莊乾坤教授談分析化學發展與創新研究

　　2013年11月23日-25日，由中國質譜學會無機質譜、同位素質譜和儀器與教育業委員會聯合承辦，江蘇天瑞儀器協辦的2013年全國無機及同位素質譜學學術會議在江蘇昆山隆重召開，來自全國高等學校，科研機構和企業的200余位從事質譜工作的專家學者參加了大會。大會開幕式當天，邀請到國家自然科學基金委化學部莊乾坤教授帶來題為《淺談分析化學發展與創新研究》的大會報告。報告中，莊教授針對分析化學的發展現狀、發展規劃以及申請項目內容進行了詳細闡述。

國家自然科學基金委化學部  莊乾坤教授

　　莊教授首先從中國國情切入主題，分析化學隨著社會的發展變得越來越重要，其中質譜一直是我們研究的重點，無論是在公共安全分析、環境還是食品安全、人類健康等領域質譜都起著重要作用。莊教授展示了中國學者在美國分析化學刊物（Anal Chem）上發表的文章數據統計，從2005年開始，我們國家發表的文章僅有20~40篇，只占總文章數目的2%-4%。而自從2006年國家投入增加后，我們國內學者科研水平快速增長，2012年在Anal Chem上發表文章已有222篇，增長速度非常快，最高占到了總文章數目的17%，僅次于美國。正是如此我們也贏得了國際上的重視，于是第一屆中美雙邊分析化學研討會（US-China Analytical Chemistry Workshop）于2010年10月份在美國普渡大學成功舉行，雙方共有52位科學家參加了會議，其中美方34位，中方15位，ACS及媒體代表3人，通過這次研討會的交流，美國的學者對中國的分析化學發展給予了充分的肯定，也重新認識并了解了中國的分析化學，正式因為第一屆會議的成功舉辦，第二屆中美研討會也于2012年在清華大學成功舉辦，共有89位科學家參加了討論交流。

　　莊教授介紹美國分析化學雜志（Analytical Chemistry，AC）在2013年前從來沒有一個中國人當編委，但自從我們無論是在文章還是研討會方面都取得了很大進展后，2013年3月份開始張新榮教授成為AC雜志有史以來的首位來自中國的副主編，另外北京大學劉虎威教授、中科院大連化物所鄒漢法研究員、廈門大學田中群院士從2013年1月起開始擔任AC編委，這是其他國家沒有的。而在今年在BCEIA中，AC雜志主編在交流會中也認識到中國分析化學發展的快速，于是決定于2014年1月份開始再增加了2個編委分別是陳洪淵教授和張玉奎教授，AC雜志的這些決定也充分說明了我們國內分析領域發展之迅速。莊教授還特意介紹2013年網上投票選舉全球影響最大的分析化學科學家前100名中，大陸有陳義、江桂斌、許國旺、張玉奎、鄒漢法五位專家入選，且都屬于質譜和色譜領域，由此看來我們質譜的影響越來越大。質譜因其應用面廣，影響力大，所以需要我們去加大發展。

　　莊教授總結分析化學的十年發展史時說我們分析化學和化學這十年（2001-2010）的發展狀況是一致的，總結如下：

　　1、中國是目前全球發表論文數量第一的大國，2011年論文產量首次超過美國，達到3572篇；

　　2、SCI論文數據位居第二位，2001-2005年中國SCI論文占世界份額10.38%，2006-2010年發展至17.37%；

　　3、十年間篇均引文，2007年前都低于世界平均水平，2008年（5.49）達到世界平均水平（5.5），2009年（2.99）略高于世界平均水平（2.72），由此也說明我們國內論文的質量確實處在比較低的水平，因此2012年開始我們也在調整思路，不再追求文章數量，更關注文章的質量與檔次。

　　談到分析化學未來的發展時，莊教授說到第一要有目標，我們的目標就是 “3S+2A”：sensitivity，selectivity和speediness以及accuracy，automatics；其次研究思路也要調整，以前都是局限在沒目標的做一個方法，找個對象試一試，而過幾天再換個對象去發篇文章，結果沒有任何意義可言，因此1）我們需要瞄準一個科學問題，譬如若要測水里的鉛則毫無意義，而若要測細胞中的鉛就是一個非常前沿的課題；莊教授強調選科學問題的時候一定要選一個重要的問題；2）圍繞所選定的科學問題步步深入，開展一系列工作，不要橫著走，要往下走。第二，創新點與思路，莊教授說我們化學中學到的所有方法光、電、核磁、質譜等，所有的概念都是從物理中來的，特別是光，因此，我們一定要學習物理，把物理新概念和新技術盡快變成我們的方法，其次分析儀器與裝置，近年來國家對儀器研究特別重視，這方面的關鍵就是要創新，第三個就是瞄準重大科學問題。

　　為了更好的闡釋上述思路，莊教授特地舉了成像分析的例子來說明，目前成像的方法有：放射成像（PET）技術、熒光、拉曼、紅外、質譜成像。PET 成像和熒光成像這兩種方法雖然很好，尤其是熒光成像，目前是靈敏度最高的成像，其空間分辨率達到了約10nm的水平，但是它們都有一個缺點：需要標記，不適用于鑒別未知的功能分子（如疾病標志物、新藥研究中的未知代謝成分等），但是如果要標記的話就可能會影響到生物分子的天然特性，從而可能導致很多數據不準，面對這一問題科學家也在思考改進的方法。而紅外和拉曼則不用標記，但其最大的缺點就是靈敏度太低，看不到單細胞，這也是這兩種方法的缺陷，其中中群教授和謝曉亮教授在這方面有著很大的突破，同時也存在一些不足，田中群教授需要一個納米顆粒的涂層，而謝曉亮需要非常復雜的一個儀器，這些都不是輕易可以做到的。質譜成像目前來說是比較理想的成像技術，其前景是非常好的，2008年美國普渡大學Cooks教授提出一種常壓敞開式的質譜成像技術，稱為電噴霧解吸電離質譜（DESI-MS）技術，該技術可在簡單樣品預處理的情況下對生物組織成像，甚至獲得指紋的圖像。莊教授還介紹了目前成像領域做的比較好的專家，有王增波教授、哈佛大學的莊小葳教授、南京大學的陶農建教授、北大的謝曉亮教授，莊教授說到一個新的方法的提出、一個新的靈敏度的實現，就能發一篇science，莊教授能夠一年發2篇science，可見創新的工作和文章的發表是非常有關的。

　　關于分析測試的的基礎研究，莊教授認為以前分析測試不能做基礎研究，主要因為首先儀器太差，其次人員沒經過訓練，而目前完全不同，各個測試單位的儀器都是一流的，人員大多都是從國外回來的博士后，我們有著足夠的人力和物力來從事基礎研究，沒有基礎研究便沒有分析測試；另外分析測試中要有很多創新的研究，新方法的建立，包括儀器的改造等等。

　　 接下來莊教授談到如何評價申請項目的幾點原則分別為：1）申請項目的學術價值；2）申請項目能產生哪些廣泛的影響；3）申請人的研究基礎如何。莊教授在報告中特別提到：國家投入這幾年發展的非常快，規模很大，特別是從2011年國家設立重大儀器專項，給科學儀器的創新研究提供了時機。儀器專項分為三個檔次，分別為重大儀器專項（5/年）包括了1000萬和3000萬以上的項目，以及2/年的300萬的自由申請儀器專項項目。對儀器研制創新基金委是這樣定位的：針對一個科學問題設計一種目前國際上沒有的一種儀器裝置，沒有這個裝置，這個科學問題就解決不了，如果一旦成功便可產業化這就是國際上一流的。

　　莊教授還舉例了一些項目的資助側重點，比如：面上項目資助重點是全面協調可持續，并強調創新，平均資助額度是80萬人民幣；重點項目的平均資助額度是200-400萬元，主要為鼓勵學科前沿方向發展；重大項目的平均資助額度達到2000萬，強調的是集成，并力爭出重大成果；杰出青年的平均資助額度是200萬，目標是培養學科帶頭人；優秀青年則為了培養有發展潛力的青年人才，平均資助額度為100萬；以及國際合作與重大研究計劃項目。