Graham Cooks：蛋白质谱与离子淌度大有可为，液滴化学反应开辟新视野

　　质谱仪因其准确的定性和定量能力，在科学仪器领域占据的地位越来越重要，被公认是近年来发展最快的分析仪器之一。据仪器信息网统计，目前国际排名前十的仪器厂商中有五家在从事质谱仪的生产;自2006年起，到目前为止已有超过40家国产企业开始涉足商业化质谱仪的生产。

　　美国普渡大学R. Graham Cooks教授(以下简称Cooks教授)是国际著名分析化学家，美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士及美国国家发明家学院院士，专业从事质谱基础研究、质谱仪研发、以及质谱应用研究，他对串联质谱、原位电离、质谱小型化等技术的发展做出了卓越贡献。Cooks教授于1985年获得了质谱学领域的最高荣誉Thomson奖，并于2002年获得了诺贝尔化学奖提名，更荣获2019年度中华人民共和国的国际科学技术合作奖。

　　为庆祝英国分析化学家网站成立十周年，该网站邀请了R. Graham Cooks教授就质谱技术过去十年重要的技术创新和突破进行分享，以及他如何看待未来质谱技术的发展。仪器信息网对相关内容进行了编译，以飨读者。(点击了解更多：2023年质谱行业风向标)

　　Q：在过去 10 年中，分析科学领域有哪些突出的技术进步?

　　Cooks：质谱技术以其高灵敏度、高特异度和高通量的能力满足组学对复杂的生物标本分子组成及相互关系研究的需求，近年来以质谱分析技术为核心的多组学研究发现极大拓展了质谱在医学检验中的应用范围。随着脂质分析的出现——尤其是脂质异构体分析让分析科学研究更上一层楼。光谱学中尤其是成像、光学方法和各种二维方法已经取得了长足的进步，而基于各种类型的激光光谱学进行的显微镜检查在疾病诊断应用方面的作用不断增强，研究不断深入。不仅如此，蛋白组学质谱和离子迁移谱技术在未来的发展潜力不容忽视。此外，基于质谱的准确定量技术在过去10年中取得了巨大进步，丰富了研究者获得高质量复合物的途径。

　　Q: 您本人过去十年的研究工作取得了哪些亮眼的成绩?

　　Cooks：最激动人心的是微液滴表面化学反应的研究进展,这既是分析化学也是物理化学，该发现对药物分析和药物发现研究产生了深远的影响。2011年，首次报道微滴中的有机反应以更快的速度发生—— 快106 倍。从那以后，微液滴有机反应的相关主题得到了广泛的研究。我们使用解吸电喷雾电离 (DESI-MS)质谱，这是一个全自动系统，可完成药物发现的三个主要过程——反应筛选、小规模合成和生物测定。10 年前该技术还没有出现，我对DESI-MS 技术应用于药物研究领域的速度感到惊讶。同样令人惊讶的是，DESI-MS应用于即时医疗(point of care medicine，POCT)的速度如此之慢!

　　Q：您认为 DESI-MS为何无法快速转化应用于POCT?

　　Cooks：部分原因是基因组学的重大进步激发了人们对基因组学和蛋白质组学分析的兴趣，而减少了对小分子诊断的关注。此外，医学在采用新技术方面必然很慢。在我参与最多的领域——大脑诊断，我们对微量样本进行测量并提供关于脑肿瘤突变的重要信息，这些信息对外科医生来说应该具有直接价值。目前，该信息也可从基因组学测试中获得，但该信息仅在手术后可用，因此就失去了在手术操作时的参考价值。尽管质谱与医学界之间的关系非常密切，但人们希望看到外科医生、病理学家和质谱学家之间有更多的合作研究来解决实际的医疗状况和患者数据。

　　Q：您在过去10年的质谱研究中汲取了哪些经验教训?

　　Cooks：人们逐渐意识到，当我们处理复杂的化合物时，我们不需要分离出所有单独的组分。过去普遍的想法是，如果你有一个复杂的样品，除非经过色谱分离，否则你无法进行质谱测量。但分析化学工作者花了很长时间才懂得这个道理，对于复杂物质的分析包括定量，并不总是需要分离和纯化。

　　Q:与您的许多其他论文相比，您最近关于微滴化学与生物分子研究的论文重要性如何?

　　Cooks：我认为这很重要，分子间手性选择性研究和手性转移(基于丝氨酸)是我多年前开始感兴趣的事情。我们在这个项目上工作了 10 年，发现丝氨酸的八聚体具有强烈的手性选择性，不仅能够诱导丝氨酸本身的手性富集，还能够通过与其它氨基酸分子发生交换产生手性的传递。

　　可能所有研究生命起源的生物化学，包括制造肽、蛋白质和核苷酸RNA，都是微滴化学。我认为微滴的加速化学反应将成为一个非常重要的科学领域。就我做出的贡献而言?我确实做出了一些惊人的初步观察。而且我坚持研究，并培养了很多优秀的学生，将这种研究热情不断传递下去。尽管我对我们在基础研究中取得的进展并不完全满意，但其他研究人员所做的贡献仍然非常令人高兴。

　　Q:您认为未来10年分析化学的发展将会如何?

　　Cooks：质谱法作为一种合成/制备方法的出现作为分析科学中最重要和发展最快的领域之一，将进一步延伸并脱颖而出。我非常看好液滴中加速反应未来作为一个重要学科领域的发展。例如收集液滴(有机和纳米材料)中加速反应的产物和离子软着陆技术以及它在材料合成中的应用。

仪器信息网曾对Cooks教授进行独家专访，详情点击了解。