2019年8月16日,第十四屆全國化學傳感器學術會議(14th SCCS)于山西大同大學隆重召開。本次會議以“創新時代的化學生物傳感技術,旨在促進本領域新理論和新技術的交流”為主題,吸引了業界600多位代表參加,參會人數再創新高。當日上午舉行了隆重的開幕式(詳見報道:全國化學傳感器學術會議開幕 俞汝勤、陳洪淵兩位院士獲終身成就獎),隨后安排了4個大會特邀報道;下午,四個分會場分別安排了40個報告;青年論壇18個報告同樣精彩。寧夏傳感器帶大家看看。
“化學傳感器專業委員會” 成立35周年,也是它的前身---“全國離子選擇電極協作組”成立40周年之年,第十四屆全國化學傳感器學術會議,顯然具有特別的歷史意義和紀念意義。也許是天意,本屆會議在大同市、由大同大學承辦;不約而“大同”,湖南大學俞汝勤院士、南京大學陳洪淵院士共同選擇了“智能+傳感器”,分別從不同的角度研究探討了“智能”與“傳感器”之間的關系,高屋建瓴地揭示傳感器同一個前行的方向——“智能+傳感器”。
俞汝勤院士作《“人工智能+X”模式助推化學傳感器與計量(信息)學研究范式轉換芻議》報告。近年來,國務院、教育部先后印發了《新一代人工智能發展規劃》(2017)、《高等學校人工智能創新行動計劃》(2018)等發展規劃。俞汝勤在報告中說到:“國家對一些新技術如人工智能如此重視,它正引發可產生鏈式反應的科學突破、催生一批顛覆性技術,引領新一輪科技革命和產業變革。我想談一談我們較傳統的老學科如何努力跟上來!笨茖W研究第一種范式是經驗、實驗科學;第二種是理論科學;第三種是計算科學!敖裉,進入了科學研究的第四種范式,那就是大數據+人工智能;瘜W分析必須順應時代的新變化!”俞汝勤說到:“搞化學的要好好思考一下,怎么順應這個發展! 人工智能與化學傳感器如何發生關系呢?俞汝勤認為,這就要說到“化學計量學”,以化學計量學思維方法考察今天遇到的問題,以實現“人工智能+X”;借助人工智能,將提供新的思路,有可能解決化學當中一些老大難的問題,比如新藥研發。俞汝勤談到,化學與分析化學面臨第四范式的挑戰與機遇,在化學與分析化學教育中解決信息化和人工智能時代學生必須的數據處理問題,需要提上議事日程,以保證化學教育質量與對數學基礎的要求,學生必須具備運用數學建模與解決問題能力。
陳洪淵院士作《智能傳感器的今天和明天》報告。人類社會已經經歷了三次工業革命,現在正處于第四次工業革命中——智能制造。智能制造需要形式、功能各異的傳感協調配合才能實現智能制造,傳感器是信息之源、信息獲取的物理基礎。傳感器成為智能制造的第一戰線、物理基礎,傳感器網絡化是替代生物智能實現人工智能的關鍵,傳感器也要實現智能化。報告從傳感器的分類和前沿說起,詳細地闡述了智能傳感的集群化問題,描述了智能傳感器發展的未來趨勢:(1)與物理世界相同(IoT物聯網),(2)與生命對話(CPI人機界面),(3)引入生命的智能。報告中以生物化學傳感器為例,從第一代到第二代芯片界面的傳感、第三代可穿戴式傳感、第四代植入式傳感與治療、以及未來的第五代智能式傳感,將實現大樣本的實時數據無線遙感采集,形成海量的大數據,對大數據進行運算科學輔助的分析,預感人體疾病的發生,實現對疾病精準預防,能夠做到“潛感”。
湖南大學譚蔚泓院士作《疾病的分子分型》報告。十九大提出“實施健康中國戰略”,譚蔚泓認為,解決醫療問題的關鍵是預防醫學,分子醫學時代需要在分子水平上對重大疾病進行精準診療,分子醫學迎來了發展的新契機。核酸適體是由DNA/RNA單鏈構成的核酸分子,具有高特異性、高親和力、容易合成、便于修飾、設計可控等優點,在癌癥診療研究中具有獨特的優勢和廣泛的應用前景。利用核酸適體細胞篩選新方法(Cell-SELEX),設計以癌變細胞為靶標、正常細胞為負對照的細胞篩選新方法,突破了標志物未知條件下核酸適體篩選的瓶頸,獲得多種能夠特異性識別靶細胞的高效核酸適體,為癌癥診療提供重要的分子探針。報告中結合其課題組在核酸適體研究領域的最新研究進展,介紹了利用DNA核酸適體進行疾病分子分型的3種技術:流式細胞儀,熱泳技術與外泌體,質譜流式分型方法。
細胞功能分子的檢測方法研究是生命分析化學的重要內容之一。大會特邀南京大學化學化工學院鞠熀先教授作《細胞功能分子的檢測與成像——發展與挑戰》報告。報告中圍繞“細胞功能分子的檢測與成像”主題,從五個方面展開詳細闡述:(1)細胞功能分子的原位檢測;(2)生物成像方法的發展趨勢;(3)細胞表面生物分子的成像分析;(4)細胞分泌物的檢測;(5)單細胞內功能分子檢測的挑戰。鞠熀先認為,生物成像發展趨勢是,從生物大分子成像到化學小分子成像;突破衍射極限的超分辨成像(20nm——5nm);從標記成像到免標記成像。報告中對單細胞分析面臨的挑戰,鞠熀先提出了自己的看法:(1)單細胞提取物數量少,分析極為困難,提高靈敏度勢在必行;(2)圍繞單細胞的分子識別與代謝過程,針對種類、亞型、周期,需要發展高效的單細胞識別、分選的新技術和新方法;(3)為了實現組學水平的單細胞分析,檢測通量仍需提高;(4)建立發展以電化學成像、質譜成像、電子束成像為特色的具有高靈敏度、高選擇性和高精度的多組分的原位、實時、動態的無標記單細胞成像技術;(5)建立基于單細胞的疾病預警和藥物篩選新原理和新方法。
單細胞分析備受關注。大會還特邀東北大學王建華教授作《ICP-MS(單)細胞分析研究》報告。細胞群體分析可獲得胞內物質的平均濃度水平,但無法給出細胞個體間的差異,而這種差異對于闡釋相關物種在細胞內的遷移轉化、及其與健康或疾病的關聯十分重要。王建華認為,對于金屬及其形態分析,ICP-MS當屬最佳選擇,在單細胞檢測方面將發揮關鍵性作用。報告中介紹了對單細胞中金屬及相關物質的分析進行的一些探索研究,包括:(1)基于流式進樣用時間分辯ICP-MS 分析單細胞中微量鉻;(2)設計了一種三維微交叉液滴發生系統與ICP-MS 聯用,以測定單MCF-7 細胞中金納米粒子;(3)選擇了生物還原激活的姜黃素的載體前藥(以鈷為配位中心的金屬配合物),通過ICP-MS 檢測細胞對配合物的攝入和排出行為以及單細胞水平的攝入與分布情況;(4)設計一種比率熒光探針對細胞內的鋅進行熒光成像分析,同時用ICP-MS 對成像后的細胞中的鋅進行準確定量,以解決細胞內金屬熒光成像難以提供金屬/納米粒子的定量信息的問題;(5)設計一種可以實現細胞內銅納米粒子及Cu(II)相關物種形態分析的熒光成像方法,用于闡述細胞內的金屬納米粒子的遷移轉化。