1）微流控芯片质谱联用细胞分析方法研究；

基于微流控芯片和ESI-Q-TOF质谱联用技术的细胞共培养及细胞通讯研究

细胞信号转导(I)及微流控芯片质谱联用(II)监测GH3分泌生长激素的量

    基于对细胞研究的积累和搭建起的微流控芯片-质谱联用平台，进行了PC12和GH3细胞共培养的研究，采用神经元对垂体分泌生长激素的调节作用这一生命行为作为模型。受限于加工条件，不能制作非常细的通道，于是在通道高度上尽量压低，制作了具有高度差的通道结构作为共培养的微通道，使两种细胞在接种过程不会混合，但能够通过扩散作用进行信号传导。实验中加入了微阀的设计，将前处理的小柱与细胞培养通道集成在了一块芯片上，防止芯片各个功能单元之间互相污染，避免了细胞分泌物的收集过程中物质损失。高分辨质谱的引入对细胞信号传导中信号因子的定性和定量检测提供了强有力的手段。利用Tyrosine和Ketamine对PC12细胞进行刺激，检测对GH3分泌生长激素的行为调节，并进行了合理的推断。

    魏慧斌同学完成的细胞共培养和信号因子检测平台，为更全面的研究生命活动的本质创造了条件，在疾病诊断和药物筛选方面都有非常广阔的应用前景。比如对某些不易直接用药对靶器官进行治疗的疾病，可以通过调节其他器官激素的分泌而治疗病变器官。研究成果发表在Anal. Chem.上。

制作集成有多孔膜结构的微流控芯片进行细胞的筛选和分离

在微芯片中构造多孔薄膜实现细胞分选.I)多孔膜制备方法; II）多孔膜；III)细胞分离过程

    与美国科学院院士、中国科学院外籍院士、斯坦福大学Richard N. Zare教授合作，针对复杂的生物样品需要进行分离纯化的要求，发展了一个集成有PDMS多孔膜的微流控芯片平台，利用尺寸差异分选细胞（图3）。经过特殊设计的PDMS多孔膜被集成到微流控芯片中，执行分离功能。单层的PDMS多孔膜可以达到最小为6.4 μm的孔径，并可以进一步通过重叠两层或多层PDMS多孔膜以达到更微小的孔径。PDMS多孔膜的制作简便快捷，且用于制作多孔膜的POM模具可以多次使用，成本低廉。对多种尺寸的聚苯乙烯微珠进行分离可以达到高于99.9%的分离效率。将芯片装置应用于全血细胞的分离，将白细胞从全血中分离出来，可以达到99.7%的分离效率。研究成果发表在Lab Chip上。

    另外，芯片中PDMS多孔膜的孔径大小和位置可以根据待分离的对象的粒径分布进行特殊设计，进而应用到医学研究和临场诊断上，比如对循环肿瘤细胞（circulating tumor cells，CTCs）的筛选和收集。这种细胞分选微流控芯片装置制作过程简单，成本低廉，操作简单易行，除压力外不需任何外加能源，相信在将来能够应用在集成化和小型化仪器上，发展成为现场护理（point-of-care）、家庭医疗或者第三世界国家医疗保健的便携设备。

2）针对细胞检测的化学发光分析方法研究；

碳氧、氮氧、硫氧等活性氧化物的化学发光研究

    氧化反应是化学反应中很重要的一类反应，特别是包括O-O键断裂的氧转移在有机化学中起着举足轻重的作用，人们还经常把这个过程作为生物体系中最可能的氧化机理。即便氧原子转移的氧化机理没有被人们理解，但是众所周知，一些氧化试剂，比如过氧化氢（HOOH）、过氧硝酸（HOONO2），过氧碳酸盐（HOOCO2-），过氧硫酸盐（HOOSO3-）以及有机氢过氧化物，都属于这种氧化反应。在有氧转移参与的氧化反应中，过氧化氢和它的异构体常被看作是反应的中间产物，它们的活性被给予很大重视。

    氧化试剂，如HOOH，HOONO2，HOOCO2-和HOOSO3-，其化学活性主要体现在水溶液中，尤其在过氧化物中溶剂效应对它们的稳定性有很大的影响。近十年来，已经发展了两种理论技术研究溶剂效应：连续模型和离散溶剂模型。在连续模型中，溶质分子假定处于一个空穴中，把溶剂效应看作是溶质分子分布在具有均一性质的电介质中。在离散模型中，溶剂被认为是分子，要考虑溶剂分子与溶质的相互作用，因为这种作用经常是由很多不同构型的弱相互作用络合体贡献而得。

    本研究组长期从事活性氧、碳氧活性氧化物、氮氧活性氧化物、硫氧活性氧化物以及过氧化氢相关的化学发光研究，建立了一系列有实际应用价值的化学发光反应体系。2011年度在林珍、陈惠、薛伟等同学的努力下，制备了多中不同性能的纳米材料，应用于化学发光的增强作用，并且研究了相关的反应机理，取得重要进展。

荧光碳量子点的制备及化学发光行为研究

        荧光碳纳米颗粒（碳点）是一类新兴的纳米材料，它的光活性高，生物毒性小且成本低，在光成像以及催化领域得到一些初步的研究。为进一步提升本项研究水平，博士生林珍同学探索了荧光碳量子点的高效制备方法，通过微波加热法，以丝氨酸作为碳点的合成原料，PEG 1500和甘油为辅助试剂在10分钟内合成荧光强度高的碳点。该碳点的荧光发射波长表现出激发波长依赖性，并且荧光量子产率高达12%。研究了碳点对过氧亚硝酸盐发光反应的影响。结果表明，碳点的发光现象可归因于碳点电子-空穴湮灭所引起的能量变化的光辐射释放（图1）。此外，过氧亚硝酸是由酸性过氧化氢与亚硝酸钠在线合成。过氧亚硝酸与碳点混合所引起的化学发光的强度与亚硝酸根的浓度呈现比例关系。研究成果发表在Anal. Chem.和Chem. Commun.上。并且《分析化学》2011年第12期上作为NEWS介绍。

3）复杂样品前处理与色谱分析；

复杂样品中添加剂的微萃取技术与高效液相色谱分析

       复杂样品前处理及色谱分析方法的研究在2010年获得中国分析测试协会科学技术一等奖的基础上，本年度继续采用日立高新技术公司的高效液相色谱仪器，增强研发能力。建立了基于动态中空纤维液相微萃取与高效液相色谱技术联用检测化妆品中防晒剂的方法。考察萃取试剂、有机溶剂的吸附容量、样品溶剂的流速、样品的pH值与离子强度等条件对萃取效率的影响。甲苯作为最优化试剂在最佳条件下对五种防晒剂的萃取倍率为24～57。该方法的最低检测限为1～100 μg•L-1，线性相关系数大于0.9960，相对标准偏差低于5.2 %。实验结果表明：该方法可以快速、准确、高效的检测化妆品内防晒剂含量。

    制备Fe3O4/CNTs 固相微萃取材料，并与高效液相色谱联用检测牛奶中的香兰素与乙基香兰素。通过水热法制备Fe3O4，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷实现磁性纳米材料的表面氨基化，并与羧基化碳纳米管相连制备Fe3O4/CNTs固相微萃取材料。以Fe3O4/CNTs为固相微萃取材料考察洗脱溶剂、吸附容量、萃取时间、样品的pH值与离子强度等因素的影响。采用甲醇为洗脱溶剂，在最优化条件下，对牛奶中的香兰素和乙基香兰素的萃取回收率大于92.1 %。香兰素与乙基香兰素的最低检测限度为10 μg•L-1，线性相关系数大于0.9940。实验结果表明：该方法能快速高效地实现牛奶中香兰素和乙基香兰素的检测。

4）分析新仪器、新设备的开发与研制

    研究组重点开展流动注射化学发光、静态化学发光、毛细管电泳仪、微流控芯片、质谱接口等仪器的设计与研制，拥有多项与仪器相关的国家发明专利。在样品前处理装置研制方面，开发了天然气微量金属成分在线富集、环境水样中雌激素的在线富集、磁性微粒子、分子印迹样品前处理材料、膜萃取、细胞捕获等材料或者关键部件。