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中科院院士 張玉奎

我國分析化學(xué)引文量已居世界第一

“分析化學(xué)在生命科學(xué)中發(fā)揮了非常重要的作用，并且越來越重要。”張玉奎說，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展日新月異，在各個學(xué)科中，分析化學(xué)的作用也越來越大。“分析化學(xué)已經(jīng)無孔不入，任何一個新興的科學(xué)都少不了它，特別是生命科學(xué)。像最近幾年興起的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，它需要精準(zhǔn)測量、精準(zhǔn)定性、精準(zhǔn)定量，這都少不了分析化學(xué)，并且分析化學(xué)是主要的研究手段?！?/p>

生命科學(xué)的研究向分子水平的發(fā)展，產(chǎn)生了對分析化學(xué)工具和手段的依賴和需求?！翱茖W(xué)的發(fā)展對分析化學(xué)提出了新的、更高的要求，分析化學(xué)在這幾年里的發(fā)展非常快。在生命科學(xué)領(lǐng)域，分析化學(xué)向生命科學(xué)提供了非常得力的研究工具，比如電鏡、分離檢測等?！睆堄窨f，“包括單分子、單細(xì)胞、蛋白質(zhì)組學(xué)、深度覆蓋、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，因為分析化學(xué)的介入，發(fā)展都非?？?。”

張玉奎同時為中國學(xué)者在分析化學(xué)領(lǐng)域取得的成就驕傲，“在分析化學(xué)領(lǐng)域，我國在國際上發(fā)表的文章、引用量都是最高的，特別是生命科學(xué)領(lǐng)域，國內(nèi)學(xué)者的研究熱情很高。雖然單篇文章的引用量還差一些，但也能排到全球前十名?！?br/>

分析化學(xué)的趨勢：高靈敏、高效分離

色譜、質(zhì)譜、光譜等分析化學(xué)工具集中于上個世紀(jì)出現(xiàn)，并取得了飛速發(fā)展，也因此，人們對分析化學(xué)研究的認(rèn)知水平也不斷提升。各學(xué)科對分析化學(xué)的依賴也越來越重，同時，也對分析化學(xué)的發(fā)展提了進(jìn)一步的要求。

“對于分析化學(xué)，尤其是分析化學(xué)應(yīng)用于生命科學(xué)而言，現(xiàn)在的要求是高靈敏、高效分離，對低豐度的生物樣品進(jìn)行檢測，這是當(dāng)前的主要難題?！睆堄窨f，“現(xiàn)在，分析方法的發(fā)展還是一個主要的發(fā)展方向，各個學(xué)科，包括生命科學(xué)在內(nèi)，對分析化學(xué)的要求越來越高，所需要分析的樣品也越來越復(fù)雜。對于這些非常復(fù)雜的樣品，需要高效分離、高靈敏檢測，這是根本的要求。所以，在方法學(xué)發(fā)展上，要特別注意這方面的創(chuàng)新?！?br/>

色質(zhì)聯(lián)用是重要方向

“質(zhì)譜現(xiàn)在發(fā)展非?？欤饕庆`敏度的提升。雖然質(zhì)譜也能有一定的分離作用，但現(xiàn)在來看，因為樣品太復(fù)雜，單靠質(zhì)譜直接檢測，經(jīng)常檢出假陽性。所以分離非常重要，色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用是非常重要的方向?！睆堄窨f。

年輕學(xué)者要有扎實的基礎(chǔ)

多年來，除了在科研方面取得了諸多成果，張玉奎還非常注重人才培養(yǎng)，培養(yǎng)了20余名博士。

對于年輕學(xué)者，張玉奎提出了幾點期望。

“第一，希望年輕學(xué)者重視分析化學(xué)的基本原理，有扎實的基礎(chǔ)。現(xiàn)在一些年輕學(xué)者比較注重實用，認(rèn)為會使用儀器、能解決實際問題就可以，但基礎(chǔ)知識還是非常重要的。比如色譜，色譜的表達(dá)，要用正規(guī)的色譜術(shù)語，要評價色譜柱，就要說柱效是多少，或者塔板高度；要說流量，最好是線速度； 要說體積流速，一定要加上它的直徑。不說行話，同行都不知道你在說什么。第二，在方法學(xué)上要有自己的創(chuàng)新，不要跟風(fēng)?，F(xiàn)在有些學(xué)者做的研究，有了點苗頭，大家就都跟風(fēng)，朝著同一個方向做，其他方向被忽視，結(jié)果資源很浪費?！睆堄窨f，“比如，在色譜研究領(lǐng)域，因為材料雜志的影響因子比較高，大家就都去做材料（色譜的填料、富集材料等 ）了，實際上，色譜除了分離以外，還有很多可研究的點，比如高靈敏技術(shù)。如果大家都去做材料，影響因子上去了，但很多基礎(chǔ)的研究缺了人?！?br/>

國產(chǎn)儀器發(fā)展要政府引導(dǎo)，不能急功近利

多年來的色譜技術(shù)研究，大連化物所在色譜產(chǎn)業(yè)化方面，擁有國內(nèi)一流的液相色譜生產(chǎn)企業(yè)大連依利特。國產(chǎn)儀器的發(fā)展，尤其是近幾年來突飛猛進(jìn)，但仍然問題重重，尤其是高端儀器基本被國外壟斷?！拔覀冞@個樓（指大連化物所生物樓）里，采購了60多臺質(zhì)譜，沒有一臺是國產(chǎn)的?！?/p>

“國產(chǎn)科學(xué)儀器在幾個五年規(guī)劃的支持下，有了很大的發(fā)展，特別是色譜、光譜、電化學(xué)等量大面廣、技術(shù)相對簡單一些的儀器發(fā)展非?？??！濉_始，對質(zhì)譜的支持力度加大，質(zhì)譜的發(fā)展也很快。但總的來說，高端儀器和國外的差距還是比較大，還是需要一段穩(wěn)定的發(fā)展。”張玉奎說。

“十二五”期間開始的“國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項”，加大了對科學(xué)儀器面向產(chǎn)業(yè)化的支持，科學(xué)儀器的研制經(jīng)費逐漸在增加，項目本身也開始重視引導(dǎo)用戶，在重大科學(xué)儀器專項中增加用戶委員會，給用戶單位一定的經(jīng)費，讓用戶使用，以研究國產(chǎn)儀器的性能，提出改進(jìn)意見，然后促進(jìn)用戶帶頭使用國產(chǎn)儀器。”張玉奎說，“像家電，現(xiàn)在大家已經(jīng)不分進(jìn)口和國產(chǎn)了。我們希望科學(xué)儀器能快一點到這樣的狀態(tài)，因為我們國家在科學(xué)儀器這塊花的錢（指進(jìn)口 ）太多了?！?br/>

“當(dāng)前，國產(chǎn)儀器的發(fā)展，包括企業(yè)、研究人員，有一些急功近利的想法，這不好?！睆堄窨f，“國產(chǎn)儀器發(fā)展，第一要達(dá)到國際最好的水平，這屬于技術(shù)跟蹤； 第二要創(chuàng)新，創(chuàng)新是從基礎(chǔ)研究開始，不能說有個新原理就立刻產(chǎn)業(yè)化，要給他時間，所以，評價體系也需要深入地研究、改革，怎么才能更公正； 第三，就是鼓勵年輕人除了理論研究之外，要重視技術(shù)，高級實驗師、高級技工，過去大家不太重視，其實他們不可缺少，德國制造之所以過硬，就是因為高級技師、高級工人在做工作?！?br/>

科研與產(chǎn)業(yè)化之間的斷層，也是值得深究的問題?！爸袊苏莆占夹g(shù)蠻快，現(xiàn)在的質(zhì)譜、電鏡等研究，國內(nèi)做得不錯，但要真正產(chǎn)業(yè)化，達(dá)到和國外競爭的水平，還有個過程。要重視在產(chǎn)業(yè)化過程中的質(zhì)量控制，這點非常重要?！睆堄窨f。

國產(chǎn)儀器的發(fā)展，離不開用戶層面的認(rèn)可，當(dāng)前，政府采購中，一些用戶在實事上設(shè)置了針對國產(chǎn)儀器的各種采購壁壘，也使得國產(chǎn)儀器很難進(jìn)入政府采購，更難進(jìn)入到高端實驗室。 “政府應(yīng)該有個規(guī)定，只要條件滿足要求，就應(yīng)該向國產(chǎn)儀器傾斜。”

“用戶對國產(chǎn)儀器的認(rèn)可是有個過程，但是這也和政府政策引導(dǎo)有關(guān)?！睆堄窨f。

“從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)方向、資金、技術(shù)實力、用戶認(rèn)可……等諸多方面，國產(chǎn)儀器都需要改善。比如，現(xiàn)在很多國產(chǎn)儀器企業(yè)受困于流動資金，發(fā)展困難。”張玉奎說，對于這種紛繁蕪雜的局面，張玉奎認(rèn)為核心是人才。

“要吸引一批能安心科學(xué)儀器發(fā)展的人才，這非常重要的。我們應(yīng)該重視技術(shù)人才儲備，而不是人人都去讀博士。高級工人、高級技師、高級技術(shù)人員的需求量更大?！睆堄窨f，“還有，可以類似于硅谷這樣，集中一個區(qū)域形成產(chǎn)業(yè)園發(fā)展。大家扎堆了，交流方便，互相支持和啟發(fā)很重要?！睆堄窨f，“我們和國外的差距大，從根本上改變，要做的事還很多，但人才是首要的?！?br/>

張玉奎院士簡介

張玉奎，中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員，博士生導(dǎo)師，所學(xué)術(shù)委員會副主任，中國化學(xué)會色譜專業(yè)委員會主任，色譜雜志主編。

1965年畢業(yè)于南開大學(xué)化學(xué)系。1965年至今在中科院大連化學(xué)物理研究所工作。曾任該所副所長、國家色譜研究分析中心主任、中國分析測試協(xié)會副理事長、國家自然科學(xué)基金委化學(xué)部咨詢專家。先后在德國圖賓根大學(xué)和美國國家環(huán)保署研究中心進(jìn)行高級訪問。

主要從事色譜基本理論和新技術(shù)、新方法的研究，為我國色譜學(xué)科的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。在基礎(chǔ)研究方面，采用統(tǒng)計熱力學(xué)的方法研究溶質(zhì)在多種色譜分離模式下的保留行為，推導(dǎo)出物理意義明確的描述流動相組成對色譜保留值影響的理論表達(dá)式，闡明了色譜過程中影響分離行為的分子結(jié)構(gòu)因素，從而建立了系統(tǒng)的色譜熱力學(xué)研究方法，也為液相色譜專家系統(tǒng)的建立奠定了理論基礎(chǔ)；采用物料平衡原理建立了包括柱外效應(yīng)影響的溶質(zhì)在整個色譜分離系統(tǒng)中輸運的質(zhì)量平衡模型，對色譜流出曲線高階統(tǒng)計矩的研究，從理論上闡明了影響色譜峰展寬和峰形對稱性的動力學(xué)因素，證實了保留時間與半峰寬之間存在的定量關(guān)系。采用高斯卷積模型對色譜流出曲線進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)了模型參數(shù)與色譜操作條件之間的定量關(guān)系，從而解決了色譜圖的存儲和重疊峰定量解析等難題；在建立液相色譜專家系統(tǒng)總體布局過程中，針對國外只考慮經(jīng)驗規(guī)律的片面性,首次提出了“知識庫必須基于色譜理論和經(jīng)驗規(guī)律相結(jié)合”的思想，據(jù)此思想建立的知識庫已用于液相色譜柱系統(tǒng)推薦，并以大量的事實驗證了知識庫的正確性和可靠性。將串聯(lián)優(yōu)化指標(biāo)與智能搜索方法相結(jié)合建立了智能優(yōu)化方法，并用于復(fù)雜樣品的分離條件優(yōu)化；在毛細(xì)管電泳的理論研究中，發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)管區(qū)帶電泳中操作參數(shù)及溶質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)對遷移行為的影響規(guī)律。首次開展了物理吸附開管毛細(xì)管電色譜的研究工作。發(fā)展了混合填料、整體聚合床層等多種電色譜柱系統(tǒng)，并研究了溶質(zhì)在不同柱系統(tǒng)上的分離機制和柱上富集規(guī)律，對堿性樣品在電色譜中達(dá)到了17000倍的富集效果。

在深入理論研究的基礎(chǔ)上，注重完成國家任務(wù)與儀器的應(yīng)用開發(fā)。1978年開始負(fù)責(zé)中科院下達(dá)的k-1吸附型高效液相色譜柱的研制工作，研制成功1-5mm內(nèi)徑的吸附型高效液相色譜柱，并已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，1979年獲遼寧省科技成果一等獎。1983年承擔(dān)了國家科委“六五”攻關(guān)項目，與人合作共同研制成功2030型智能高效液相色譜儀樣機。在此基礎(chǔ)上開發(fā)成功包括高壓輸液泵、紫外可變波長檢測器等整套液相色譜儀器產(chǎn)品；1986年負(fù)責(zé)承擔(dān)863生物工程下游目標(biāo)產(chǎn)品分離純化用徑向色譜柱的研究工作，研制出四種離子交換膜介質(zhì)徑向流動色譜柱，其中弱陽離子交換CM柱屬首創(chuàng)。此后，親合膜等多種類型徑向柱、聚合型毛細(xì)管電色譜整體柱、毛細(xì)管無膠篩分電泳用超大分子線性聚丙烯酰胺色譜柱等相繼研制成功，申報發(fā)明專利多項；承擔(dān)了中美合作項目煙道氣排放有毒污染物監(jiān)控的研究，提出了氣相色譜輔助富里葉變換紅外光譜對固定污染源復(fù)雜樣品進(jìn)行解析的方法，建立了相應(yīng)的光譜差減定量數(shù)據(jù)庫，已通過國家環(huán)?？偩纸M織的驗收鑒定，這種方法得到了美方專家的好評；采用微滲析-高效液相色譜、親和色譜及毛細(xì)管電泳方法研究了多種藥物與人血漿蛋白的相互作用；建立了研究藥物與蛋白競爭作用的系統(tǒng)方法； 探討了藥物與蛋白作用位點和平衡常數(shù)與藥效之間的相互關(guān)系。

近年來，根據(jù)分析化學(xué)和國際前沿研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，結(jié)合國家重大應(yīng)用領(lǐng)域的需求，放眼于分析學(xué)科與生命學(xué)科的交叉發(fā)展，主要開展蛋白質(zhì)的高效分離與高靈敏檢測的研究。重點集中在發(fā)展多維液相分離體系，包括多維液相色譜、多維毛細(xì)管電泳以及與質(zhì)譜的聯(lián)用。提出了構(gòu)建蛋白質(zhì)分離-在線酶解-多肽分離-質(zhì)譜鑒定的蛋白質(zhì)分離鑒定平臺的思路。發(fā)展了多種蛋白質(zhì)原位微酶反應(yīng)器。此外，為實現(xiàn)痕量組分的高效富集，還發(fā)展了基于整體材料的固載金屬親和色譜介質(zhì)和基于毛細(xì)管電泳、電色譜技術(shù)的蛋白質(zhì)選擇性和通用性富集技術(shù)。目前國內(nèi)外發(fā)表論文500余篇，撰寫專著7部，代表著作有《分析化學(xué)手冊第六分冊》、《現(xiàn)代生物樣品分離分析方法》等，并申請30余項發(fā)明專利。

在科學(xué)研究同時，堅持以人為本的原則，高度重視人才培養(yǎng)，培養(yǎng)博士20余名，有的已經(jīng)成為博士生導(dǎo)師、有的獲得中國科學(xué)院百人計劃資助、還有的在儀器公司作為科研骨干力量，在我國分析科學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)以及儀器產(chǎn)業(yè)化等方面發(fā)揮著重要的作用。

參考資料

【1】分析測試百科網(wǎng)，張玉奎：分析化學(xué)已“無孔不入”