研究方向

实验室以“谱学分析与仪器”为核心,坚持开展分析化学基础理论和应用基础的系统研究,瞄准谱学分析灵敏度、选择性和时空分辨问题,建立和发展分析科学特别是谱学分析的原理和方法体系,催生新仪器的开发和新技术的集成,并为新技术、新仪器发展提供科学基础和技术支撑,进而解决重大分析科学问题。

实验室的主要研究方向包括:(1)光谱质谱分析、(2)微纳尺度分析、(3)多模成像分析和(4)创新仪器与装置。

(1)光谱质谱分析

发挥实验室的传统优势,将原子光谱、分子光谱、质谱技术集成,多层次、多角度研究分析对象。

在原子光谱领域,开展元素形态分析、金属组学、定量蛋白质组学和细胞组学研究等研究工作。同时,注重原子光谱基础理论研究与相关仪器装置构建相结合,研制出系列新型原子光谱重要部件以及多维分离-原子光谱质谱联用平台,为新型检测方法学的建立提供基础。此外,着力发展海洋环境和生命复杂体系中关键痕量元素和生物活性分子的多维分离、含量测定和结构鉴定方法学,推动金属组学和定量蛋白质组学研究;为阐明痕量元素和活性分子在环境和生命体系中的迁移转化/代谢规律、致毒/营养机制、疾病的早期诊断提供准确信息。

在分子光谱领域,通过构建新型探针,并结合时间/空间分辨荧光成像分析、单光子荧光检测以及荧光相关光谱等技术,发展更高灵敏度和时空分辨率的检测/传感方法学;重点针对具有重要的环境和生命科学意义的物种设计构筑新型探针和传感体系,开展深入系统的前沿基础课题研究。同时,发展高灵敏度、高选择性、多功能和生物相容的新型分子荧光探针和传感体系,探索分子识别和光化学传感新机理,研究分子探针的靶向功能化、定点标记和原位再生化方法学,以期应用于复杂生命体系中生物分子的定量、迁移转化、代谢和相互作用研究。

在质谱领域,注重基础理论研究和仪器研制相结合,发展新型离子化方式和无标样质谱定量分析技术,构建多维分离-质谱联用检测平台,结合新型“元素标记”质谱探针技术,发展复杂生命体系中的定量蛋白质组学研究。同时,进一步与原子光谱和分子光谱结合,共同推动金属组学、蛋白质组学和细胞组学研究。

此外,在核磁共振、拉曼光谱以及圆二色谱等领域,通过人才的整合和引进,开展前沿、特色的研究工作,进一步丰富“光谱质谱分析”方向的研究内容,使之成为未来推动厦门大学分析化学学科发展的重要力量。

(2)微纳尺度分析

生命体系的复杂性对生命分析方法和技术提出了更高的要求。特别是随着个人基因组学的完成和个性化医学的进步,高灵敏、高通量、高选择性以及便携式将成为诊断、分析和检测的基本要求。纳米生物与微流控技术等新兴领域的发展将为生命分析和个体化医学诊断提供重要支撑。

实验室瞄准微纳尺度生物分析国际发展前沿,围绕合成生物学、系统生物学、代谢组学、个体化医疗、重大疾病诊断及治疗等重要科学问题,开展纳米生物分析、微纳流控芯片、复杂体系生物分析,发展单分子/单细胞操控技术,为多组分、高灵敏、高选择性、高通量的生化分析及临床分子诊断提供有效的技术和装置。

围绕复杂生物体系的分离难题,开展新型微纳分离介质与策略的基础研究,提高现有分离技术的选择性和效率。同时,发展多维分离和高效微纳接口技术,强化多维色谱/电泳与光谱/质谱检测技术的集成,实现复杂体系中目标分析物的高分辨、高灵敏准确测定,为进一步开展元素形态分析、金属组学和定量蛋白质组学以及复杂环境和生物体系中持久性有毒物质的环境行为和生物效应研究提供硬件支撑。

(3)多模成像分析

结合实验室多年来在荧光光谱、拉曼光谱、质谱及其成像技术方面的研究积累,模块化集成拉曼、荧光、质谱成像和可调激发模式,研制高灵敏度、高时空分辨的光学一体化多模成像系统,开展电化学界面、生物分子和细胞或生物组织界面的多模成像研究。同时,深入系统研究信号灵敏度的提升、信号可靠性与各种成像技术系统的偶联,实现成像系统间各模式的优势互补,从多角度、多层次提高分析结果的可靠性。此外,发展飞秒和频光谱技术,并与其它成像模式进一步集成,用于固-气和固-液界面分子在表面吸附、反应、自组装过程的结构特性研究。进一步发展质谱、核磁等成像新方法新技术,应用于材料、细胞和生物组织界面多模成像。

(4)创新仪器与装置

实验室始终保持仪器研制的传统优势,从高灵敏度、高选择性、实时原位、全息化、高通量、微型化等角度,不断探索新的原理和方法,在创新分析仪器和装置研制方面取得了显著进展。实验室尤其注重商品化仪器上无法实现的具有快速、无损、高灵敏、高时空分辨优势的前沿创新仪器与装置的研制和开发,并在此基础上进一步扩展研究对象的范围,发现新现象新规律,提升创新能力。目前,实验室研制的仪器与装置包括:激光光谱系统、针尖增强拉曼光谱仪、激光溅射电离飞行时间质谱仪、瞬短脉冲辉光放电离子源-飞行时间质谱仪、高分辨率电喷雾飞行时间质谱仪、多功能同步荧光光谱仪、单分子流式检测仪、便携式液相色谱仪、石油多功能荧光光谱仪、PCD-1型高性能智能化离子色谱仪、便携式色谱仪、BOD工程样机、表面等离子体耦合定向发射荧光检测装置等。

实验室明确具体的研究方向直接针对国家战略发展领域密切关注的重大分析科学问题,符合“国家中长期科学和技术发展规划纲要”发展的整体目标。所凝炼的光谱质谱分析、微纳尺度分析、多模成像分析和创新仪器与装置4个研究方向充分体现了实验室在国内外分析科学领域的学术地位和显著影响力,尤其在创新谱学分析方法和仪器装置研制方面优势显著。