【活动回顾】PerkinElmer80年公益讲座暨第五十期CKC开放日——原子光谱在生命科学、形态分析等领域的应用

2017年12月1日，PerkinElmer 80周年公益讲座暨2017年最后一期公益讲座在PerkinElmer 北京客户体验中心（CKC）举办。中国仪器仪表学会分析仪器分会联合PerkinElmer特别邀请到了北京大学医学部生命元素组学实验室教授王京宇和北京市疾病预防控制中心中心实验室副主任刘丽萍，他们就原子光谱在卫生食品检测、生命科学等方面的应用进行了介绍。本次活动吸引了来自北京周边的科研院所、高校、实验室等单位的30余人参与。

珀金埃尔默亚太区市场部高级经理刘肖主持了本次公益活动。刘肖对参会人员的到来表示欢迎，并介绍了此次讲座的老师。

北京大学医学部生命元素组学实验室教授王京宇带来的报告是《原子光谱技术与生命科学研究》，报告介绍了其所从事的原子光谱在生命科学领域的相关研究进展等。

大学毕业之后，1981年王京宇第一次接触无机元素分析，进行了金属镍中痕量锌的AAS分析；1982年，开始接触微量元素分析及其在医学领域的应用；1991年，在国外做博士后期间，接触到微量元素在生物化学领域中的作用；2001年提出生命元素总谱概念；2005年成立北京大学医学部生命元素组学实验室。通过30余年的微量元素相关研究工作，王京宇认为，和分子、蛋白质、细胞、器官一样，微量元素在生命体中具有其独特的、无可取代的规律和作用。

生命元素组——生命体中具有生物学意义的、以各种形态存在的所有无机元素的集合。元素形态——元素在生命体（物种、器官、组织、细胞等）中的存在形式：生物大分子（诸如金属蛋白、金属酶等）、有机小分子（例如金属化合物、络合物等）、游离离子及其价态；研究范畴——生命体中无机元素的种类、浓度、分布、比例、价态、形态及相应的生物学功能，元素组与其他组（例如：基因、蛋白、代谢组）之间的关系。王京宇2001年提出的生命元素总谱概念，已经包括了元素形态的内容，但并没有将其上升到“组学”的高度。2002年，日本诺贝尔奖获得者提出了金属组学的概念，其本质内容与生命元素总谱一致。王京宇将组学的概念借鉴过来，正式提出了“生命元素组学”。ICP-MS（OES）及其联用技术是以元素组学为基础的生命科学研究不可或缺的重要手段。

报告指出，ICP-MS（OES）的横空出世给生命科学研究带来了机遇。ICP-MS（OES）可以测定地球上几乎所有元素，可用于多元素同时测定，探索生命体内元素之间的交互作用；极低的检出限，较好的重现性，可以用来探索细胞内以及与蛋白质结合的痕量元素；可分析稳定性同位素，通过“指纹比对”开展溯源分析；可与其他分离技术联用，进行形态分析。ICP-MS已成为生命科学研究不可或缺的分析工具，金属组学（生命元素组学）应运而生。

报告以肺癌及其癌旁组织中55种元素的定量分析为例，介绍了ICP-MS为多元素同时分析带来的机遇。研究结果显示，肺癌及其癌旁组织中元素具有组织“特异性”，组织有序性。王京宇团队还进行了食道癌、精神分裂症、儿童孤独症、抑郁症、肝癌、肝豆以及毒品产地鉴别等的多元素分析。报告还介绍了生命体内痕量元素分析，简单、经济地开展溯源研究，形态及成像分析。

微量元素于生命科学研究时所面临的挑战有：所获结果无法排除环境暴露（饮食、大气）的影响；所获元素分析结果缺乏特异性；深入研究一个元素与特定蛋白质的相互作用或者细胞内外的离子通道时，元素浓度设置的合理性。这些因素可以通过设置对照组，寻找“环境无关生物标志物”，人为创建全同生存环境等方式解决。

北京市疾病预防控制中心中心实验室副主任刘丽萍带来的报告是《卫生检验中涉及的原子光谱相关标准介绍》。报告指出，常用的元素分析方法有：原子吸收光谱法（火焰原子吸收法AAS、石墨炉原子吸收法GFAAS），原子荧光法AFS，电感耦合等离子体发射光谱ICP-AES，电感耦合等离子体质谱ICP-MS，以及同位素稀释质谱技术IDMS。报告主要从饮用水、食品、生物样品3方面介绍了元素分析的应用。

饮用水的毒理指标检测涉及到原子光谱的有砷、镉、铬、铅、汞、硒6个元素，一般化学指标有铝、铁、锰、铜、锌5个元素，水质非常规指标有锑、钡、铍、硼、钼、镍、银、铊、钴、钛、钒、钠、锡13个元素。“电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定饮用水中31种元素的方法”收录于《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750-2006）中，2007年7月1日在全国推广应用。这31种元素为：银、铝、砷、硼、钡、铍、钙、镉、钴、铬、铜、铁、钾、锂、镁、锰、钼、钠、镍、铅、锑、硒、锶、锡、钍、铊、钛、铀、钒、锌、汞。

铬在自然界中主要以三价和六价的形式存在，其中三价铬是人体必需的微量元素，但是摄入过量也可能引起健康损害；六价铬的危害比三价强100倍，且易被人体吸收，在体内蓄积产生毒害作用，对人类和环境产生持久危害性。GB5749-2006规定六价铬的最大允许浓度为0.05mg/L。GB/T 5750.6-2006中六价铬的测定方法为二苯碳酰二肼分光光度法，该方法操作步骤繁琐，物理化学干扰较多。ICP-MS与离子色谱（IC）/液相色谱（HPLC）联用技术具有灵敏度高、线性范围宽、选择性好等优点，在环境和食品分析中得到了广泛的应用。可用于水中三甲铬、六价铬的含量测定。电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定水中碘含量已通过国家标准委员会环境标委会会审，正待发布。

食品中元素分析的需求主要有3方面：营养需求，微量元素包括铁、锌、硒、铜、钼、铬、碘等；食品安全、食物中毒，有害元素铅、砷、汞、镉、铍等；元素形态分析。其中，元素形态分析的需求呈现越来越大的趋势。汞元素在水产品中需要检测的是毒性更大的甲基汞，现行标准GB5009.17-2014使用的方法是LC-AFS，取消了GC和冷原子吸收方法。标准正待修订，修订的标准中将增加测汞仪的方法，该方法无需前处理，可直接进样。砷元素在稻谷/水产/水产品及其调味品/婴幼儿辅食中需检测的是无机砷，毒性更大。GB5009.11-2014标准将ICP-MS作为第一法，AFS为第二法。富硒食品的相关标准方法中，HPLC-AFS以及HPLC-ICP-MS方法可以区分四价硒和六价硒。

报告还介绍了食品中锡、镍、铬、碘、铜测定的方法标准变化，以及卫生行业标准中尿中砷的形态化合物测定等方法。

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