如何確定NMT測到的就是Ca2+流|審稿人疑問解答

你如何確定測到的數(shù)據(jù)就是某某離子或分子流速？

 

作者：許越   點擊查看作者自傳

許越，男，1967年生于北京。

• 于1993年和2000年分別獲得首都師范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(chuàng)建基于NMT技術的美國揚格公司，次年運用NMT服務于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，在匡廷云院士、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(tài)分離子組學（imOmics）”創(chuàng)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(tǒng)”，并倡導建立中關村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開啟以水安全、個體化精準醫(yī)療、糧食安全等民生應用為代表的NMT產(chǎn)業(yè)化進程。

• 截至2016年，已幫助國內(nèi)400多個科研單位及實驗室，利用NMT實現(xiàn)了科研水平的跨越式發(fā)展。

 

盡管NMT：非損傷微測技術在中國生物學界幾乎已經(jīng)家喻戶曉，但是在世界范圍內(nèi)對于很大一部分科學家，仍屬于陽春白雪。那么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于NMT并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余，多少也感受到了一些‘高處不勝寒’的滋味兒。也就是說，來自于先進技術的實驗數(shù)據(jù)固然是個優(yōu)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(jié)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(chǎn)出的數(shù)據(jù)，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(xiàn)彎道超車時，對于技術細節(jié)理解的欠缺和不夠扎實。因此，我認為有必要在這里和大家分享一下這方面的知識和經(jīng)驗，讓大家更有信心去沖擊各自學術領域的理論高峰！

 

“如何確定所測到的數(shù)據(jù)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于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離子分子傳感器的選擇性/特異性定性問題？

 

或許是近些年，特異性/選擇性的離子分子傳感器/電極技術發(fā)展的過于迅猛，很多科研人員對于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(tǒng)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(zhì)就可以直接告訴科學家此時檢測到的是什么離子啦？！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(nèi)外溶液，電壓鉗位，后續(xù)計算等復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是可以這么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么的厲害！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里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，和大家一方面在這里分享，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。

這里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）傳感器的特征。pH計本質(zhì)上就是H⁺傳感器，隨溶液環(huán)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⁺傳感器則是小型化了的，通過尖端LIX（液態(tài)離子交換劑）實現(xiàn)對H⁺進行選擇性測量的裝置。

 

那么，NMT分子傳感器則是利用電化學/熒光染料/碳納米等技術，實現(xiàn)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里就可以了，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？

 

這里我們以NMT-H₂O₂分子傳感器為例，說明如何設計和實施一個實驗，一舉兩得地向?qū)徃迦送瑫r證明在測量的是什么離子/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托國內(nèi)的NMT專業(yè)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(jù)具體的離子/分子進行稱呼，比如這里的實驗是圍繞著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灌沖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(yǎng)皿的邊緣（如下圖所示），靜置30分鐘后，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，就是我們制作了一個人工H₂O₂流速信號源，或H₂O₂流速源。

下面我們引入H₂O₂流速傳感器，對這個剛剛制作的人工H₂O₂流速源進行檢測。將H₂O₂傳感器在紅黃綠三點進行依次測量后，如果這些流速值滿足Ficks'第一擴散定律公式，那么我們就一次驗證了兩個問題，一是測到的是H₂O₂，二是的確有一個H₂O₂流速源存在。

通常，我們會建議老師同學們再多走一步，讓審稿人無話可說，就是在任何實驗條件都不變的情況下，將人工流速源換成你的待測樣品（如下圖所示），并進行同樣的紅黃綠三點檢測，并證明其符合Fick's擴散第一定律。

至此，我們利用‘從已知到未知’的原則，既解釋了離子分子傳感器是什么，又說明了所得流速數(shù)據(jù)和這些NMT流速傳感器不容置疑的必然聯(lián)系。當然，有時審稿人仍不滿足這些介紹，會有其它各式各樣的問題，我們將隨后把我們幫助老師同學們的作答分享給大家！

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