張新榮

(清華大學(xué)化學(xué)系，北京 100084)

張新榮：清華大學(xué)教授。一直從事分析測(cè)試的方法與技術(shù)研究，最近的研究聚焦在單細(xì)胞質(zhì)譜分析。研究成果曾獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、以及國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等。英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，美國(guó)化學(xué)會(huì)Analytical Chemistry執(zhí)行主編、Luminescence (Wiley)主編、國(guó)內(nèi)外十余種學(xué)術(shù)刊物編委，擔(dān)任中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、北京質(zhì)譜學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)等職務(wù)。

質(zhì)譜技術(shù)具有快速、高靈敏度、高通量和多組分同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域中蛋白質(zhì)、糖類、代謝小分子等的檢測(cè)。納米材料由于其特殊的物理化學(xué)特性，廣泛應(yīng)用到包括疾病診斷、癌癥治療、生物傳感、能量?jī)?chǔ)存等在內(nèi)的諸多領(lǐng)域，由此產(chǎn)生的潛在生物暴露影響和生物安全性的擔(dān)憂和討論始終存在。開(kāi)發(fā)實(shí)用有效的研究納米材料的亞器管分布及其與生物體之間相互作用的方法至關(guān)重要。

質(zhì)譜成像技術(shù)是近年來(lái)快速發(fā)展的一類用于研究生物組織中分子分布和含量變化的一種有效的技術(shù)手段，MALDI-MS是其中較為典型的技術(shù)。但MALDI成像通常需要基質(zhì)輔助解吸電離，適用于大分子質(zhì)量蛋白的檢測(cè)。2015年，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所聶宗秀研究組發(fā)展了一種免標(biāo)記的納米材料表面分子成像方法，將質(zhì)量信號(hào)窗口轉(zhuǎn)移到了小分子區(qū)域，研究了碳納米材料在生物亞器官水平分布的質(zhì)譜成像[1]。2018年，該研究組進(jìn)一步利用納米材料的基質(zhì)效應(yīng)，即可有效吸收紫外光并促進(jìn)小分子的解吸電離，同時(shí)獲得了納米載體及負(fù)載藥物在組織中分布的質(zhì)譜成像，并實(shí)現(xiàn)了藥物原位釋放的定量分析[2]。

大氣顆粒物，特別PM2.5的環(huán)境污染以及由此引起的健康效應(yīng)是目前公眾關(guān)注的問(wèn)題。生物質(zhì)或化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)生的煙塵、黑碳和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒等碳質(zhì)氣溶膠是PM2.5等復(fù)雜大氣顆粒物的重要組成部分。這些大氣顆粒物通常由無(wú)機(jī)碳(EC)內(nèi)核和多環(huán)芳烴的有機(jī)碳(OC)包覆而成，追蹤真實(shí)的氣溶膠粒子多種成分的體內(nèi)行為至關(guān)重要。然而，由于其復(fù)雜性，現(xiàn)有方法難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜成像。

最近，該研究組在前期工作的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了碳質(zhì)氣溶膠的多組分質(zhì)譜成像研究，獲得了碳質(zhì)氣溶膠中EC和OC的分布差異。定量結(jié)果顯示，OC在肺實(shí)質(zhì)中釋放更多，且能夠比EC更快地被肺部清除，原位肺癌模型的結(jié)果顯示，OC比EC能夠更加深入地進(jìn)入到癌組織區(qū)域。此外，他們還對(duì)肺外器官中EC和OC的特異分布進(jìn)行了定量分析，并在原位肝癌模型中也觀察到了與肺部相似的結(jié)果[3]?？梢灶A(yù)見(jiàn)，基于這一技術(shù)原理，我們可利用質(zhì)譜成像對(duì)更多納米體系的組織分布進(jìn)行研究，從而解答納米顆粒在體內(nèi)行為與相互作用等重大科學(xué)問(wèn)題。