拉曼光谱仪搭配的显微镜物镜之下，把激光聚焦在上面，通过显示的光谱，我能知道细菌是否存在有机碳。”利用仪器进行的拉曼光谱成像, 能对材料空间定位，终能绘制出一张地图，地图上显示棕色的地方，就是细菌中具备碳特征的部位。由此得出化石中是否曾经存在过生命。还可以利用T64000制作三维地图，因为球形细菌中的有机碳球很难用显微镜下的二维图片来展示，而三维地图可以。HORIBA T64000高性能拉曼光谱仪注：如需了解该研究中HORIBA T64000光谱仪的详细介绍及使用问题，可点击左下角“阅读原文”，资深工程师将为您答疑解惑。寻觅地球之外的生命科学家们正在努力了解地球上的生命历史，这也促进了其他行星上生命的探索。目前的火星探索——好奇号火星探测车发射于2012年, 主要是为了寻找可能存在过生命的环境——有液态水存在的地方。科学家们希望能够找到这样的环境, 进而探索其地质情况, 以寻找早期生命存在的直接证据。这一任务很可能在下一次火星探测任务——火星 2020计划中完成，那时候，收集到的样本将被带回地球实验室进行研究。除了火星，科学家们也在研究木星。图片来源：Pixabay为何寻找地球外的生命？科学家们认为这可以加深我们对自己的了解。我们可以把我们有关早期地球的知识, 应用于其他行星, 特别是火星, 因为火星与地球相似，甚至可以认为, 几十亿年前的火星也许就像地球一样。“如果我们发现了火星或太阳系其他地方存在过生命的证据，而这些生命又拥有跟地球上生命相同的生物化学规律，那意味着：我们很可能拥有共同的起源。由此表明：生命其实很容易进化，宇宙的每个角落都可能存在生命。”。查亚如是认为。图片来源：Pixabay除了乘坐飞船来到地球的外星人之外, 宇宙中还有什么？也许是生命的化学特征？也许是单细胞类型的生物？也许古老的地球也曾经存在过这些生物？寻找这些问题的答案是许多科学家探寻其他星球的原因，人类对于地球历史和宇宙起源的探索从未停止。对人们来说，这样的探索是一个挑战，无论是从宇宙的星球还是从远古化石中的碳元素，然而这样的探索却永不会停止。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。

质谱成像（MSI）作为一种新兴的分子成像工具，凭借其高灵敏度、特异性及无需标记等优势，已经在生物医学研究领域展现了巨大潜力。其可以直接获取分子轮廓，并直观地显示每种离子化化合物在样品（尤其是生物组织）中的空间分布。作为探索空间多组学最有前途和最有发展前景的技术之一，MSI 不仅能定位药物和代谢物的分布，还能深入了解疾病进展和药物干预背后的表型变化。本文将结合多种质谱成像技术，包括常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像、基质辅助激光解吸电离质谱成像、解吸电喷雾离子化质谱成像、飞秒激光电离成像质谱、离子迁移率分离、飞行时间二次离子质谱、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱、成像质谱显微镜等技术，深入探讨了其在肿瘤研究、药物代谢分析和单细胞研究中的突破性成果。◆ 常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术 由中国科学技术大学国家同步辐射实验室潘洋等的研究团队，共同发展的常压透射式激光解吸/后光电离质谱成像技术（t-AP-LDI/PI-MSI）新方法，能够在无需复杂样品前处理的情况下，实现对生物组织中多种内源性化合物的原位可视化分析。该技术结合了透射式激光解吸电离和紧凑型后紫外光电离装置，显著提高了空间分辨率和灵敏度。在复杂临床样本分析中，t-AP-LDI/PI-MSI被用来分析肿瘤组织的代谢物分布，揭示了黑素瘤微环境的代谢异质性，这为深入了解肿瘤发生的复杂分子机制具有很大的参考价值。点击了解最新进展~◆ 基质辅助激光解吸电离质谱成像技术 （→点击查看相关仪器）基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）是一种经典的技术，通过在样品表面添加基质，使得样品在激光照射下能够能够高效地解吸和电离组织样品中小分子代谢物、脂质和蛋白质。MALDI-MSI在肿瘤标志物发现、药物分布研究等方面应用广泛，为生物内源性化合物的直接鉴定和定位提供了强有力的支持。已有研究使用不同的纳米材料作为衬底，从而显著提高分析物的解吸电离效率和检测灵敏度。此外，MALDI-MSI还被成功应用于单细胞分析，通过优化样品制备和基质选择，能够在单细胞水平上检测代谢物和脂质，这对于细胞异质性研究具有重要意义。例如，杭纬等相继研发出的质谱仪器能够实现单细胞内药物分子的3D成像分析，揭示了抗癌药物诱导癌细胞凋亡的动态过程。蔡宗苇等研发出冰冻3D细胞微球方法用于MSI分析，并结合代谢组学揭示了环境污染物对细胞球增殖的影响。点击了解最新进展~◆ 解吸电喷雾离子化质谱成像技术 解吸电喷雾离子化质谱成像（DESI-MSI）是一种无需样品前处理的即时质谱成像技术，可在大气压下进行快速、直接的化学成分分析。近年来，DESI-MSI在临床诊断中的应用逐渐增多，能够在手术过程中实时识别癌组织边界，为外科医生提供重要的指导信息。此外，DESI-MSI在环境科学中也展现出潜力，尤其是在分析复杂环境基质中的污染物时，DESI-MSI能够快速、准确地检测和定位多种化学物质。贺玖明团队还开发出基于AFADESI-MSI技术的空间分辨代谢组学新方法，揭示肿瘤转移机制，建立了以空间分辨代谢组学技术为特色的代谢研究平台。点击了解最新进展~◆ 飞秒激光电离成像质谱技术 飞秒激光电离成像质谱（fs-Laser Ionization Imaging Mass Spectrometry）技术凭借其超快激光脉冲和精确的电离能力，在质谱成像领域独树一帜。该项技术可高效分析热敏性和易碎性样品，超越了传统光学显微镜的分辨率限制。通过微米级分辨率进行激光烧蚀和质谱仪的软电离源，其能够鉴别和分析生物分子和其他微观物质，在分子水平上揭示样品的化学组成和空间分布，推进了多个研究领域的进展。其已经能够在亚细胞水平上进行高分辨率质谱成像，为细胞生物学、神经科学等领域的研究提供了前所未有的视角。◆ 离子迁移率分离技术 （→点击查看相关仪器）离子迁移率分离技术（IMS）的引入，为质谱成像带来了革命性的变化。IMS通过分离气相中的离子，根据它们在电场中的迁移速度不同来实现分离，这取决于离子的碰撞截面积和电荷状态。离子迁移率质谱成像（IM-MSI）利用IMS的优势，提高了分子特异性和空间分辨率，尤其是在分析小分子异构体方面表现出色。这项技术在药物开发、疾病诊断和生物标志物的发现等领域展现出巨大的潜力，为生物医学研究提供了新的视角。李灵军团队利用离子迁移率分离和双极性电离质谱成像（MSI）技术实现了单细胞脂质组高通量、原位和双极性成像，揭示了小鼠小脑皮质细胞层特异性脂质分布。点击了解最新进展~◆ 飞行时间二次离子质谱技术 （→点击查看相关仪器）飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术是一种仍然处于高速发展中的高分辨率表面分析技术，具有高空间分辨率、高化学专一性、高灵敏度的独特优势，广泛应用于生物组织和单细胞成像等生命科学研究领域。TOF-SIMS是迄今为止，能在亚细胞水平上对生物分子进行无标记2D和3D成像的、为数不多的分析技术之一，为研究细胞膜组成、药物分布和疾病标志物提供了宝贵的信息。汪福意课题组长期致力于TOF-SIMS方法与应用研究，发展了基于TOF-SIMS和荧光共聚焦显微镜联用的成像分析方法，并在单细胞水平上开展了金属抗肿瘤化合物、细胞内生物大分子蛋白质与DNA之间的相互作用等研究。点击了解最新进展~◆ 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术 （→点击查看相关仪器）激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术通过激光剥蚀样品并结合ICP-MS的高灵敏度检测，实现了对生物组织中金属元素和有机化合物的空间分布分析。该技术在金属组学和元素生物化学研究中，特别是对揭示元素在生物体内的分布和功能方面，提供了强有力的手段。LA-ICP-MS技术能够以高空间分辨率对生物样本进行元素成像，对于研究微量元素与疾病的关系以及药物代谢等领域具有重要价值。中科院高能物理研究所丰伟悦研究团队对LA-ICP-MS在单细胞分析和生物成像方面的研究，为理解生物样本中的元素分布和相互作用提出了新的见解，也为生物医学研究和纳米材料的安全性评估提供了重要的技术支持。◆ 成像质谱显微镜 （→点击查看相关仪器）成像质谱显微镜结合了光学显微镜和质谱成像技术的优势，能够在单细胞甚至亚细胞水平上提供高分辨率的化学信息，并对生物分子进行定量分析。该技术为研究细胞内的分子动态和相互作用提供了可能，对于理解疾病的发生和发展机制具有重要意义。成像质谱显微镜为揭示细胞内复杂的分子网络和相互作用提供了新的研究工具。点击了解最新进展~质谱成像技术的不断创新与发展，极大提升了生物样本化学信息的解析能力，并在细胞、组织及器官层面揭示了样品的复杂化学组成及空间分布。随着技术的发展，质谱成像将在未来生物医学研究中继续发挥重要作用，为疾病诊断、治疗方案优化以及生命科学研究带来新的突破与希望。更多精彩内容↓↓↓上述内容综合了当前质谱成像技术在生物医学研究中的最新研究进展和应用实例。有关更多信息和研究讨论，欢迎大家报名参加2024年9月19日由仪器信息网召开的“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会，届时将有来自国内外的顶尖专家分享他们在质谱成像领域的最新研究成果和见解，赶紧点击下方的图片报名吧。

《网曝海口上万斤“垃圾鱼”流向鱼煲店》追踪 　　检测结果显示鱼水微生物元素严重超标 抽检鱼样本不合格 　　海洋渔业专家：化合物残留鱼体内有害人体健康 　　《法制日报》视点版9月2报道了“海南渔业部门调查网曝海口上万斤“垃圾鱼”流向鱼煲店，并实地到闹市区鱼塘抽样检测一事”有了最新进展，记者9月5日从海南省海洋渔业厅获悉，渔业部门检测报告正式出炉显示：送检的水抽样检测结果不达标准，5份鱼样本中3份不合格2份合格，鱼塘不符合淡水鱼养殖标准。海洋渔业专家表示，因检测出化合物以及微生物超标会残留鲶鱼鱼体内，这对人体健康非常有害。 　　检测结果显示鱼塘水质和鱼均不合格 　　9月5日上午，海南省海洋渔业厅市场与质量监管处副处长曹爱民对记者说，9月4日下午，检测报告才正式出炉，结果显示送检的水抽样不达标准，5份鱼样本中3份不合格2份合格，鱼塘不符合淡水鱼养殖标准。因为这涉及的养鱼规模比较大，鱼塘内还有大量饲养的鲶鱼待售。省海洋渔业厅当即召集相关部门以及海口市政府开会研究此事，并提出解决问题对策，部署严查淡水养殖。根据属地管理的原则，已将此事交给海口市当地政府和渔业部门进行研究处理。 　　就此，海口市海洋渔业局副调研员杨长江对记者说，省海洋渔业部门检测报告正式出炉后。海口市委副书记、市长倪强连夜召开由市卫生、食药监、农业、工商、海洋和渔业、龙华区等单位负责人参加的紧急会议，研究处理意见，将对闹市区的这7个“问题鱼塘”依法取缔 。 　　送检的水抽样到底是哪些方面不达标准呢?据海南省海洋检测预报中心出具的送检鱼塘水样的检测报告显示：水中的重金属、PH值、铜、铅、汞等值正常，而BOD5、氨氮、总磷、总氨、油类、粪大肠菌群等超标严重，鱼塘不符合淡水鱼养殖标准。 　　对于送检的鲶鱼抽样，杨长江只提供出是有海南省出入境检验检疫局检测技术中心做的检测报告，显示5份鱼样本中3份不合格2份合格，他以未经检测单位授权不得宣传为由，拒绝透露到底哪些方面不合格。但记者从其中一份样品检测报告看到，呋喃唑酮代谢物一项严重超标不合格。 　　专家称化合物残留鱼体内有害人体健康 　　针对此事，海南大学海洋学院副院长赖秋明教授接受《法制日报》记者采访时表示，随着城市化的发展生活污水大多被洗洁精、消毒剂等多种化学物质所清洗污染，已经不提倡用用泔水、生活污水等进行水产养殖。针对上述检测报告结果为送检鱼塘水样中BOD5、氨氮、总磷、总氨、油类、粪大肠菌群等超标严重，这说明该养殖鱼塘中鲶鱼的生长环境非常差，尤其是油类、粪大肠菌群等超标表明鱼塘中烃类化合物、大肠杆菌等化合物比较严重，鲶鱼长期在此环境中生长会造成鱼的肌肉中会有大量烃类、大肠杆菌等化合物残留，人若吃了这些有化合物残留的鲶鱼会会导致人呕吐、拉肚子、头晕眩等不良症状，对人的身体健康极为不利。 　　赖秋明还表示，对于检测报告中称鲶鱼呋喃唑酮代谢物超标严重不合格一事，这显示鲶鱼体内大量残留了呋喃唑酮，而呋喃唑酮是一种为杀菌剂， 具有较广的抗菌谱， 最敏感菌为大肠杆菌，炭疽杆菌，副伤寒杆，痢疾杆菌，肺炎杆菌，伤寒杆菌对之亦敏感。主要用于敏感菌所致的细菌性痢疾，肠炎、霍乱，也可以用于伤寒、副伤寒、贾第鞭毛虫病、滴虫病等。鲶鱼体内残留会产生耐药性，人食用这些鲶鱼以后也会残留在人体内，导致产生耐药性，以后生病再服用此药将失去作用，对人体的健康极为不利。 　　赖秋明还表示分析称，呋喃唑酮作为一种抗菌素，该鱼塘的鲶鱼体内能产生，有两种可能：一是从医院的废水中排放进鱼塘 二是养殖户用呋喃唑酮搬进鱼料中给鱼治病，这种情况一般是严厉禁止的。他建议称，养殖户为了人体健康不要用泔水、生活污水、养猪粪便以及城市污水养鱼。 　　据了解，海口政府要求工商、卫生、食药监部门，下一步加强对鲶鱼养殖的监管，对全市所有鲶鱼养殖特别是非法养殖进行排查，从源头上确保食品安全。

临床检验技术的发展可谓日新月异，作为检验技术的代表之一，质谱检测平台因其快速、准确、特异的优点，受到越来越多的重视。质谱作为诊断领域的一种新兴技术，由科研逐渐走向临床，业界很多专家认为其和基因测序技术有许多共同点，也意味着质谱很有可能复制基因测序的发展，拥有很大的发展潜力，而目前处于快速发展阶段。据调研报告显示，2021年全球质谱在临床检验应用的市场规模在150亿美元左右，未来行业增速将在20%左右。其中，美国临床质谱检验市场约为55亿美元，占据整体医学检验市场约15%；而中国质谱检验在医学检验市场占比仅为1-2%，渗透率较低，未来市场潜力巨大。随着精准医学的发展、多组学研究上的突破，临床质谱迎来了发展机会。仪器信息网特别策划“临床质谱技术及应用进展”专题，聚焦临床质谱新产品新技术及相关临床领域的最新应用，以增强业界相关人员之间的信息交流，展示更丰富的临床诊断质谱产品、技术解决方案。本文仪器信息网特别邀请北京毅新博创生物科技有限公司（以下简称：毅新）市场部总监许明霞，谈谈她眼中的中国临床质谱行业以及相关产品、技术的发展趋势。北京毅新博创生物科技有限公司市场部总监 许明霞2006-2022：看毅新博创的飞行时间质谱发展之路质谱有着百年的发展历史，迄今为止，质谱科学领域已经诞生了11位诺贝尔奖。1906年，英国物理学家J.J.Thomson在实验中发现带电荷离子在电磁场中的运动轨迹与它的质荷比（m/z）有关，获得诺贝儿物理学奖，并于1912年制造出第一台质谱仪。2002年，飞行时间质谱技术与MALDI电离联用突破生物大分子检测的难题获得诺奖，在临床诊断领域显示出巨大的应用潜力。2003年，毅新在国内率先进入质谱领域。2006年，毅新在《生物技术世界》发表“MALDI-TOF MS 引领分子诊断新时代”，对飞行时间质谱在微生物鉴定、核酸检测、蛋白分析及分子诊断领域的前瞻应用进行了系统分析。经过几年发展后，飞行时间质谱技术的临床应用价值逐步获得全球认可、推广及应用：2013年8月，美国FDA批准MALDI-TOF用于微生物鉴定；2014年4月，FDA特许用质谱进行NGS验证，核酸质谱被公认为SNP检测的金标准；2014年6月，FDA批准核酸质谱技术平台用于临床基因检测。2011年，毅新推出第一台商业化飞行时间质谱，获得中国分析测试协会优秀新产品奖和北京创新产品质量金奖。2012年，毅新承担国家科技部重大专项（863计划）进行蛋白指纹图谱数据库的建立，历时6年后以91.7分优异成绩通过验收。2014年，毅新自主研发的 Clin-ToF I获得国内首个飞行时间质谱NMPA认证；毅新论文获得美国AACC小兰花奖，也是国内唯一获此殊荣的质谱企业。 2016年，毅新实现了单机多组学技术，一台飞行时间质谱同时实现微生物鉴定和核酸检测功能，技术已经完全达到国际领先水平；毅新参与编写全国第首个微生物质谱专家共识。2018 年，毅新参与编写中国首个核酸质谱专家共识；毅新质谱成为唯一入选科技部创新医疗器械产品目录的质谱设备。2019年，毅新获得国内首个微量元素质谱NMPA认证；毅新在全球首个利用核酸质谱进行新冠检测，满分通过上海临床检验质量控制中心新型冠状病毒（2019-nCoV）核酸检测室间质评。2020年，毅新参与编写中国首个飞行时间质谱行业标准；2020年，毅新质谱承担科技部重点专项--COVID-19新冠8重呼吸道病毒检测项目，毅新质谱设备作为首批入选新冠肺炎疫情防治急需医学装备目录。近两年，毅新与岛津达成深度合作，毅新的核酸质谱（GENE TOF）在非临床领域由岛津独家代理销售；毅新还与康圣环球达成全面战略合作。经过19年深耕运作，毅新在质谱技术、产品及市场等方面建立了领先优势。截至目前，毅新累计申请专利 215项，已获授权67项，毅新质谱获得包括协和医院、301医院在内的近90家权威用户认可。质谱通常分为基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)、液相色谱串联质谱(LC-MS)、气相色谱串联质谱 (GC-MS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等。毅新认为，从临床质谱市场来看，飞行时间质谱应用潜力最广，覆盖从微生物、核酸检测到蛋白定量以及质谱成像等多领域的应用。毅新实现了飞行时间质谱和微量元素质谱双轮驱动，以更好满足临床发展的全面需求。在微生物鉴定领域，提供真菌、细菌鉴定及血培养报阳质谱鉴定；在核酸质谱领域，提供药物基因组相关、呼吸道病原检测等多类检测项目；同时提供不同元素组合的微量元素检测服务。毅新微生物检测试剂清单毅新核酸质谱检测项目毅新微量元素测项目市场培育成效显著 临床质谱迎来提速发展阶段质谱技术在灵敏度、特异性、多指标联检上优势明显，已成为当今分析科学领域最为前沿的技术之一。在微生物鉴定方面，传统生化方法费时费力，且准确度不高，而基因测序过程复杂、分析繁琐且成本高，飞行时间质谱则具有成本低、速度快、准确率高等明显优势；在核酸检测方面，飞行时间质谱多基因位点检测优势明显，可实现高通量、低成本、快速准确的检测，有效弥补荧光定量PCR的低通量、检测位点少及NGS耗时长、成本高的弊端；在微量元素检测方面，电感耦合等离子质谱具有对样本类型要求较低、检测灵敏度高、抗干扰、超痕量检测限、检测线性范围宽等诸多优势。理论上，质谱可用于几乎所有生物标志物的检测，可在多临床领域实现对传统生化、免疫、微生物、分子等方法学的替代。不过，相较国外，国内质谱行业起步较晚，检测项目的丰富程度还远不如国外，但几年发展较快，在终端用户的应用场景及创造的价值效益急剧增长。2014 年，毅新自主研发的 Clin-ToF-I在国内首家获得 NMPA认证，之后几年，问世的国产质谱设备仍寥寥无几。直到2018年，中金证券发布报告《质谱：临床检测的下一个百亿蓝海》，质谱的价值开始受到行业内外的关注。2018年也被称为国内质谱元年，质谱领域涌现了几十家企业，获批试剂盒数量激增。受厂商质谱理念、技术及应用的持续推广，市场培育成效显著，到如今，即使县医院的检验科主任，也都认识质谱和了解质谱的临床应用价值了。在国家政策、LDT模式开放、国产替代加速以及精准医疗发展需求的多重推动下，临床质谱获得快速发展，2022 年进入提速发展的拐点新阶段。同时，质谱应用场景不断拓展，促进单个医院质谱检测效益从前几年的几万元发展到今天的百万甚至上千万的级别，医院质谱采购需求及预算大幅上升。2021年，浙江人民医院、浙江大学医学院附属第二医院先后发布了700万预算质谱慢病外送特殊检验项目及3000万预算的质谱检测服务平台建设项目。整体来看，目前微生物质谱应用相对成熟；微量元素质谱有望在全国取代原子吸收法；而核酸质谱正处于爆发的蓄能阶段，目前采用的Sanger测序、PCR、NGS、基因芯片等方法，多数都可以用核酸质谱替代。质谱的潜力远远大于NGS，二代质谱只能做基因测序，而体外诊断已从基因组学进入生命组学引领的新时代，质谱将成为蛋白组学、代谢组学、元素组学战场的主力军。质谱仪器是基础，是起点，临床质谱对传统方法的替代及应用爆发，在于创新更多的检测场景和试剂产品。目前，国内核酸质谱试剂还未获得注册批准，在一定程度影响了核酸质谱的推广应用。毅新未来除了保持在微生物质谱及微量元素质谱的领先优势外，将加大核酸质谱市场的开拓力度，逐步强化ICL对质谱价值变现的支撑。

不孕不育影响了全球约6-8千万夫妇。男性因素导致了约半数的不孕不育病症，精子质量差的是主要问题。因此，深入了解精子质量有助于男性不育症的预防和对应治疗。以往研究表明，多种化学元素（如Zn，Cu，Se等）在精液中发挥着重要的生理功能。相关的元素分析主要集中在精液或精浆上，而很少着眼于精子细胞。此外，常规的批量分析无法提供单个细胞的特定元素信息，模糊了细胞之间的异质性。单细胞电感耦合等离子体质谱法（scICP-MS）作为一种成熟的技术，能够填补这一信息空白。通过采用配备飞行时间分析器的ICP-TOF-MS，可以高通量且高灵敏地检测单个细胞的全谱元素含量（微信公共号‘单细胞分析的丝滑IMAX体验: icpTOF 以多元素指纹量化海藻细胞与纳米颗粒间相互作用为例’）。 近期中科院生态环境研究中心阴永光研究员与中科院高能物理研究所王萌副研究员以及同济医院靳镭教授合作，使用scICP-TOF-MS（仪器型号：TOFWERK icpTOF 2R）实现了单个精子细胞的高通量全元素检测.icpTOF实验方法 研究人员首先通过离心分离细胞。再使用不含磷盐的有机缓冲液和多聚甲醛等渗固定剂清洗和固定细胞。之后再用纯水进一步清洗细胞，以去除干扰离子（主要是Na和Cl）。经处理的精子细胞在显微镜下形态完整，无基质干扰，因此提高了信噪比，也避免了ICP-TOF-MS仪器检测器饱和。icpTOF结果与讨论 在scICP-TOF-MS中，由于可以实现同时的多元素检测，研究人员将内源性元素作为细胞信号，同时分析其他信息，如外源性元素信息。磷元素(31P)在精子细胞中含量丰富，可作为细胞信号指示元素。在scICP-TOF-MS分析中，细胞信号和背景信号的P强度分布均可明确区分（图2A和图2B）。高时间分辨率的单细胞检测中，ICP-TOF-MS的P的信号峰和基线相比有明显且相对固定的信噪比。（编者注：如图1所示，icpTOF 2R的强大质量分辨率可更好区分干扰信号，有利于P元素的准确检测。在icpTOF全谱测量，没有为低质量数P元素灵敏度专门优化的大前提下，仍能取得较好的信噪比）。图1 icpTOF 2R ICP-TOF-MS可区分P信号和其他干扰信号。 该实验中，结合高时间分辨的连续单细胞实验结果，作者推断假阳性的信号大多来自细胞碎片，主要基于下列实验结果：1， 峰信号的元素组成特征更符合细胞碎片的特征，且有P信号存在时检测到的其他（内源性）元素质量显著高于没有P信号时的相应元素质量（图2C）；2，流式细胞仪也证实精子细胞悬浮液中存在相当数量的细胞碎片。编者注：另外还可能有套实验数据可以用来辅助证明，细胞碎片的瞬时事件时长应该显著小于完整单细胞。TOFWERK icpTOF S2的超高时间分辨率在后续实验中可以用来验证这一点。通过计算细胞碎片率，相对于高质量精子，研究发现低质量精子样品中含更多的细胞碎片（图2D），这可能跟低质量精子细胞的形态异常等相关。图2 （A）scICP-TOF-MS测得的P信号分布图；（B）单细胞进样条件下，scICP-TOF-MS测得的实时P信号；（C）有P信号和无P信号同时检测到的Zn质量；（D）高质量和低质量精子细胞中的细胞碎片比例 细胞中元素的含量普遍表现出细胞异质性。该研究使用scICP-TOF-MS揭示了细胞中不同元素的异质性差异。结果表明，大多数元素表现出较高的异质性，而细胞的大量元素如P、Zn含量稳定，异质性则较低（图3A）。不同元素之间异质性的差异进一步凸显了多元素同时检测的重要性。 基于数以千计的单细胞事件，研究人员使用降维分析和分层聚类来提取每个样本中关键信息。降维分析的可视化展示直观地展示了多种元素在单细胞中分布规律或生理功能的相似性（图3B）。例如P、Zn、Cu在精子细胞中含量很高，是基本的组成元素，因此相似性很高。而蓝圈中的元素大多没有生理功能。聚类分析也为这些相似性提供了客观性证据（图3C）。图3 （A）异质性系数热图；（B）元素相关性降维分析投影图；（C）元素相关性的分层聚类图icpTOF总结这是第一份报告了使用scICP-TOF-MS在单细胞水平对动物细胞进行多元素分析的研究。该分析方法利于更好地了解细胞中元素分布的规律，以及细胞性质和元素分布之间的关联。参考文献原文：Tian et al., Single-cell multi-element analysis reveals element distribution pattern in human sperm, Chemical communications, 2023, DOI: 10.1039/d3cc01575k作者团队简介：阴永光，中国科学院生态环境研究中心研究员、博士生导师。主要研究方向为有毒金属的形态分析与环境转化。王萌，中国科学院高能物理研究所副研究员。现主要开展基于质谱技术的单细胞分析和生物成像方法及应用研究。靳镭，华中科技大学同济医院附属同济医院生殖医学专科主任，二级教授，主任医师，博士生导师。主要擅长生殖医学、男女性不孕症等。

元素周期表 　　将金属铅转变成黄金或许永远是个神话，不过与其相类似的“炼丹术”不仅可能，而且还相当廉价。美国宾州大学3名研究人员日前发表文章说，他们发现某些元素原子的组合所显示的电子特征同其他元素的电子特征相仿。研究小组带头人艾伯特卡斯尔曼教授表示，此发现有望帮助人们获得更廉价的广泛应用于新能源、环境治理和催化剂的材料。 　　研究人员同时还向人们展示，在完成的原子合成研究中，他们所验证的那些原子通过简单地查看元素周期表就能预测到。研究小组利用先进的实验和理论对这些崭新和意外的发现进行了量化分析。卡斯尔曼教授认为，他们开创了认识元素周期表的新视角。相关研究成果发表在近期的《美国国家科学院院刊》网站上。 　　卡斯尔曼领导的研究小组另外两名成员分别是塞缪尔培泊尼克和达斯萨古纳偌特恩。培泊尼克曾是宾州大学的研究生，现为太平洋西北国家实验室的博士后研究员；古纳偌特恩仍是宾州大学的研究生。在研究中，他们利用光电子成像光谱技术，分析研究了一氧化钛和金属镍、一氧化锆和金属钯，以及碳化钨和白金两两之间的相同点。 　　卡斯尔曼介绍说：“光电光谱仪可测量将原子或分子中电子从各种能态移出（或去除）所需的能量，与此同时用电子相机将去除电子过程的分步图拍摄下来。如此方法允许我们了解电子的结合能，并观测电子在被从原子中去掉前所处在的电子轨道的自然状况。我们发现，从一氧化钛分子中去除电子所需的能量同从镍原子中去除电子所需的能量相同。同样，一氧化锆和金属钯以及碳化钨和白金的情况也是这样。这3对物质的关键点是它们两两之间具有等电子体结构，也就是说它们两两之间具有相同的（外层）电子排布。”他强调，等电子体在这里主要是指原子或分子的外层电子数目。 　　在光电光谱仪拍摄的成像中，研究小组研究的3对物质两两之间代表着电子从原子外层被去除时所发出的释放能量的亮点看起来相似，图表也显示两两物质之间能量峰值相近，同样理论计算的结果表明它们的能级也相匹配。 　　卡斯尔曼解释说，一氧化钛、一氧化锆和碳化钨分别是金属镍、金属钯和白金的“超级原子”。所谓“超级原子”是一簇带有元素原子某些特征的原子。卡斯尔曼过去的实验室涉及到超级原子概念的研究，其中一项实验显示，由13个金属铝原子组成的原子簇其表现如同一个碘原子，而在铝原子构成的系统中增加一个电子，其表现则如同一种罕见的气体原子。进一步研究发现，14个铝原子组成的原子簇的活动性与一种碱金属原子的相当。 　　卡斯尔曼新的研究目标是将超级原子想法提高到一个新的高度，并为超级原子概念提供合理的量化基础。他表示：“这看上去就像我们能预测哪些元素原子的组合可模仿其他的元素原子。比方说，通过查看元素周期表，你便能推测一氧化钛是镍的一个超级原子。简单方法是钛原子的外层有4个电子，而原子氧的外层有6个电子，在元素周期表中，钛元素向右移动6个元素便是镍。镍原子的外层有10个电子，正好与钛和氧组合的分子的外层电子数相同。我们曾考虑这个发现肯定是一种不可思议的巧合，于是我们试着用其去了解其他的原子，却发现存在着同样的规律。” 　　卡斯尔曼表示，他不知这样的规律是否适合于整个元素周期表中的所有元素，或者该规律是否只适合表中部分元素。目前，他和研究小组的成员正忙于对过渡金属元素的分析工作。未来，他们计划研究了解超级原子是否与其对应的元素原子具有类似的化学性质。 　　对于新研究的应用，卡斯尔曼说：“白金广泛用于汽车的催化转化器中，但是它十分昂贵。相反，与白金对应的碳化钨却价格低廉。如果汽车催化转化器制造商能够利用碳化钨来取代白金，那么便可以节省大笔的资金。同样，用于某些内燃过程中的金属钯期望能被廉价的一氧化锆所代替。我们的研究从科学进步和实际应用两个角度看，都是十分令人振奋的。”

滨松相机以其可靠的性能，优异的成像质量已经赢得了全世界范围内生物研究者的首肯。在各档次类似参数的相机横向比较中，滨松相机甚至经常会得到资深使用者“出众”、“图像就是要好一些”等振奋的评价。 迄今为止，滨松相机已经被研究者用来进行：活体大脑整体光片成像（light sheet microscopy），超分辨成像（super resolution microscopy），小鼠体内生物发光成像等一系列高端生物成像应用。其中采用滨松第二代sCMOS相机ORCA Flash 4.0的光片成像已经可以达到每1.3s完成整个斑马鱼脑组织的三维成像（分辨率：xy 0.65um & z 4.25 um），而同样采用这款出众的ORCA Flash 4.0 sCMOS相机，每秒1帧，分辨率达到22nm的超分辨实时成像也已成为现实。 http://thelivingimage.hamamatsu.com，滨松新的生物成像专题网站现已上线，将向您呈现所有这些应用的细节。

化学元素空间分布制图（Mapping）及深度剖析分析法在生物组织、法证分析、生物医学等领域，有着十分广泛的应用前景，如植物修复（利用绿色植物来转移、容纳或转化环境中的污染物，是当前植物学、生态学、环境科学等领域研究的热点）。基于激光剥蚀技术的激光诱导击穿光谱（LIBS）法成功地应用于生物样品化学元素空间分辨分析，实现多种元素同时检测，且不需或仅需简单样品制备，同时避免了污染物的产生及误差的引入。Kaiser等采用LIBS和LA-ICP-MS技术（J200 Tandem系统）检测处理后的向日葵叶片上元素Pb、Mg、Cu的空间分布情况，来探寻和验证样品元素分布研究手段。 1 实验方法 将向日葵水培，按0、100、250、500 μM的浓度梯度加入Pb-乙二胺四乙酸溶液进行处理，处理后的幼苗定期进行取样。采用LIBS和LA-ICP-MS方法对叶片的Pb、Mg、Cu元素分布进行测量，并采用AAS对三种元素的总量进行检测。 2 实验结果 下图为LIBS光谱图a）及LA-ICP-MS信号图b）。在LIBS光谱中，选择283.31nm及277.98nm分别作为Pb和Mg的特征峰，用以检测两种元素。 下图为Pb和Mg在样品取样区域内的元素分布情况。处理过的叶片，在叶脉周围组织中有更高的目标元素的含量。LIBS和LA-ICP-MS两种方法得到的元素分布有所不同，这是由于他们的剥蚀采样方式不同造成的。 Kaiser对不同时期收获的样品，分别进行了LIBS和LA-ICP-MS累计定量分析，得到元素的平均信号强度。下图显示Mg含量随着Pb含量的变化而变化。 下图为空白处理叶片上1×1cm取样区域内Cu元素分布情况。采用的Cu的特征峰为324.75nm。在取样区域内，进行20×20的单次剥蚀。 Kaiser认为LIBS激光技术非常适合样品的元素空间分析工作，例如用于监测元素在植物样品中的迁移及空间分布等研究。

增材制造常被称作3D打印，是一种从无到有逐层构建三维结构或组件的制造工艺。其原理是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成形系统，将三维实体变为若干个二维平面，利用激光束、热熔喷嘴等方式将粉末、塑料等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成形，制造出实体产品。目前增材制造应用行业日益增多，包括航空航天，汽车制造，消费电子，生物医疗，工业设备等。增材制造工艺包括：粉床熔融成型，立体光刻工艺，熔融沉积成型，喷胶粘粉工艺等。相比于传统的减材制造方式，增材制造工艺具有低成本、高效益等优势，越来越受到各行业的青睐。但要成功地进行增材制造，前提是必须对组件的原材料（如金属粉末和聚合物粉末）进行表征筛选。为什么材料表征很重要？使用增材制造工艺生产的组件在性能上高度依赖于其基本的微结构，而微结构又取决于原材料（金属、聚合物）的性能和所使用的工艺条件。在工艺条件固定的情况下，最大的不确定性就来自于材料；材料性能不一致会导致组件成品的性能不一致。因此，要生产出质量一致的增材制造组件，制造商必须了解并优化材料的特性，例如金属粉末、聚合物粉末或其他材料（如陶瓷和聚合物树脂）。材料的哪些特性很重要？这取决于所采用的增材制造工艺和使用的材料类型。例如，在喷胶粘粉工艺和粉床熔融成型等金属粉床工艺中，材料的粒度和粒形是其关键特性，因为它们会影响粉末的流动和填充度。而在这些工艺中，材料的化学成分同样重要，尤其是金属粉末；粉末材料需满足指定的合金成分，这会直接影响成品的性能。晶体结构是金属粉末的另一个重要特性。因为在某些增材制造过程中，快速加热 - 冷却循环会引起物相变化并产生残余应力，进而影响组件的疲劳寿命等机械性能。另外，对于增材制造使用的聚合物材料，聚合结构（支化度、结晶度）可能会影响材料的液态和固态性能，包括粘度、模量以及热性能等。增材制造原材料表征方案在粉床熔融过程中，金属粉末层分布于制造平台上，被激光或电子束等选择性地熔化或熔融。熔化后平台将被降低，此过程将持续重复，直到制造完成。未熔融粉末将被去除，根据其状态重复使用或回收。因此，粉末层增材制造工艺的效率和成品组件的质量在很大程度上取决于粉末的流动行为和堆积密度。从新合金或聚合物开发到粉末回收，制造商必须在供应链的各个阶段对粉末性能进行表征。其中，激光衍射、自动图像分析、X 射线荧光和 X 射线衍射是用于表征增材制造粉末的四种常用关键分析技术。粒度分布及大小在粉床式增材制造工艺中，粒度分布会影响粉床的填充度和流动性，进而影响生产质量和最终组件的性能。为了测定增材制造使用的金属、陶瓷和聚合体粉末的粒度分布，全球粉末生产商、组件制造商以及机器制造商通常使用激光衍射技术来鉴定和优化粉末性能。使用激光粒度衍射仪Mastersizer 3000 系统或在生产线上使用在线Insitec 粒度测量系统，可在实验室环境中提供完整的高分辨率粒度分布结果。激光粒度仪Mastersizer 3000颗粒形状粒度和粒形直接影响粉床的致密度和粉末流动性。形状平滑规则的颗粒比表面粗糙、形状不规则的颗粒更容易流动和填充。增材制造商为保证所用颗粒具有规则形状，可使用 Morphologi 4 自动成像系统对金属、陶瓷和聚合物粉末的粒度和粒形进行分类和鉴定。该系统可将颗粒的长度、宽度等大小测量结果与圆度、凸曲度（粗糙度）等形状特征评估结果相结合，帮助制造商完成上述工作。Morphologi 4快速自动化粒度和粒形分析仪元素组成元素组成对于合金材料尤其重要，合金元素含量的微小变化都会影响其化学和物理性能，包括强度、硬度、疲劳寿命和耐化学性。为了检测这些变化以及污染物或夹杂物，并确定这些金属合金和陶瓷的元素成分，可使用 X 射线荧光 (XRF) 系统，比如 Zetium 和 Epsilon 等系统。而且，与其他技术相比，XRF 还能显著节省时间和成本。X射线荧光光谱仪Zetium台式能谱仪一体机Epsilon1微结构诸如物相成分、残余应力、晶粒大小和晶粒取向分布（织构）等微结构特性，也会影响成品组件的化学和机械性能。 为了分析这些微结构特性并控制成品组件的性能，制造商通常使用台式 X 射线衍射 (XRD) 系统分析金属的物相，比如 Aeris 系统。 如需获取有关材料在各种条件下的织构、晶粒尺寸和残余应力的更多信息，则可以使用多用途衍射仪，比如 Empyrean 衍射仪。 XRD 还广泛用于研究聚合物和陶瓷的结构和结晶度。 如要确定聚合物粉末的分子量和分子结构，则大多会使用凝胶渗透色谱 (GPC) 系统，比如 Omnisec 系统。台式X射线衍射仪Aeris马尔文帕纳科增材制造表征解决方案可用于： 确保始终如一的粉末供应防止产品质量波动 为采用不同撒布器或耙式设计的机器确定合适粉末 优化雾化条件以实现所需的粉末特性 预测并优化粉末堆积密度和流动特性 确保粉末具有正确的元素组成和相结构 确定制造组件的残余应力、应变和织构作者：马尔文帕纳科

对于诸多应用而言，总有机碳含量(TOC)都是一项重要指标。在农业科学中，碳是了解土壤和沉积物中元素循环的重要参数。有机碳通过植物和动物排泄物分解进入土壤，成为微生物和植物的主要养分来源。因此，TOC分析可提供有关微生物活性和有机物质的重要信息，从而对土壤和沉积物进行定性和评估。直接测定TOC是一种重要的分析方法。通常先测定总碳含量，然后再减去总无机碳。除了有机碳，在土壤和沉积物中还存在无机碳，通常以碳酸盐的形式存在。然而其实还有一种碳源的存在，那就是元素碳(ROC)，其与无机碳一样，均不具有生物可利用性。但是通过传统的酸化法无法区分元素碳、有机碳及无机碳，这也是一直进行土壤与沉积物中有机碳测定的困扰。德国元素 Soli TOC cube 碳组分分析仪采用创新的温度梯度法，无需对样品进行前处理，即可通过不同的温度梯度，直接区分测定土壤及沉积物中的不同碳组分，如有机碳、无机碳与元素碳。经过多年的不断优化，Soli TOC cube 内置多种优化方法，应对不同样品的测试需求。案例分享：直接将标样与土壤直接称于不锈钢坩埚中；将坩埚直接放置于仪器自动进样器上；按照仪器内置方法进行测定。实验数据：结果显示，德国元素 Soli TOC cube 碳组分分析仪 可高精度分析土壤中的不同碳组分，且与标样、标准土壤样品的理论值非常接近，完全满足客户的测试要求。

多元素形态同时分析：一招搞定砷、铬、溴、碘4种元素11种形态原创 飞飞 赛默飞色谱与质谱中国关注我们，更多干货和惊喜好礼形态分析目前已成为元素分析的新风向，人们逐渐认识到在环境和生命体中同一元素的不同存在形态表现出不同的sheng理活性和毒性，单纯测量一个元素在生命或环境体系种的总量达不到研究元素生物功能的目的。目前对于元素形态分析大多采用单一元素形态分析方法，每种元素具有单独的元素分离分析方法，分析效率较低。思考：ICPMS具有多元素总量同时分析功能，能否也可以实现多元素形态同时分析功能？技术关键词：分离方法、多元素同时采集方案：赛默飞具有业内性能强大的离子色谱和ICPMS，可以提供高效简单的元素形态分离方法和jing准快速的元素信号采集技术。赛默飞iCAP RQ ICPMS与 IC进行联用，性能jue佳的AS19阴离子色谱柱发挥优势，采用梯度淋洗，可实现砷、铬、溴、碘4种元素11种形态同时分离，iCAP RQ ICPMS时间扫描tQuant模式具有多元素采集功能，采用氦气碰撞模式解决去除砷、铬、溴、碘元素多原子离子干扰，实现准确测试。实际应用：实际应用：水中的溴、铬、砷、碘的监测，为安全用水提供必要的ji术支持，具有广泛的检测需求。四种元素流动相、分析柱和检测方法会有所不同，分析流程耗时耗力。本实验采用同一个流动相条件，相同色谱柱在10min之内同时分析水质中As3+，As5+，DMA，MMA，AsC，AsB，BrO3-，Br-， IO3-, I-，Cr6+11种元素形态，大大提高分析效率。砷、铬、溴、碘4种元素11种形态分离图：（点击查看大图）5种市售瓶装饮用水及当地自来水检测结果：（点击查看大图）总结该方法具有简单、快速、稳定、检出限低等特点，完全满足标准限定和检测要求，为环境水质监测11种形态痕量分析提供快速高效的分析手段。如需合作转载本文，请文末留言。

仪器信息网讯 2021年4月16日，由中国医药生物技术协会药物分析技术分会主办，中国医学科学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室、中央民族大学生物成像与系统生物学研究中心、仪器信息网、上海鹿明生物科技有限公司、上海欧易生物科技有限公司协办的首届“生物成像与空间多组学”主题学术研讨会盛大开幕!开幕式由清华大学梁琼麟教授主持，会议主席中央民族大学副校长再帕尔阿不力孜教授致辞。　　清华大学梁琼麟教授主持开幕式　中央民族大学副校长再帕尔阿不力孜教授致辞　　再帕尔阿不力孜教授在致辞中表示，近年来，随着成像技术和组学技术的发展，尤其是数字化成像技术和生物信息学的引进，生物成像与空间组学技术优势互补，并逐渐交叉和融合，已经成为生命科学研究、发病机制阐释、分子病理诊断、药物靶点发现、药物药效与安全性评价等方面的重要工具。因此我们将举办“生物成像与空间多组学”主题研讨会，旨在聚焦生物成像技术和空间多组学的发展前沿与应用进展，从技术难点、数据分析到行业应用进行剖析，为相关人员提供更灵活的交流机会，促进合作。国家纳米科学中心陈春英研究员　　陈春英研究员做题为《纳米蛋白冠的化学生物学性质与功能同步辐射技术相关的成像分析技术和应用》的报告，生物体系呈现低含量、多组分、动态变化等特点，给生物体系纳米材料的分析带来很大的挑战。针对上述分析难题，陈春英研究团队以同步辐射等为基础，发展了高灵敏、高分辨、原位定量与定位分析方法：建立纳米材料与蛋白质、纳米材料与磷脂分子吸附结构的定量分析方法,发展单细胞水平的无损、三维高分辨、元素成像方法，用于观察单细胞内纳米材料空间分布和化学行为 发展原位化学分析方法，表征体内水平、生物微环境及细胞内纳米材料发生的化学反应。综上所述，同步辐射分析为纳米生物效应研究提供重要、强有力的定量分析与成像手段，有助于系统地揭示纳米材料与生物体作用的规律。中央民族大学副校长再帕尔阿不力孜教授　　再帕尔阿不力孜教授做题为《质谱成像技术及其空间分辨代谢组学研究与应用进展》的报告，重点介绍了基于再帕尔教授课题组自主研发的新型常压敞开式空气动力辅助离子化技术(AFADESI)发展的免标记、便捷、高灵敏、高覆盖的质谱分子成像方法及其空间分辨代谢组学研究进展 以及运用该技术与方法在体内药物原位表征、药效作用及毒性机制研究，肿瘤代谢、肿瘤标志物的发现以及病理分子诊断等应用研究中取得的新进展。香港浸会大学 蔡宗苇教授　　香港浸会大学蔡宗苇教授做题为《质谱成像和环境毒理研究》的报告，传统的环境毒理学采用生物和化学分析技术研究环境污染物在细胞、动物和人体样本中的毒性作用机制和代谢转化，缺乏针对生物样本异质性、生物标志物的空间分布特点的研究。而质谱成像技术可进行生物组织切片以及细胞样本的代谢物、蛋白、多肽等生物分子的原位分析，对样本中目标分子的组成、丰度和特异性分布进行全面、高通量的快速分析。现阶段，蔡宗苇课题组将组学研究和质谱成像技术相结合来研究环境污染物的毒性、迁移和转化等研究，也受到了广泛的关注。其团队还针对环境中的双酚类污染物，选取典型的双酚A(BPA)替代物双酚S(BPS)和双酚F(BPF)进行小鼠的暴露实验，并对肝脏和肾脏进行质谱成像分析。采用质谱成像技术发现，筛选的多种标志物在肾脏中具有组织特异性分布，与炎症的发生密切相关的脂质标志物分别在肾皮质区域、肾髓质区域和肾盂区域显著变化。这些重要的信息对于环境污染物诱导的各种疾病的检测分析具有十分重要的意义。清华大学 张四纯教授　　清华大学张四纯教授做题为《基于飞行时间二次离子质谱的原位可视化细胞分型》的报告。张教授课题组针对TOF-SIMS技术在细胞成像应用中面临的问题开展了研究工作，提出了基于TOF-SIMS检测和机器学习算法分析的细胞分型策略，解决了TOF-SIMS细胞成像分析中数据量庞大复杂、处理方法有限的问题，实现了基于细胞分子组成差异的组织原位可视化细胞分型。在此基础上，实现TOF-SIMS成像细胞分型技术在真实组织样品中的应用，发现了肝脏中央静脉周边分子异质性细胞。结合单细胞多组学分析，发现了人肝纤维化周边存在分子表型、转录组表达异质性肝细胞。中国科学院化学研究所 汪福意研究员　　中国科学院化学研究所汪福意研究员做题为《单细胞飞行时间二次离子质谱成像及应用》的报告，飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)是迄今为止能在纳米尺度实现固体样品原位化学成像的为数不多的技术之一，横向空间分辨率达80-100纳米。配合气体团簇离子剥离源，ToF-SIMS还可进行3D成像，纵向分辨率达2-5纳米。近年来汪福意研究员课题组发展基于ToF-SIMS的单细胞成像新方法，原位研究了金属抗肿瘤药物的细胞摄入和亚细胞分布。进一步地，结合基因编辑和生物正交技术，实现了单细胞水平上金属抗肿瘤药物和生物靶分子相互识别和相互作用的原位研究。　　中国医学科学院药物研究所 王晓良教授　　中国医学科学院药物研究所王晓良教授做题为《神经退行性疾病动物模型三维脑空间超微结构研究》的报告。王晓良教授团队以神经退行性疾病为靶点开展了相关的药理学基础研究，及新药评价和开发研究，已建立了一批与国际接轨的药效学评价新方法和新模型，并领导了多个创新药物的研发。报告中介绍了光学断层切片显微成像技术和组织透明化显微成像技术在研究脑病理改变和药物评价中可发挥重要做用。中国科学院化学研究所 聂宗秀研究员　　中国科学院化学研究所聂宗秀研究员做题为《纳米材料生物亚器官质谱成像研究》，纳米材料作为有保护药物小分子在血液循环中不被快速清除、克服生理屏障、特异性地在肿瘤区域蓄积等，成为药物载体研究的热点。传统的分析技术如：正电子发射断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)和荧光成像(FI)等，存在空间分辨率有限、贴标过程复杂、难以同时跟踪纳米载体和药物等问题。我们选择新型过渡金属二硫化物-MoS2纳米载药系统，使用激光脱附电离质谱成像(LDI MSI)方法，通过在生物组织内同时追踪纳米载体和药物的质谱信号，实现对体内药物释放行为的研究。LDI MSI的方法可以根据MoS2纳米片和其负载的抗癌药物阿霉素(DOX)在激光剥蚀下同时产生的质谱指纹峰来追踪纳米载体和药物在体内的分布，无需任何标签，且不受生物体内源性的分子干扰，通过原位监测纳米载体和药物的质谱指纹峰强度比值的变化得到定量测量，发现了在正常和肿瘤模型小鼠中，药物在组织间和组织内的释放呈现组织依赖性。比如：在肿瘤中的释放量最多，肝组织中的释放量最小。在将来的研究中，研究人员还将致力于开发更有效的质谱成像方法，将有望将该方法应用于已经进入临床的脂质体阿霉素的原位药物释放研究。首都医科大学附属北京佑安医院 陈德喜教授课题组成员　　首都医科大学附属北京佑安医院陈德喜教授课题组成员做题为《组织成像流式在新冠和肝脏疾病研究中的应用》的报告，传统的免疫荧光和免疫组化针对组织原位获取的细胞分类及蛋白质表达信息相对有限，陈教授团队利用组织成像流式可以在一个局部微环境中获得多达30个以上的蛋白质表达信号，用于分析疾病微环境中的细胞构成及基因表达差异改变，从而直观的认识疾病发生发展过程中微环境中的免疫特征细胞及各类组织细胞等变化特征，为临床治疗提供指导。鸥易生物 巴永兵博士　　巴永兵博士做题为《空间转录组测序方法及应用》的报告。　　与会嘉宾合影湖南大学 张晓兵教授　　湖南大学张晓兵教授做题为《固态发光探针与原位成像》的报告，原位成像检测细胞内生物分子具有非常重要的生物医学意义。然而，已有的荧光探针大多是基于水溶性荧光染料，与酶作用后产生的荧光信号分子会快速扩散远离酶的反应位点，因此很难捕获细胞内相关酶的原位信息。张晓兵教授团队利用具有分子内质子转移性质的HPQ化合物开发了固态发光荧光成像探针，用于蛋白水解酶活性的检测及原位成像研究，开发了新型适用于商业激光共聚焦显微镜的固态发光荧光染料HTPQ，并构建了酶荧光成像探针HTPQA，实现了活细胞内碱性磷酸酶活性的原位成像检测。针对细胞膜表面原位成像的特殊要求，开发出强疏水性、弱脂溶性荧光染料HYPQ，构建了刺激响应型探针，实现了细胞膜表面长时间成像，并利用肿瘤标志物Cathepsin B作为靶标，设计具有肿瘤长时间原位成像能力的近红外固态发光探针针HYPQ-B，用于长时间手术导航，指导肿瘤精准手术切除。鹿明生物科技有限公司 马晨菲博士　　鹿明生物科技有限公司马晨菲博士做题为《多组学技术在药物研发中的应用》的报告，现代药物研发流程包括新药发现、临床前研究和临床研究，每个阶段都面临着巨大挑战。无论是药效安全性评价、临床有效性评估，还 是药物机制研究，都离不开以蛋白质组学和代谢组学为核心的质谱组学。在研究过程中，多组学的联合分析也逐渐发挥了更大作用。报告从质谱组学介绍入手，阐述了在药靶和药物发掘、生物标志物发现、疾病分子分型和药物调控机制等方面的进展，有助于全面了解质谱组学在药物研发过程中起到的重要作用。中国科学院高能物理研究所 丰伟悦研究员　　中国科学院高能物理研究所丰伟悦研究员做题为《激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱技术元素成像分析及生物医学应用》的报告。金属元素与人体生命健康关系密切，人体内约三分之一的蛋白质为金属蛋白，其功能涉及酶催化、电子传递、内稳态调节、氧化应激、信号转导、基因调控等众多重要生物过程。人体内微量必需金属元素的失衡与许多重大疾病的发生发展密切相关。此外，大量的金属药物，包括金属抗癌药物，金属抗菌药物，MRI造影剂及具有优异物理化学性能的纳米金属药物等，在疾病的诊断和治疗中发挥着巨大的作用。基于激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)成像技术为上述生物医学的研究提供了在组织、细胞、分子水平上原位分析生物样品中微量元素与疾病、生物体内金属药物代谢等高灵敏度、高空间分辨率的分析方法。报告中介绍了本实验室应用LA-ICP-MS，同步辐射X-射线荧光，结合金属标记方法，对金属元素Fe，Cu，Zn等在阿尔兹海默氏症模型小鼠中随疾病发展的聚集特性及与A淀粉样蛋白沉积的相关性的成像研究 以及应用LA-ICP-MS揭示具有生物医学应用的金、银纳米材料在生物体内的分布、转运和清除过程。　　中国科学院上海药物研究所 刁星星研究员　　中国科学院上海药物研究所刁星星研究员做题为《放射性同位素标记在新药药物代谢研究中的应用及实例分析》的报告放射性药物代谢技术是国际制药行业公认的创新药物“物质平衡、组织分布、代谢物鉴定”等研究的“金标准”。美国FDA批准的新药，85%以上使用放射性标记技术来做药物代谢研究，而我国这一比例不到5%。 此技术的落后，严重制约了我国创新药物的发展。随着我国加入ICH，新药评价标准与美国FDA标准接轨 对放射性药物代谢技术的需求急剧上升。 放射性标记技术进行药物代谢研究优势明显：特异性强、应用范围广、精确反映代谢物的比例、灵敏度高等。 刁星星研究员2019年2月回国加入中科院上海药物所，独立建成放射性药物代谢平台，这是全国仅有的3个能提供放射性药物代谢技术服务单位中唯一的科研单位。有非常雄厚的基础科研做支撑，技术实力上，在国内处于绝对领先地位。 建成的放射性药物代谢平台，已经为我国药企近20个候选新药提供放射性药物代谢技术服务，帮助6个候选新药从II期临床推向III期临床，帮助10多个候选新药完成中国和美国的临床试验申请(IND)。讲通过多个国产创新药的实例，阐明放射性同位素标记在新药研发中的重要作用。放射性药物代谢技术是国际制药行业公认的创新药物“物质平衡、组织分布、代谢物鉴定”等研究的“金标准”。美国FDA批准的新药，85%以上使用放射性标记技术来做药物代谢研究，而我国这一比例不到5%。 此技术的落后，严重制约了我国创新药物的发展。随着我国加入ICH，新药评价标准与美国FDA标准接轨 对放射性药物代谢技术的需求急剧上升。放射性标记技术进行药物代谢研究优势明显：特异性强、应用范围广、精确反映代谢物的比例、灵敏度高等。 刁星星研究员2019年2月回国加入中科院上海药物所，独立建成放射性药物代谢平台，这是全国仅有的3个能提供放射性药物代谢技术服务单位中唯一的科研单位。有非常雄厚的基础科研做支撑，技术实力上，在国内处于绝对领先地位。 建成的放射性药物代谢平台，已经为我国药企近20个候选新药提供放射性药物代谢技术服务，帮助6个候选新药从II期临床推向III期临床，帮助10多个候选新药完成中国和美国的临床试验申请(IND)。讲通过多个国产创新药的实例，阐明放射性同位素标记在新药研发中的重要作用。　　美国10xGenomics公司应用专家 吴非　　美国10xGenomics公司应用专家吴非做题为《Visium空间多组学技术发展及应用》的报告。会议现场

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，防治生态环境污染，改善生态环境质量，规范固体废物中无机元素的测定方法，生态环境部新发布《固体废物 无机元素的测定 波长色散 X 射线荧光光谱法(HJ 1211—2021) 》，标准测定固体废物中 16 种无机元素和 7 种氧化物，标准在3月1日正式实施。 图 | 标准文件 起草单位是湖南省生态环境监测中心与湖南大学，岛津作为标准验证单位参与了标准的验证工作，新标准的正式实施后，固体废物的无机元素分析除了常规AA、ICPMS等原子光谱分析外，X射线荧光测定固体废物也有标准可依。在现行实施标准中，X射线荧光在土壤沉积物、环境空气、固体废物均有相应标准。（见下表） 现行X射线荧光光谱法标准 波长色散X射线荧光对于AA、ICPMS等仪器而言，最主要的是无需化学前处理，通过压片制样就可以分析。标准采用熔融玻璃片和粉末压片两种方式。熔融玻璃片法适用于污泥、污染土壤、粉煤灰、尾矿废石和冶炼炉渣等固体废物试样制备，而粉末压片法适用于污泥、污染土壤及粉煤灰固体废物试样制备。图 |左：熔融玻璃片制片；右：粉末压片制样 制样小技巧：1.保证制备样品的均匀性和一致性。使标准物质和待测样品的组成、粒度、制样条件等尽可能保持一致。这样才能进行准确的定性、定量分析。2.选择适宜的样品粒度，选用合适的制样方法。根据需要，将样品粉碎至符合分析要求的粒度。同时，尽管XRF分析通常可采用粉末压片法，但必要时应采用熔融玻璃片法制样，以基本消除粒度效应和矿物效应，保证足够的分析精密度和准确度。3.对于内聚力差、难以成团的样品（如粉煤灰），可以通过添加适当的黏结剂（如硼酸或微晶纤维素），增强样品的团聚性，使压片更均匀。 波长色散型X射线荧光光谱仪XRF-1800高稳定性--安全，低故障高灵敏度--元素Be~U,浓度ppm~%BG-FP法--可分析少量样品、高分子膜厚等250μm图像分析功能--元素分布成像分析 新标准的适用范围包括测定污泥、污染土壤、粉煤灰、尾矿废石和冶炼炉渣等固体废物，除新标准的规定的范围外，那么其他来源复杂的固危废如何分析呢? 新标准要求标样准确制样均匀，那么没有标样或难以前处理的固危废又如何分析呢？ 作为X射线荧光的另一种类，岛津的能量色散型X射线荧光(EDX)可以解决上述问题。固危废行业的快速定性分析，重金属及有害元素的筛选分析，主量或特定元素分析，岛津的EDX都可以应对。相对于波长色散X射线荧光，EDX无需对样品进行压片或熔片的前处理，快速筛选时无需标样，虽然轻元素的灵敏度较波长色散稍微低一些，但作为化学分析的有利辅助绰绰有余。 能量色散型X射线荧光光谱仪EDX系列EDX分析应用： 工业固废直接分析油泥直接分析本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

1.元素形态 　　元素的形态是指某一元素以不同的同位素组成、不同的电子组态或价态以及不同的分子结构等存在的特定形式。元素形态又分为物理形态和化学形态，其中物理形态是指元素在样品中的物理状态如溶解态、胶体和颗粒状等 化学形态是指元素以某种离子或分子的形式存在，其中包括元素的价态、结合态、聚合态及其结构等。一般意义上所说的元素形态泛指化学形态，元素形态不同于元素价态，同一元素的相同价态可能有多种形态，如价态为五的砷元素，其元素形态可分为无机态和多种有机态的砷形态。不同元素的主要常见形态如表1所示： 表1 不同元素的主要常见形态 元素名称 元素形态 As 三价无机砷（As(III)），五价无机砷（As(V)），一甲基砷（MMA(V)）, 二甲基砷（DMA(V)）,砷甜菜碱（AsB）, 砷胆碱（AsC）,砷糖（AsS）等 Hg 无机汞（Hg（II））, 一甲基汞（MeHg（I）），二甲基汞（(Me)2Hg） Cr 三价铬（Cr（III））, 六价铬（Cr（VI）） Se 四价硒（Se（IV）），六价硒（Se(VI)），硒代胱氨酸(SeCys)，硒代蛋氨酸(SeMet)，硒多糖，硒多肽，硒蛋白等 Pb 二价铅（Pb（II））, 三甲基铅（TriML）, 四乙基铅（TetrEL）等 Sn 二丁基锡（DBT）, 三丁基锡（TBT）等 　　元素的不同存在形态决定了其在环境和生命过程中表现出不同的行为 不同的元素形态由于具有不同的物理化学性质和生物活性，在环境和生命科学领域发挥着不同的作用。元素总量或者浓度的相关信息已经不能满足环境和生命科学研究的需要，有时候甚至会给出一些错误的信息。 　　甲基汞的毒性要远高于无机汞，并且具有极强的生物亲和力，同时无机汞易于在生物体内富集并转化为甲基汞。人们首次认识到甲基汞的危害是在1955年，在日本的Minamata，因孕妇食用遭受甲基汞污染的鱼类，造成22名新生儿严重的脑损伤。在1971-1972年，伊拉克发生了大面积的甲基汞中毒事件，其原因在于当地人食用了经过甲基汞处理过的小麦做成的面粉。 　　Cr(III)是维持生物体内葡萄糖平衡以及脂肪蛋白质代谢的必需元素之一，而Cr(VI)却对生物体具有很大的毒性和致癌作用,原因在于其更强的氧化性和化学活性及迁移性 砷是一种有毒元素，但是不同形态砷的毒性却差别比较大，一般无机态砷毒性比较大，三价砷的毒性要大于五价砷 而有机态的砷中，甲基砷的毒性要强于其他的有机态砷，砷甜菜碱、砷胆碱和砷糖等则基本上没有毒性 对汞、锡和铅等重金属元素来说，有机态的化合物的毒性要远远高于无机态。作为人体必须的元素，铁仅仅是在二价时才能被生物体吸收和利用，食品中的总铁并不能代表可吸收利用的有效铁 硒是人体必需的元素，但是吸收过量时会导致硒中毒，不同形态硒的生物可利用性和毒性也差别较大 铝的毒性也和其形态密切相关，自由态的铝离子、水化羟基化合物Al(OH)2+和Al(OH)2+等是致毒形态，多核羟基铝也具有一定的毒性，而铝的氟配合物以及有机态配合物则基本无毒。 　　根据传统分析方法所提供的元素总量的信息已经不能对某一元素的毒性、生物效应以及对环境的影响做出科学的评价，为此，分析工作者必须提供元素的不同存在形态的相关信息。元素形态具有多样性、易变性、迁移性等不同于常规分析对象的特点，因此其分析方法也成为一个崭新的研究领域，即“元素形态分析”。 　　2.元素形态分析 　　元素形态分析是分析科学领域中一个极其重要的研究方向，IUPAC将其定义为定量测定样品中一个或多个化学形态的过程。Lobinski将其定义为确定某一元素在样品中不同化学形态分布的过程 Caroli指出，形态分析为识别和定量检测对人体健康和环境有危害的不同形态的无机分析物 Hieftje则将获得相关目标分析物原子的氧化态、键合特征、电荷态及原子缔合体的过程定义为形态分析 Welz则认为所谓元素形态分析是指测定特定条件下不同化合物的氧化态或可溶态的过程。曾有人根据Tessier连续萃取法将土壤中元素形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态等五种，但这并不是严格意义上的形态分析，这一萃取过程并不能提供涉及分子结构和电荷状态的元素形态的详细信息。 　　在20世纪70年代末至80年代初，Van Loon和Suzuki分别在权威期刊Anal. Chem.和Anal. Biochem.上发表了元素形态分析领域的开创性的工作，将广大的分析工作者的研究重点转移至元素形态分析技术的开发上来。经过二十多年的发展，元素形态分析已经成为分析科学领域的一个重要分支，随着这一技术的不断发展，已经为环境科学、生命科学、临床医学、营养学、毒理学、农业科学等领域提供了越来越多的有用信息。 　　3.元素形态分析的技术特点 　　元素形态分析技术主要由样品采集、样品制备、分离/富集、定性/定量、分析报告等五部分组成。在整个形态分析过程中，样品制备过程是形态分析的关键环节，需要注意保持待测元素形态，同时避免污染，这使得样品制备过程较常规总量分析更加复杂和困难。因此，对操作人员提出了更高的要求，同时延长了前处理时间。此外，由于元素的某一形态，仅仅是元素总量的一部分，甚至是极少的一部分，因此对分析方法的灵敏度提出了更高的要求，只有高灵敏的检测技术才能满足元素形态分析的要求。此外，用于元素形态分析的标准物质和标准参考物还需要倚赖进口，在一定程度上影响了形态分析技术的推广。 　　4.元素形态分析方法 　　由于一种元素存在几种甚至是几十种元素形态，因此分析方法已不同于传统的总量分析。在前处理方法上需要保持元素的现有形态，因此也不能沿用传统的酸消解方法 在测定方法上，形态分析也远不同于传统的总量分析，对方法的检出能力和稳定性提出了更高的要求。 　　早期的形态分析方法一般采用差减法进行测定，通过控制某些测量条件，实现总量和某些元素形态的测量，然后通过差减的方法得到其它元素形态的含量信息。如通过测量总砷和三价砷，二者相减即可得到五价砷的浓度 如通过四价硒和总硒的测量，即可测得六价硒的含量。差减法相对比较简单，整个分析过程对实验条件的要求不高，但是该方法仅仅适用于元素形态较少的条件，且操作较为繁琐。 　　元素形态分析的通用方法是先对元素的各种形态/组态进行有效分离，然后再进行检测。近年来，人们在追求元素形态分析方法的高灵敏度、高选择性的同时，也一直在致力于提高分析过程的效率，缩短分析过程的时间，力图实现整个分析过程的自动化。传统的元素形态分析方法将元素形态的分离与测定分别进行，使得操作过程变得比较繁琐，同时在操作过程中可能会造成样品的损失以及元素形态的变化，对最终的测定结果产生比较大的影响。联用技术将高效的分离技术与高灵敏的检测技术有机结合，元素形态经过分离后通过在线“接口”直接进入检测器进行检测，这样灵敏度、准确度和分析过程的效率都得到很大提高。　　5.HPLC-ICPMS联用 　　自1983年第一台商品仪器问世以来，ICP-MS经过近20多年的发展，已经成为各行业用于元素分析和同位素分析最有力工具，具有极低的检出限(10-15～10-12量级)和极宽的线性范围(8～9个数量级)以及极强的多元素快速检测能力。由于检测的是质量/电荷比(m/z)，不存在光谱分析中的光谱干扰问题，但存在同量异位素、多原子分子离子以及多电荷离子的干扰问题，如40Ar35Cl干扰75As、40Ar40Ar干扰80Se、36Ar18O干扰54Fe的测定。 　　HPLC-ICP-MS联用技术已经成为分析化学中最热门的研究领域之一，已经被认为是目前最有效和最有发展前景的形态分析技术，已经得到了较为广泛的应用。但是ICP-MS对色谱分离中所普遍使用的高盐组分和高含量有机组分，如甲醇、乙腈等承受能力有限，大大限制了其在与色谱联用中的应用。此外，ICP-MS昂贵的价格、对操作人员的较高要求以及极高的运行和维护成本限制了ICP-MS在元素形态分析领域的广泛应用。中国经济相对不发达的现状，决定了HPLC-ICP-MS不可能在中国进行普及和推广。 　　6.HPLC-VG-AFS联用 　　原子荧光光谱仪是具有中国特色的分析仪器，它具有分析灵敏度高、线性范围宽、仪器结构简单、成本低廉、易于维护、光谱干扰及化学干扰少等独特优点。对于As、Hg、Se、Pb等元素的特征谱线均处于原子荧光最佳的检测波长范围，在采用了高效的蒸气发生进样技术后，具有其他分析手段无可比拟的检出能力，可以获得与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)相当的检出限和灵敏度。VG-AFS与色谱的联用技术的研究已经开展30多年，但由于缺乏理想的商品化仪器，一直没有太大的发展。随着近年来国内原子荧光技术的不断发展和完善，在各项性能上都得到了很大提高，已经具备了与色谱联用的条件。如果将原子荧光的高效检出能力与色谱的高效分离技术完美结合，就可以实现As、Hg、Se等元素的形态分析。 　　原子荧光采用的蒸气发生进样技术能够使待测组分与基体有效分离，因此具有极强的耐高盐组分和有机组分的能力，能够和任意的色谱分离条件相匹配。此外原子荧光还具有成本低廉和操作简单等优点，使得HPLC-VG-AFS联用技术应用于元素形态分析具有极大的发展前景，易于在各个行业推广和使用。 　　7.元素形态分析的必要性 　　砷作为常见的有毒有害元素，一直倍受人们关注。砷摄入过多可引起急性中毒，长期低剂量暴露可引起慢性砷中毒，诱发各种皮肤病并可导致肝肾功能受损，甚至导致癌症。砷的毒性与砷的赋存形态密切相关,不同形态的砷毒性相差甚远。在主要的砷化物中,亚砷酸盐和砷酸盐毒性大,而MMA和DMA毒性小, AsB和AsC则被认为没有毒性。亚砷酸盐、砷酸盐、MMA、DMA、AsB、AsC和AsS对实验小鼠的半数致死量(LD50)分别为14、20、700~1800、700~2600、10000、6500、8000mg/kg。GB 2762-2005《食品中污染物限量》中规定贝类及虾蟹类水产品(鲜重)的无机砷限量标准为0.5mg/Kg, 干重的限量标准为1 mg/Kg,。GB/T5009.11-2003提供了食品中总砷和无机砷的测量方法，为有毒的无机砷检测提供了技术手段。 　　近年来, 国内质检机构一直依据GB/T5009.11-2003来检测食品中的无机砷。继广西检出大量紫菜中无机砷超标以来, 国家工商局又报道了44.9%的紫菜、海带中无机砷超标,甚至引发了紫菜、海带能否安全食用的讨论。紫菜属海生植物型食品,其中砷主要是以AsS的形式存在,几乎不含无机砷。2004年在香港媒体上报道多次的鱼罐头事件，香港消费者委员会测试了市面上的48款吞拿鱼、沙甸鱼等鱼类罐头，发现当中的17种砷含量超标，引起规模超过5亿元的内地鱼罐头产业近年来一直不景气。 　　实际情况是，国内绝大多数海产品并未超标，只是目前的检测方法存在问题。我们以海带、紫菜类植物性海产品为例，加以详细说明。植物性海产品中,砷主要以砷糖(AsS)的形式存在，此外还含有少量的二甲基砷酸(DMA)。如果依照GB5009.11-2003的样品前处理方法，采用6mol/L的盐酸进行提取，则植物性海产品中的AsS会部分分解，转化为DMA，如图1所示。标准中所采用的原子荧光检测方法，是以蒸气发生化学反应作为基础的，其检测过程如下： 　　(1) 样品中的五价砷在进样前，首先被还原剂还原成三价无机砷 　　(2) 然后在进样后和KBH4反应，生成AsH3和H2 　　(3) AsH3经过气液分离后，在氩气和氢气的携带下，进入原子化器 　　(4) AsH3最终在Ar-H火焰中解离，生成砷原子。 　　(5) 砷原子受到特征谱线的辐照，其外层电子受到激发，跃迁至较高能级，在其返回至基态时，发出共振荧光 　　(6) 共振荧光被检测器所接收，经过前置放大后，转化为电信号，输出至控制软件中，进行定量计算。 　　由于DMA也会和KBH4反应，生成气态的As(CH3)2H, 而As(CH3)2H也会在Ar-H火焰中解离，生成砷原子，所以GB5009.11-2003的样品前处理方法造成的AsS分解所产生的DMA以及样品中原有的DMA均会被以无机砷的形式检出，得到“假阳性”的分析结果。因此，检出的大规模海带、紫菜中无机砷超标的结果是错误的，究其原因，主要在于其前处理方法使得以无毒有机砷存在的AsS被当成无机砷被检出。 　　对于GB5009.11-2003的标准方法，存在两个问题： 　　(1)样品前处理问题 　　6mol/L的盐酸使得紫菜、海带类样品中的AsS部分分解，其方法值得商榷。 　　(2) 检测方法的问题 　　由于采用蒸气发生-原子荧光检测方法，样品中的有机砷，如DMA和MMA也会生成氢化物，被误认为是无机砷被检出。因此，该方法对无机砷检测而言，不是特异性检测方法，部分有机砷形态也会同时干扰测量，造成结果偏高的现象。 　　因此，针对上述两个问题，只能采用高效液相色谱-原子荧光联用的方式加以解决，将所测量的砷形态经过色谱分离后，再检测，就不会存在上述问题。 　　北京金索坤公司生产的形态分析原子荧光光谱仪，是金索坤公司多年技术研究成果，专门针对元素形态分析需求设计的高端产品，内置了在线消解装置，配备了液相泵，并采用索坤的连续进样技术和液相泵无缝对接，实现对柱后流出液实时监测，连续采集数据，大大提高了形态分析原子荧光光谱仪的准确度。 　　不仅是形态分析原子荧光光谱仪，北京金索坤公司的SK系列原子荧光光谱仪还有预留联用接口，可与任何型号的液相色谱仪无缝对接，进行形态分析，更是以其卓越的稳定性和可以检测多种元素深受广大用户的青睐，索坤公司成功研制出新一代的原子荧光，其在保持了传统原子荧光设备的技术优点外，更具备了三大主要特点： 　　▲超高重复性指标 　　▲多达18种的测试元素 　　▲简便快捷的操作 　　实现以上三大特点，归功于2大核心技术彻底由理论化为生产，两大核心技术： 　　2010年11月通告的发明专利《连续流动进样氢化物发生系统》(专利号：ZL.200610113008.4) 　　《小火焰法原子化技术在无色散原子荧光上的应用》(专利号：03134241.8) 　　索坤公司经过了无数次的试验和研发改进，以及配套的十多个实用新型专利，才得以将原子荧光技术-中国为数不多的具有自主知识产权的分析仪器-更新换代，且填补了国际空白，为国家的仪器发展事业增砖添瓦! 　　应用了换代技术的产品性能，重复性将比现在的优越一倍，具体的数据正在提交权威机构检测中。索坤公司的新世代原子荧光光谱仪，分为三大产品系列： 　　▲企业系列---为企业量身定做，超高性价比： 　　SK-830 │SK-2003A │SK-2003AZ 　　▲质检系列---更多的可检测元素及强大功能： 　　SK-盛析│SK-锐析│SK-2002B│SK-2003│SK-2003AZ 　　▲科研系列---全面的重金属检测及形态分析： 　　SK-博析│ SK-典越

《RISE大招》前情回顾：与RISE之相遇、相知、相恋和相爱。本系列前几集讲述了RISE拉曼-电镜一体化系统在传统扫描电镜“心有余而力不足”的分析困境下一跃而出到它对于无机材料分析的武功路数：无机相鉴定、金属夹杂分析、结构和结晶度分析等等。（前三集链接：点击下列文字即可快速查看）。01 “我的前半生”结束了，后面的科研之路就靠它了！02 无机材料分析，RISE还有这些大招！03 《RISE大招》无机材料之结构分析和结晶度分析今天呢，主要给大家讲讲RISE对于无机材料中微量元素分析、取向分析和取向应力分析的解决方案。无机材料之微量元素分析在传统的电镜中，由于EDS的检出限为0.1%，所以对于一些微量元素的分析来说较为困难。尤其是要做微量元素或者差异很小的面分布来说，EDS往往不能满足我们的需要。虽然拉曼光谱并不能直接得到元素含量和分布分析，但是有时候微量元素的变化足以引起对应的特征拉曼峰的变化。此时便可利用拉曼光谱去进行微量元素的分析。 如下图，为某矿物试样。Nd元素含量较低，EDS无法通过Mapping将其分布准确的显示。 如果要点扫描，虽然单点数据可以比mapping更准确的测出Nd的含量，但是无法得到分布。如果要仔细分析，需要用户选择很多个测试点进行分析。但是这样得到的数据工作效率很低，数据整理困难，且准确性也难以评价。 而在RISE下则可以先进行拉曼面扫描，发现Nd元素对应的特征峰的积分强度随元素含量而有变化。元素Nd含量偏高的区域的拉曼光谱和红色接近，含量偏低的和蓝色谱图接近，所以根据谱图拟合后得到了根据Nd元素含量而得到的RISE图像。很快的可以找到Nd元素含量偏高或偏低的区域。根据RISE图像，我们还可以再去进行EDS分析，对含量偏高或偏低的区域做更精确的EDS定量分析。这比没有RISE图像仅根据SEM图像随机选点采集很多个数据点，再进行后期分析，无论是准确度还是效率上均要提高很多！无机材料之取向分析取向是晶体材料的重要基本参数，拉曼光谱虽然不能像EBSD一样直接进行晶面指数的分析，但是对于很多无机材料来说，取向不同其拉曼特征峰也会产生积分强度不同或者峰位有所偏移的情况。 如下图，试样为白铁矿晶体，主要成分为FeS2，结构属斜方双锥晶类，对称性较低。在RISE系统下，SEM图像获得了明显的ECC衬度，然后再进行拉曼光谱面扫描，发现不同晶粒的拉曼特征谱线有一定的变化，其峰的积分强度和峰的位置都随取向有一定的关系。进行谱线拟合后，得到了随取向变化的RISE图像。虽然我们不能得到每个晶粒的精确的取向，但是晶粒的分布及大小却可用非常清楚的从RISE图像获得。RISE不同于EBSD识别衍射花样，它另一个角度为分析晶粒提供了一定新的方法。 无机材料之取向应力分析应力测试也是无机材料分析的重要方面，目前微区应力分布测试主要手段是EBSD，通过测试取向差的分布来间接的反应的情况下。但是EBSD分析手段又有一定的局限性。 拉曼光谱也可以间接的反应应力的情况。如果存在压缩应力，特征峰会往高波数方向移动；反之，若存在拉伸应力，特征峰会向低波数方向移动。且应力越大，特征峰的位移越大。 RISE系统的拉曼成像能力非常强大，可以用特征谱线的位移来进行成像。如下图，对做过纳米压痕的单晶硅表面进行RISE成像。发现压痕中心区，特征峰往高波数方向移动，周边往低波数方向移动。根据此规律成像后，得到了纳米压痕区域，硅表面的压缩和拉伸应力分布图。 RISE七十二般武艺，招招新奇，但一招一式，每一个路数都为更好地帮助您的科研分析而生。除了应对传统扫描电镜分析能力薄弱的问题，RISE系统还切实突破并解决了传统意义上的电镜-拉曼联用系统的种种分析弊端，采用了扫描电镜-拉曼光谱一体化的硬件和软件设计，使得综合分析更加行之有效。《RISE大招》下集看点：说了这么多，是时候总结一下啦~Hahaha...关于TESCANTESCAN发源于全球最大的电镜制造基地-捷克Brno，是电子显微镜及聚焦离子束系统领域全球知名的跨国公司，有超过60年的电子显微镜研发和制造历史，是扫描电子显微镜与拉曼光谱仪联用技术、聚焦离子束与飞行时间质谱仪联用技术以及氙等离子聚焦离子束技术的开拓者，也是行业领域的技术领导者。↓ ↓ ↓ 观看RISE大招全系列，请戳：01 “我的前半生”结束了，后面的科研之路就靠它了！02 无机材料分析，RISE还有这些大招！03 《RISE大招》无机材料之结构分析和结晶度分析

Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., 确定细胞中金属元素的生物利用率的传统方法一般需对细胞进行酸消解，然后利用溶液进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行后续分析。这种方法的缺点是需要大量的细胞，并且只能为给定的细胞群体提供平均值1。众所周知，千人千面，不同群体以及同群体细胞的特异性在文献中也多有报道2。基于这个大前提，使用特定的分析方法对不同群或同群细胞进行逐序单个分析，获取与单个细胞特异性有关的大数据就尤其重要（见图1）。本文中介绍的单细胞-电感耦合等离子体质谱法（sc-ICP-MS）与之前介绍过的单颗粒ICP-MS（sp-ICP-MS）基本类似（微信公共号：粒粒皆信息：什么是单颗粒物ICP-MS质谱分析法?）。事实上，上述两种技术都依赖于相同的基本原理和icpTOF瞬时事件全谱多元素测量能力，从而可以获得由单一个体产生的微秒时间区间内的瞬时信号，例如单个纳米颗粒（NPs）或单个细胞。（译者注：这等同在拍一段有很多快速武术对打的电影场景，需要使用高速摄像机来捕捉每一个武打动作细节和变化，同时也不漏过颜色，声音等关键信息，这样才能最终呈现出高清120Hz的作品。） 单颗粒ICP-MS方法的基础概念和硬件构架3源于2003年Degueldre等发表的第一篇论文。在过去的二十年间，通过进样系统，数据采集硬件和数据处理专用软件的进一步发展和商业化，不断增加的科研文献见证了该技术领域的迅速成熟。在单颗粒ICP-MS上投入的研究和应用开发同样的也使单细胞ICP-MS分析受益。 在单细胞ICP-MS中，细胞悬浮液经超声波雾化后形成的液滴被带入ICP-MS等离子体中。细胞在等离子体中依次被汽化、原子化和最终离子化。每个细胞产生一个含有多种元素的离子云，在仪器上被检测为高于背景的时长几百微秒的单个信号峰。与单颗粒ICP-MS类似，记录到的尖峰频率与细胞数量浓度成正比，这些尖峰的强度则与细胞中该元素质量有关。这种技术已经成功的应用在测定海藻中的镁元素含量4，并进一步用于纳米颗粒物毒理学研究中评估细胞对纳米颗粒物的摄取情况5，6，7。 虽然单细胞ICP-MS的测量方法看起来很简单，但要获得真实可靠的数据，实施起来需要注重的细节很多。除了需要额外注意来自培养基的可能高背景信号和细胞在样品导入系统中的潜在破损，在单细胞研究中反复报道的一个主要瓶颈是细胞进样装置的低运输效率，这是因为与纳米颗粒物相比，细胞的尺寸更大，在传输过程中也更容易损失。事实上，传统的系统通常包括一个旋风式雾化室，是专为引入较小的溶液液滴而设计的，导致细胞传输效率低于10％。而用于单细胞导入的定制系统，包括改进的雾化器或全消耗喷雾室8，9，以及其他创新设计10，11，经过多年反复测试，已被验证可以高效传输单细胞进入ICP-MS。 另一个瓶颈在于质谱仪器质量分析器的性能：传统的ICP-MS仪器具有单四极杆或扇形场质量分析器，在进行单细胞分析时最多只能同时检测一到两种元素信息（只能拍黑白影片）。而在常见的单颗粒分析场景中，比如在纳米毒理学研究中，在试图量化纳米颗粒物（特征金属元素）和细胞（蛋白固有元素）的关联时，需要同时获得单细胞事件内多种元素浓度信息。为了获得微秒级事件信息全貌，快速且广谱分析的质量分析器，如飞行时间质量分析器等高精尖‘摄影器材’是必不可少的（译者注：例如，等同于可提供高清彩色120Hz影片给观众更加真实的IMAX观影体验）。图1：a）在对细胞进行酸消解后，通过传统的雾化法将溶液样品引入ICP-MS，并记录仪器获得的稳态信号。这种整体分析法对初始样品中所包含的数千个细胞获得一个平均值。然而这种实验是基于细胞是均匀的假设，而忽略了细胞具有多样性的事实。因此，少数细胞群（用绿色和紫色表示），在元素组成上虽与主类细胞有差异，却没有被体现在结果中，这完美的诠释了辛普森悖论。b）在单细胞ICP-MS方法中，将细胞悬浮液稀释后，在单位时间内仅有一个细胞个体被引入ICP-MS等离子体。每个细胞产生一个独立的离子云，作为信号峰被ICP-MS仪器记录。这种方法允许检测每一个单独的细胞，从而保证了细胞特异性信息的无损获取和保存。简单来说，在单细胞ICP-MS中，细胞是以个为单位进行分析的，可以根据它们不同的分析物含量识别出不同的群体，而不是仅仅产生一个平均值。icpTOF飞行时间质谱法 在飞行时间质谱法（TOF-MS）中，其基本原理是根据离子到达检测器前通过固定长度的飞行管的飞行时间来精确分辨离子。离子束在脉冲加速电压后具有相同的动能，但轻的离子会比重的离子获得更高的速率，进而更早到达检测器。测量所有离子的陆续到达时间可以得到一个连续时间谱，经过简单的校准和换算后可以得到一张全质谱谱图（一般6-280 Th）。TOF质量分析仪的主要优点是：对分析的元素及同位素的数量没有限制，而且全谱数据采集速度快（通常几十微秒就可以获得一张全元素谱图）。这样的快速全谱数据采集能力在处理单一实体（如单细胞）检测时尤其重要，因为单细胞产生的瞬时事件长度很短，一般在200-500微秒区间。 飞行时间技术在单细胞分析领域并不是一个新概念，最初是由Bandura在2009年提出的，其原型机12用于单个细胞的时间分辨分析13，从而为众所周知的 "质谱流式 "领域打开了大门。这项应用使用稳定的稀土金属同位素来标记细胞，从而允许通过其金属标记物来检测相应细胞14。除了展现了生物研究和药物筛选应用中的巨大潜力，质谱流式也被用于检测细菌细胞中的银纳米颗粒15。然而，由于质量检测范围有限（80 Da）和涉及染色的样品制备程序，质谱流式细胞技术无法检测许多固有元素。 与质谱流式不同的，如图2a) 所示的ICP-TOF (TOFWERK AG, 瑞士) 可以测量从质荷比6到280的全谱图16，从而可以覆盖轻质元素，如Na, Mg, P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn等。这些元素是活细胞的固有元素，它们的分布（也被称为细胞离子组17）可以作为细胞发育状态的指标18。例如，磷存在于核酸（DNA和RNA）中，也是ATP、CTP、GTP和UTP等能量化合物的重要成分。钠和钾在电信号的传输中起作用，而锌被不同的生物过程中的多种酶用作催化剂。由于ICP-TOF-MS的同时多元素检测能力，可以在多种元素的相关分析基础上进行指纹识别19。如图2b) 所示，镁、磷、锰、铁、铜和锌被鉴定为被分析藻类的本征指纹元素。不需要标记或染色，即可依据细胞的 "天然 "元素指纹来进行单细胞分析20,21。通过测量特定细胞类型的金属微量元素，则可以获得更细致的指纹信息。例如，海藻细胞富含镁等金属微量元素，镁是叶绿素的核心组成部分，对光合作用至关重要。因此，金属微量元素的组成可以作为一种独特的指纹来明确识别不同的细胞种类。通过测量单细胞的金属元素组分，可更好地了解由金属蛋白和金属酶调节的基本生物过程，从而解密细胞生命周期不同状态22。尽管细胞的生物化学并不完全反映在其离子组上，但通过监测其金属含量的变化，可以确定地获得对细胞状况和生物过程的更深入了解。 通过使用TOF质量分析仪作为检测器，可以动态系统地获得完整的质谱数据，从而可以对发现特定实体本身及其所处环境进行连续或高通量表征。因此在纳米毒理学背景下，人们可以很容易地确定纳米颗粒物是否与细胞相关联。图2：a) icpTOF仪器（TOFWERK AG, Thun,Switzerland）的示意图：在iCAP Q（Thermo Scientific, Bremen, Germany）的框架上搭配一套高分辨率飞行时间质量分析器。因此，ICP-TOF受益于与iCAP Q相同的ICP离子源、离子光学、碰撞/反应池技术和样品引入设备。b) 用48 µ s时间分辩率采集的淡水藻类细胞raphidocelis subcapitata的瞬时信号速率。c) 藻类细胞通常用于毒理学风险评估研究，这里在暴露于金纳米颗粒一段时间后进行分析，以调查其摄取情况。在ICP-TOF的全质量数范围内，可以根据检测细胞的本征元素指纹对细胞进行追踪，并能直接定量测量纳米颗粒物-细胞的关联。icpTOF单细胞分析应用实例 单一实体分析，与批量样品测量相比，能产生信号的质量相对有限，这对仪器灵敏度要求更高。下面的应用案例研究展示了icpTOF S2仪器（TOFWERK AG，瑞士）的性能指标：具有与单四极杆ICP-MS类似的高灵敏度，又可同时快速检测全谱信号，特别适合分析单一实体，如单细胞或纳米颗粒（NPs）等。随着工业和日常生活中纳米颗粒物的广泛使用，纳米安全和纳米毒理学在过去20年一直是深入研究的课题。纳米颗粒物的安全评估研究中的一个重要参数是其在细胞摄取的分析和量化。 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）具有高空间分辨率，它们经常被用于细胞内纳米颗粒物的分析23,24。尽管有令人印象深刻的成像能力，基于电子显微镜方法的一个主要缺点是对样品制备的繁琐要求。此外，由于没有额外的元素定量或自动图像分析，获得的图像是定性的且结果较难被解读25,26。如前所述，单细胞ICP-MS也可用于量化细胞对纳米颗粒物的摄取，根据观察到的信号峰的强度大小，提供与细胞相‘关联’的纳米颗粒数量的信息5,6。这类实验通常有以下三个明显的观察结果： 只检测到纳米颗粒物中的特征元素，表明溶液中存在纳米颗粒物 只检测到细胞固有元素而没有任何纳米颗粒物中的元素，表明细胞并没有与纳米颗粒物相关联 同时检测到细胞固有元素和纳米颗粒物中的元素，意味着两者有关联 根据观察到的相关联的纳米颗粒/细胞峰的频率和幅度，可以确定摄取了纳米颗粒物的细胞的百分比以及与每个藻类细胞相关的纳米颗粒数量的估计值。在理想的情况下，可以根据浓度和暴露时间动态地对海藻细胞和纳米颗粒数量的相关性的进行评估。 在本案例研究中，将海藻细胞暴露在BaSO4（NM-220）溶液中72小时，接着按照Merrifield等人提出的程序进行清洗5，去除未与细胞结合的纳米颗粒。在暴露后并在ISO8692藻类培养基中进行冲洗后27，样品中预计只包含与藻类细胞相关联的纳米颗粒物。随后，样品被储存在15毫升的试剂管中，用锡纸包裹，等待分析。 在使用四极杆ICP-MS进行单细胞的初始研究中，我们发现清洗后的细胞悬浮液中仍存在BaSO4纳米颗粒，如图3a所示。有学者认为未关联的纳米颗粒已经去除，而这些检测到的纳米颗粒是与海藻细胞相关联的。然而由于只测量了一种元素138Ba，并不能完全证实这一猜想。 我们使用单细胞ICP-TOF-MS（见图2a）重复了一个类似的实验。从图2b中我们可以知道被分析的藻类细胞的本征元素指纹，即只有同时检测到Mg、P、Mn和Fe等元素时才被认为检测到了藻类细胞。令人惊讶的是，即使暴露72小时后，BaSO4 纳米颗粒与水藻细胞的指纹信号没有显著关联（图3b）。可以看到，Ba仅与Mg和Fe的信号同时被检测到，而没有水藻的其他指纹信号同时出现。虽然缺失的元素信号强度有可能是低于仪器检测极限，但至少这说明检测到的元素与藻类细胞的本征元素指纹不一致。然而在检测到藻类细胞的指纹信号中，没有观测到Ba元素信号。综上所述，如果没有icpTOF瞬时多元素检测能力，在清洗后细胞悬浮液中检测到的纳米颗粒的Ba信号很容易被误解为是与藻类细胞相关联的颗粒物。图3：a）实验流程图。在样品暴露于纳米颗粒物72小时后，细胞被清洗以去除上清液中游离态的纳米颗粒物。b) 通过使用飞行时间质谱仪重复单细胞测量，可以跟踪细胞的元素指纹，以验证纳米颗粒物信号和细胞信号的是否同时出现。结果显示虽然纳米颗粒物和细胞没有直接关联，但Ba信号与Mg和Fe信号是一起出现的。 这些结果导致了对可能引发该现象的机制的讨论。一个合理的解释是海藻细胞通过释放胞外聚合物物质（EPS）来清除粘附在细胞表面的纳米颗粒物。EPS被认为是影响藻类细胞对纳米颗粒的生物利用率的关键因素28,29。EPS产量的增加可使藻类细胞主动脱落纳米颗粒，从而减轻摄取或吸附到细胞外部，而纳米颗粒仍然以被包含在EPS中的形式存在于溶液中。虽然缺乏关于这种行为的定量数据，但足以解释BaSO4纳米颗粒信号与Mg和Fe信号的契合。当然Fe与Ba信号的同时出现还可以被解释为溶解的Ba与ISO 8692培养基中的EDTA络合在了一起，而EDTA被添加在溶液中以保持Fe的生物可利用率。要回答这个问题，我们使用TEM观察到EPS聚集体中包裹有纳米颗粒（图4）。由于TEM局限于定性分析，再加上EPS结构微妙，这种包裹的确切机制和发生频率很难被量化。然而单细胞ICP-TOF-MS则可以直接对这一现象进行定量分析，而不需要对样品进行复杂的制备，同时还可以在较短的时间内分析更多的藻类细胞及EPS聚集体，提供更可靠的统计数据。此外，单细胞ICP-TOF-MS可以动态地从藻类悬浮液中不间断取样，评估这种清除行为的发生频率与样品浓度和时间的关系，进一步了解藻类细胞和纳米颗粒之间的相互作用。这种利用ICP-TOF研究动态摄取和清除行为的研究思路不仅限于藻类细胞，还可以扩展到纳米医学或纳米生物技术的其他类型细胞，如哺乳动物细胞或细菌。图4：一个藻类细胞（Raphidocelis subcapitata）的透射电子显微镜图像，该细胞之前暴露在银纳米颗粒物中，脱落的细胞外聚合物物质（EPS）含有银纳米颗粒。(由Louise H. S. Jensen和Sara N. Sø rensen提供）。 正如本研究强调的那样，尽管传统的四极杆质谱（sc-ICP-Q-MS）可以测量单细胞，但它最多只能同时测量一种或两种元素或同位素，所以即使检测到纳米颗粒信号也不能100%确定其与细胞直接关联。另外还需要TEM来确定颗粒物是否被藻类吸收在内部或简单附着在细胞外部。然而使用ICP-TOF-MS可以将被暴露在纳米颗粒物中藻类的离子组与对照藻类的离子组进行比较，从而评估它们的状况。这些信息对于从机理上理解海藻细胞与纳米颗粒物的相互作用非常有价值，并可以进一步促进开发以生理学为基础的纳米颗粒物风险评估工具。icpTOF结论与展望 单细胞ICP-TOF-MS是一个新兴的、令人兴奋且快速发展的研究领域。虽然尚需数年时间才能达到质谱流式技术在单细胞多参数分析方面的水平，但ICP-TOF-MS得益于灵敏度的提高和同时全谱检测能力，能够基于元素指纹检测未被标记的细胞，从而为新的实验设计创意提供可能性。例如，除了测量纳米颗粒物和细胞的相关性外，ICP-TOF-MS记录的多元素数据可用于评估细胞在纳米颗粒介导毒性影响下的不同状态。 除了液体样品引入方法之外，也可以使用激光剥蚀(LA)-ICP-TOF-MS进行单细胞分析30,31。通过将制备有细胞的载玻片放在样品台上并使用激光扫描，可以产生单个完整细胞层面上的元素分布二维图像，其中每个像素包含一个完整的全元素谱图。LA-ICP-TOF-MS成像的高空间分辨率对纳米毒理学研究特别有意义，因为它可以观察和定位纳米颗粒物在亚细胞结构中的聚集，以进一步了解和解释各种现象（如摄取、积累和释放纳米颗粒）。 此外，所生成的大量数据可以通过降维技术进行处理，如主成分分析（PCA）或机器学习工具，并提取与细胞状态和类型有关的信息，从而使细胞的分类变得更容易。这在质谱流式工作流程中是常见的处理方法。这项技术不仅限于纳米毒理学研究，还可以扩展到金属组学和细胞生物学中。无论如何，我们将继续努力改进飞行时间质谱ICP-TOF-MS技术，使其在更广阔的应用领域发挥作用。icpTOF致谢作者感谢Olga Meili和Aiga Mackevica校对本文并提供反馈。Lars M. Skjolding得到了PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing项目资助（760813）。感谢Louise Helene Sø gaard Jensen和Sara Nø rgaard Sø rensen允许使用图4中的TEM图像。最后特别感谢Robert Thomas邀请在Spectroscopy杂志中的 "原子视角专栏 "刊登此文。原文链接：Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., Single-Cell Analysis by Inductively Coupled Plasma–Time-of-Flight Mass Spectrometry to Quantify Algal Cell Interaction with Nanoparticles by Their Elemental Fingerprint, Spectroscopy, 2020, Volume 35, Issue 10, Pages 9–16https://www.spectroscopyonline.com/view/single-cell-analysis-by-inductively-coupled-plasma-time-of-flight-mass-spectrometry-to-quantify-algal-cell-interaction-with-nanoparticles-by-their-elemental-fingerprint （请点击左下角“阅读原文”跳转）本文由TOFWERK中国-南京拓服工坊科技编译，结论以英文原文为准。参考文献1 S. J. Altschuler and L. F. Wu, Cell, 2010, 141, 559–563.2 W. M. Elsasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1984, 81, 5126–5129.3 C. Degueldre and P. Y. Favarger, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 2003, 217, 137–142.4 K. S. Ho and W. T. Chan, J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1114–1122.5 R. C. Merrifield, C. Stephan and J. R. Lead, Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 2271–2277.6 F. Abdolahpur Monikh, B. Fryer, D. Arenas-Lago, M. G. Vijver, G. Krishna Darbha, E. Valsami-Jones and W. J. G. M. Peijnenburg, Environ. Sci. Technol. Lett., 2019, 6, 732–738.7 I. L. Hsiao, F. S. Bierkandt, P. Reichardt, A. Luch, Y. J. H

2008年3月28日在德国慕尼黑，服务科学，世界领先的赛默飞世尔科技发布最新消息，高性能EDXRF系统—Thermo Scientific推出的ARL QUANT，X采用了Thermo Scientific的UniQuant® XRF分析软件包。以高性能的光谱仪、无标样软件及其附件为主要特征的完全半敞开EDXRF（能量色散X射线荧光）系统，不仅满足中心实验室和分包实验室的分析需要，而且适用于环境监测、化工、采矿、鉴定、食品、电子、水泥和冶金行业。此外，仪器还配置了照相系统，用于样品成像，这种独特解决方案的仪器将于4月1日至4日在德国慕尼黑举办的2008仪器分析展示会B1大厅的Thermo Scientific展台105/204上与观众见面。 这项集成技术的设计理念是便于任何尺寸、形状和状态样品的快速定性、定量及非破坏性的元素分析。快速、准确地测量各种材料包括固体、粉状、液体和层状结构样品中主量、微量和痕量元素。 为了适用于ARL QUANT，X，经改进理论模型的赛默飞世尔UniQuant软件包使分析准确度得到大大地提高，UniQuant使用八个滤波器收集发射谱线，仪器激发每个样品从钠到铀的所有元素，以获得真实单值的结果。软件能够获取完整的光谱轮廓，校正所有可能的重叠和背景影响。此前，由于多重X射线激发条件和检测器的分辨率等因素的困扰，是难以实现的。 软件还能帮助分析人员确定样品的性质，例如，区域、高度或质量，这些特性往往会使分析结果产生奇特的效果，尤其是在样品中包含氢、碳、氮、氧等EDXRF不能分析的轻质元素团块的时候，各种可选报告级别和格式可为不同的用户提供清晰的结果。配备UniQuant的QUANT，X还具有预校准的功能，只需稍加培训操作者便可操作，不需昂贵的校准软件包。 QUANT，X还配有集成的实时样品监视摄像头，以便在分析前或分析中识别、隔离和对准非常小的特征和区域，因此可改善无标样分析的准确性。此外，抽真空、吹氦和惰性气体选项可在相当程度上改善固体、粉末和液体样品中轻元素的分析灵敏度。 用金属锌铸成的全真空室安装在经过表面处理的钢架上，该设计保证了仪器在整个服役期内的机械稳定性，而且非常便于搬运。这种交钥匙系统安装起来也十分容易，30分钟内即可使用。完全个性化并可在现场升级的仪器分析一个元素仅仅只需10-20秒，最大限度地节省了分析时间。 screen.width-300)this.width=screen.width-300" 欲进一步了解装有UniQuant的赛默飞世尔ARL QUANT，X解决方案，请参观2008年分析展示会B1厅赛默科技展台105/204、或打电话+49-6103-408-0，或给sales.china@thermofisher.com发邮件，或访问我们的网站：www.thermo.com/xray。 关于赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific，原“热电”公司) Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技）（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约33000人，在全球范围内服务超过350000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。Thermo Scientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。Fisher Scientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲了解更多信息，请登陆：http://www.thermofisher.com/ .