2023 年 06 月 24 日，Frontiers Conversations（前沿面对面）线上活动于北京时间 18:00 再次和大家见面。Frontiers Conversations 是由 Frontiers 主办的系列在线研讨会，该活动将定期邀请领域内专家就学术进展和期刊发展等热点话题与广大学者进行分享与交流。

本期 Frontiers Conversations 邀请到 Frontiers in Chemistry (IF: 5.5｜CiteScore: 7.3) 期刊栏目副主编（Associate Editor）中国科学院大学化学科学学院的汪福意教授，中国科学院地质与地球物理研究所的杨蔚研究员和香港大学的蒋海波教授。三位将围绕二次离子质谱技术的最新进展及其应用展开分享。

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Q&A 环节 - 内容整理

Frontiers: 在使用 ToF-SIMS 成像技术进行亚细胞分布分析时，如何确保数据的准确性和重复性？

汪福意教授：数据的准确性和重复性对于这个分析方法来讲是一个非常重要的指标。关于准确性的问题，我在报告的时候也已经提到了。为了证明方法的可靠性和准确性，除了简单的成像之外，我们会采用一些辅助的方法，比如刚才跟大家讲过的浓度依赖。浓度依赖就是我们把药物的浓度在一个梯度的范围内让它升高，在此基础上，我们获得的特征信号应该就会随着浓度的增加而增加。这就从一个侧面证明了结果的准确性和可靠性。

另外，为了进一步证实分析结果的准确性，我们会做一些分子生物学上的工作，比如刚才跟大家提到的，把靶蛋白进行定点突变。就是说在氨基酸上有这样一个点是可以控制分子之间的相互作用的。如果这个点人为地突变了，那么它的信号就会降低，甚至消失。在我刚才的分享中也可以看到，我们对靶蛋白进行定点突变以后，这个信号就完全消失了。这也是一种证实的方法。

第三个就是我们会用经典的分子生物学的方法来验证我们的结果，比如刚才提到的转录因子 Smad3，我们用双荧光素酶报告因子这样一种很经典的方法去证明。就是说，随着药物的浓度增加，转录因子Smad3的转录活性就会显著降低，因此这个结果也就证明了我们成像结果的可靠和准确。

说到重复性，其实我们这个实验提供的结果肯定不是只做了一次做出来的。我们自己进行多次实验，确保这个结果一定是能够重复出来的。正是因为我的结果是准确、可靠的，所以大家也是能够重复出来的。

Frontiers: 对于嫦娥五号样品进行相关研究时，采样和分析过程中有哪些常见的技术挑战？

杨蔚研究员：这个样品里面主要是做水和挥发分的。最大的挑战实际上是背景，本底的控制。因为空气中水含量很高，而月球的样品里面水含量较低，所以本底是一个比较大的挑战。我们过去在研究中使用的是树脂制样，但是树脂会在仪器里面放气，从而导致仪器真空降不下来。所以我们现在就开始使用金属制样来代替。

第二个就是，我们在仪器的分析腔里面加了一个冷阱，它可以让仪器的真空水平再提高一个数量级，这样的话我们就可以把水的本底降到几个ppm以下，这样在本身样品水含量很低的情况下，也能够把水含量和同位素准确地测出来。

Frontiers: 在生物样本中，怎么确定检测的元素是来自样本背景还是目标药物呢？在背景的干扰下，检测限有多大呢？

蒋海波教授：其实我们对于这一类的检测也会比较小心。首先，我们肯定是会在没有加药的情况下，看一下它的背景是什么样子的，这个是必须得做的。因为我们现在做动物做比较多，也可以看到在不同组织肯定会有完全不一样的背景。对于我们成像来说，如果我们感兴趣的是心脏或者是肾，我们肯定会匹配一个空白（control）的过程。就是说，在没加药和加药的情况下进行成像，然后能够看到它的背景大概长什么样。

我们现在比较幸运的是，能够检测到的药物会比背景强非常的多。更准确地来说，就是我们感兴趣的部分，它确实是比背景还是强非常多。当然在背景存在的情况下，如果药物的信号跟背景的信号比较接近的话，分析的时候就要更小心一点了。

如果在信号都比较相似的情况下，我们现在还没有一个非常好的办法来确定，到底是背景还是药物，但是我觉得应该可以从一些算法分析的角度或者统计的角度来看一下，哪些是我们感兴趣的分子，哪些是生物背景。目前来说，我们还没有一个比较好的解决方法。

汪福意教授：我和蒋老师也有一样的感觉。我觉得如果有一个合适的算法来扣除背景的话，应该是一个比较理想的状态。在我们还没有找到一个比较好的方法的情况下，就像蒋老师说的那样，我们就尽量去做那些在组织或者在细胞里面，背景信号不强的、很低的元素。当然也有可能会遇到像刚才蒋老师说的情况，我们本来认为溴（bromine）在组织里面，或者在细胞里面应该是没有的，但是实验结果就显示出来有了。这实际上也不是什么坏事，蒋老师就是从这样的结果里面做出了一个很重要的发现。科学有时候就是这样。

Frontiers: 蒋老师，可否请您简述贵课题组在算法和分析方法上的创新性改进？

蒋海波教授：我们现在在做一些关联成像的工作。但其实大家也知道，现在对于 SIMS 本身它其实就不是一个很高通量的事情。如果再联系到我们现在做电子显微镜、荧光显微镜等等，它其实就是个更低通量的事情。其实在来香港之后，我们就有一个想法就是说，对于我们现在在做的关联的光学电子和离子成像，我们想对其中涉及到的技术去做一点点优化。比如说我们最近做的两项工作，一个是做电镜相关的，能够能不能让它更快；还有一个是做 NanoSIMS 相关的，能不能让它的一些伪影（artifacts）更少，特别是我们做 multi-frame 的时候，可能有对定位（localization） 会有一些影响，我们也做了相关的工作，最近应该也会上线了。这些工作其实我们最终的目的就是希望能够在每一个技术各自优化的情况下可以自动进行关联分析，从而实现自动化，在帮助提升实验效率的同时，能够得到更多的数据。

再次感谢汪福意教授、杨蔚研究员和蒋海波教授的精彩分享，请大家持续关注 Frontiers Conversations（前沿面对面）的后续活动。

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Frontiers in Chemistry 是瑞士出版社 Frontiers 旗下的开放获取期刊。本刊出版经过严格同行评审的化学相关文章，发表关于化学各个方面的原创研究文章、评论文章、评论。该期刊涵盖化学科学的所有领域，旨在增进我们对原子、离子和分子如何结合和分离的理解。

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