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中科院院士 張玉奎

我國分析化學引文量已居世界第一

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

生命科學的研究向分子水平的發(fā)展，產(chǎn)生了對分析化學工具和手段的依賴和需求?！翱茖W的發(fā)展對分析化學提出了新的、更高的要求，分析化學在這幾年里的發(fā)展非?？?。在生命科學領(lǐng)域，分析化學向生命科學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、單細胞、蛋白質(zhì)組學、深度覆蓋、代謝組學、轉(zhuǎn)化醫(yī)學等領(lǐng)域，因為分析化學的介入，發(fā)展都非?？?。”

張玉奎同時為中國學者在分析化學領(lǐng)域取得的成就驕傲，“在分析化學領(lǐng)域，我國在國際上發(fā)表的文章、引用量都是最高的，特別是生命科學領(lǐng)域，國內(nèi)學者的研究熱情很高。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/>

分析化學的趨勢：高靈敏、高效分離

色譜、質(zhì)譜、光譜等分析化學工具集中于上個世紀出現(xiàn)，并取得了飛速發(fā)展，也因此，人們對分析化學研究的認知水平也不斷提升。各學科對分析化學的依賴也越來越重，同時，也對分析化學的發(fā)展提了進一步的要求。

“對于分析化學，尤其是分析化學應用于生命科學而言，現(xiàn)在的要求是高靈敏、高效分離，對低豐度的生物樣品進行檢測，這是當前的主要難題?！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，各個學科，包括生命科學在內(nèi)，對分析化學的要求越來越高，所需要分析的樣品也越來越復雜。對于這些非常復雜的樣品，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?？?，它主要是靈敏度的提升。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。

對于年輕學者，張玉奎提出了幾點期望。

“第一，希望年輕學者重視分析化學的基本原理，有扎實的基礎(chǔ)。現(xiàn)在一些年輕學者比較注重實用，認為會使用儀器、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，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，在方法學上要有自己的創(chuàng)新，不要跟風。現(xiàn)在有些學者做的研究，有了點苗頭，大家就都跟風，朝著同一個方向做，其他方向被忽視，結(jié)果資源很浪費。”張玉奎說，“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，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，但仍然問題重重，尤其是高端儀器基本被國外壟斷。“我們這個樓（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?！睆堄窨f。

“十二五”期間開始的“國家重大科學儀器設(shè)備開發(fā)專項”，加大了對科學儀器面向產(chǎn)業(yè)化的支持，科學儀器的研制經(jīng)費逐漸在增加，項目本身也開始重視引導用戶，在重大科學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，提出改進意見，然后促進用戶帶頭使用國產(chǎn)儀器。”張玉奎說，“像家電，現(xiàn)在大家已經(jīng)不分進口和國產(chǎn)了。我們希望科學儀器能快一點到這樣的狀態(tài)，因為我們國家在科學儀器這塊花的錢（指進口 ）太多了?！?br/>

“當前，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可，當前，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)儀器很難進入政府采購，更難進入到高端實驗室。 “政府應該有個規(guī)定，只要條件滿足要求，就應該向國產(chǎn)儀器傾斜?！?br/>

“用戶對國產(chǎn)儀器的認可是有個過程，但是這也和政府政策引導有關(guān)。”張玉奎說。

“從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)方向、資金、技術(shù)實力、用戶認可……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?！睆堄窨f，對于這種紛繁蕪雜的局面，張玉奎認為核心是人才。

“要吸引一批能安心科學儀器發(fā)展的人才，這非常重要的。我們應該重視技術(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，中國科學院院士，中國科學院大連化學物理研究所研究員，博士生導師，所學術(shù)委員會副主任，中國化學會色譜專業(yè)委員會主任，色譜雜志主編。

1965年畢業(yè)于南開大學化學系。1965年至今在中科院大連化學物理研究所工作。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、國家自然科學基金委化學部咨詢專家。先后在德國圖賓根大學和美國國家環(huán)保署研究中心進行高級訪問。

主要從事色譜基本理論和新技術(shù)、新方法的研究，為我國色譜學科的發(fā)展作出了巨大的貢獻。在基礎(chǔ)研究方面，采用統(tǒng)計熱力學的方法研究溶質(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，并用于復雜樣品的分離條件優(yōu)化；在毛細管電泳的理論研究中，發(fā)現(xiàn)了毛細管區(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，注重完成國家任務與儀器的應用開發(fā)。1978年開始負責中科院下達的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年負責承擔863生物工程下游目標產(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、聚合型毛細管電色譜整體柱、毛細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雜樣品進行解析的方法，建立了相應的光譜差減定量數(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)分析化學和國際前沿研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，結(jié)合國家重大應用領(lǐng)域的需求，放眼于分析學科與生命學科的交叉發(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)成為博士生導師、有的獲得中國科學院百人計劃資助、還有的在儀器公司作為科研骨干力量，在我國分析科學領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、應用開發(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：分析化學已“無孔不入”