如何確定NMT測到的就是Ca2＋流

最新 06-09

你如何確定測到的數據就是某某離子或分子流速？

許越，男，1967年生於北京。

於1993年和2000年分別獲得首都師範大學及美國麻省州立大學，植物生理學雙碩士學位。

2001年在美國創建基於NMT技術的美國揚格公司，次年運用NMT服務於設立在美國北卡州立大學的美國航空航天局(NASA)空間植物學研究項目。

2005年成立旭月（北京）科技有限公司，在匡廷雲院士、楊福愉院士和林克椿教授的幫助，以及各級政府的大力支持下，將非損傷微測技術引進中國大陸。

2014年帶領旭月團隊提出被譽為「第二個人類基因組計劃」的「動態分離子組學（imOmics）」創新概念，同年成立旭月生物功能研究院。

2015年推出世界領先的「自動化非損傷微測系統」，並倡導建立中關村NMT產業聯盟，開啟以水安全、個體化精準醫療、糧食安全等民生應用為代表的NMT產業化進程。

截至2016年，已幫助國內400多個科研單位及實驗室，利用NMT實現了科研水平的跨越式發展。

儘管NMT：非損傷微測技術在中國生物學界幾乎已經家喻戶曉，但是在世界範圍內對於很大一部分科學家，仍屬於陽春白雪。那麼當我們的科學家向國際期刊投遞了應用了NMT的科研論文的時候，面臨著過去很少遇到的一個棘手問題就是，這些國際期刊審稿人對於NMT並不像大家所期望的那樣熟悉，此時的老師和同學們在驚訝之餘，多少也感受到了一些『高處不勝寒』的滋味兒。也就是說，來自於先進技術的實驗數據固然是個優勢，但是如何回答這些不熟悉NMT的審稿人的有關NMT的一些細節方面的問題，還是有一定難度的，因為畢竟大家的興趣所在是NMT產出的數據，而非其技術本身。這既是一個可理解的客觀事實，但也暴露了我們實現彎道超車時，對於技術細節理解的欠缺和不夠紮實。因此，我認為有必要在這裡和大家分享一下這方面的知識和經驗，讓大家更有信心去衝擊各自學術領域的理論高峰！

「如何確定所測到的數據是某某離子或分子的流速？」，是NMT文章審稿人的高頻問題之首。這個問題的棘手之處在於它實際上包含了生命科學家不是很擅長的非生物學問題，一是離子分子的選擇性/特異性定性問題，二是流速的概念和定量問題。下面分別說明。

1）如何簡單說明NMT離子分子感測器的選擇性/特異性定性問題？

或許是近些年，特異性/選擇性的離子分子感測器/電極技術發展的過於迅猛，很多科研人員對於這一點似乎還沒有反應過來和充分的認識，沒有從過去傳統的化學/熒光/光度計/放射性標記等方法中跳出來。尤其是像我們有些多年使用膜片鉗技術的老師們，根本不能相信一個長得和膜片鉗玻璃電極長得幾乎一樣的東西，前面灌沖了幾微米的化學物質就可以直接告訴科學家此時檢測到的是什麼離子啦？！特別是略知一些膜片鉗技術的學者都知道，膜片鉗是要通過置換電極內外溶液，電壓鉗位，後續計算等複雜步驟才能夠確定所測得的電信號是哪種離子（詳情請見筆者博文《PC膜片鉗到NMT非損傷微測技術》。

有一些極端的例子，是我們和應用膜片鉗技術多年的老師溝通NMT時，要花費老師非常多的時間，甚至是勇氣來認識到NMT是可以這麼簡便快速地檢測離子，甚至分子的。這說明我們大家先入為主的思維定勢是多麼的厲害！但是，也正因為如此，我們也完全理解了老師和同學們在面對審稿人的某些問題時的無助與無奈！除了我們必須有極大的耐心之外，我們還是應該在如何能給別人講明白裡面的道理上多下些功夫！下面就是我們過去積累的一些嘗試，和大家一方面在這裡分享，一方面希望能夠拋磚引玉，因為我們自己何嘗不是身在NMT的廬山中。

「從已知到未知」一直以來似乎是人們比較容易接受新鮮知識的有效途徑。

這裡我們不妨就用科學家，尤其是生命科學家都熟悉不過的pH計為例來說明NMT離子分子（電極）感測器的特徵。pH計本質上就是H+感測器，隨溶液環境里的H+濃度而變化，通過校正就可以知道未知溶液的pH值。NMT的H+感測器則是小型化了的，通過尖端LIX（液態離子交換劑）實現對H+進行選擇性測量的裝置。

那麼，NMT分子感測器則是利用電化學/熒光染料/碳納米等技術，實現的對某種分子的選擇性或特異性檢測。通常我們給審稿人們解釋到這裡就可以了，把省下的解釋交給前人的技術文獻去完成即可。

2）如何說明所測到的離子分子流速概念？

這裡我們以NMT-H2O2分子感測器為例，說明如何設計和實施一個實驗，一舉兩得地向審稿人同時證明在測量的是什麼離子/分子，以及檢測到的是它們流速，而不是其它假象。不必緊張，通常這個工作可以委託國內的NMT專業測試中心來完成，不必自己動手。

我們把這類實驗叫做，NMT（人工）流速信號源實驗，有時也會根據具體的離子/分子進行稱呼，比如這裡的實驗是圍繞著H2O2，因此，我們也可以稱它為『NMT-H2O2流速信號源實驗』。

信號源實驗非常簡單，就以H2O2的實驗為例，將較高濃度的H2O2灌衝到一個開口約為幾個微米的玻璃毛細管中，將其固定在一個乘有你實驗測試液的培養皿的邊緣（如下圖所示），靜置30分鐘後，在玻璃毛細管尖端的周邊液體里就會形成一個H2O2的分子濃度梯度。換個角度理解，就是我們製作了一個人工H2O2流速信號源，或H2O2流速源。