如何確定NMT測(cè)到的就是Ca2+流|審稿人疑問解答

你如何確定測(cè)到的數(shù)據(jù)就是某某離子或分子流速？

 

作者：許越   點(diǎn)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(xué)及美國(guó)麻省州立大學(xué)，植物生理學(xué)雙碩士學(xué)位。

• 2001年在美國(guó)創(chuàng)建基于NMT技術(shù)的美國(guó)揚(yáng)格公司，次年運(yùn)用NMT服務(wù)于設(shè)立在美國(guó)北卡州立大學(xué)的美國(guó)航空航天局(NASA)空間植物學(xué)研究項(xiàng)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(jí)政府的大力支持下，將非損傷微測(cè)技術(shù)引進(jìn)中國(guó)大陸。

• 2014年帶領(lǐng)旭月團(tuán)隊(duì)提出被譽(yù)為“第二個(gè)人類基因組計(jì)劃”的“動(dòng)態(tài)分離子組學(xué)（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(lǐng)先的“自動(dòng)化非損傷微測(cè)系統(tǒng)”，并倡導(dǎo)建立中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開啟以水安全、個(gè)體化精準(zhǔn)醫(yī)療、糧食安全等民生應(yīng)用為代表的NMT產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

• 截至2016年，已幫助國(guó)內(nèi)400多個(gè)科研單位及實(shí)驗(yàn)室，利用NMT實(shí)現(xiàn)了科研水平的跨越式發(fā)展。

 

盡管NMT：非損傷微測(cè)技術(shù)在中國(guó)生物學(xué)界幾乎已經(jīng)家喻戶曉，但是在世界范圍內(nèi)對(duì)于很大一部分科學(xué)家，仍屬于陽(yáng)春白雪。那么當(dāng)我們的科學(xué)家向國(guó)際期刊投遞了應(yīng)用了NMT的科研論文的時(shí)候，面臨著過去很少遇到的一個(gè)棘手問題就是，這些國(guó)際期刊審稿人對(duì)于NMT并不像大家所期望的那樣熟悉，此時(shí)的老師和同學(xué)們?cè)隗@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(jìn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)固然是個(gè)優(yōu)勢(shì)，但是如何回答這些不熟悉NMT的審稿人的有關(guān)NMT的一些細(xì)節(jié)方面的問題，還是有一定難度的，因?yàn)楫吘勾蠹业呐d趣所在是NMT產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，而非其技術(shù)本身。這既是一個(gè)可理解的客觀事實(shí)，但也暴露了我們實(shí)現(xiàn)彎道超車時(shí)，對(duì)于技術(shù)細(xì)節(jié)理解的欠缺和不夠扎實(shí)。因此，我認(rèn)為有必要在這里和大家分享一下這方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，讓大家更有信心去沖擊各自學(xué)術(shù)領(lǐng)域的理論高峰！

 

“如何確定所測(cè)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(gè)問題的棘手之處在于它實(shí)際上包含了生命科學(xué)家不是很擅長(zhǎng)的非生物學(xué)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(jiǎn)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(shù)發(fā)展的過于迅猛，很多科研人員對(duì)于這一點(diǎn)似乎還沒有反應(yīng)過來和充分的認(rèn)識(shí)，沒有從過去傳統(tǒng)的化學(xué)/熒光/光度計(jì)/放射性標(biāo)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(shù)的老師們，根本不能相信一個(gè)長(zhǎng)得和膜片鉗玻璃電極長(zhǎng)得幾乎一樣的東西，前面灌沖了幾微米的化學(xué)物質(zhì)就可以直接告訴科學(xué)家此時(shí)檢測(cè)到的是什么離子啦？！特別是略知一些膜片鉗技術(shù)的學(xué)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(jì)算等復(fù)雜步驟才能夠確定所測(cè)得的電信號(hào)是哪種離子（詳情請(qǐng)見筆者博文《PC膜片鉗到NMT非損傷微測(cè)技術(shù)》。

 

有一些極端的例子，是我們和應(yīng)用膜片鉗技術(shù)多年的老師溝通NMT時(shí)，要花費(fèi)老師非常多的時(shí)間，甚至是勇氣來認(rèn)識(shí)到NMT是可以這么簡(jiǎn)便快速地檢測(cè)離子，甚至分子的。這說明我們大家先入為主的思維定勢(shì)是多么的厲害！但是，也正因?yàn)槿绱�，我們也完全理解了老師和同學(xué)們?cè)诿鎸?duì)審稿人的某些問題時(shí)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(yīng)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?yàn)槲覀冏约汉螄L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(shí)的有效途徑。

這里我們不妨就用科學(xué)家，尤其是生命科學(xué)家都熟悉不過的pH計(jì)為例來說明NMT離子分子（電極）傳感器的特征。pH計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)H⁺進(jìn)行選擇性測(cè)量的裝置。

 

那么，NMT分子傳感器則是利用電化學(xué)/熒光染料/碳納米等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的對(duì)某種分子的選擇性或特異性檢測(cè)。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(shù)文獻(xiàn)去完成即可。

 

2）如何說明所測(cè)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(shè)計(jì)和實(shí)施一個(gè)實(shí)驗(yàn)，一舉兩得地向?qū)徃迦送瑫r(shí)證明在測(cè)量的是什么離子/分子，以及檢測(cè)到的是它們流速，而不是其它假象。不必緊張，通常這個(gè)工作可以委托國(guó)內(nèi)的NMT專業(yè)測(cè)試中心來完成，不必自己動(dòng)手。

 

我們把這類實(shí)驗(yàn)叫做，NMT（人工）流速信號(hào)源實(shí)驗(yàn)，有時(shí)也會(huì)根據(jù)具體的離子/分子進(jìn)行稱呼，比如這里的實(shí)驗(yàn)是圍繞著H₂O₂，因此，我們也可以稱它為‘NMT-H₂O₂流速信號(hào)源實(shí)驗(yàn)’。

 

信號(hào)源實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單，就以H₂O₂的實(shí)驗(yàn)為例，將較高濃度的H₂O₂灌沖到一個(gè)開口約為幾個(gè)微米的玻璃毛細(xì)管中，將其固定在一個(gè)乘有你實(shí)驗(yàn)測(cè)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(xì)管尖端的周邊液體里就會(huì)形成一個(gè)H₂O₂的分子濃度梯度。換個(gè)角度理解，就是我們制作了一個(gè)人工H₂O₂流速信號(hào)源，或H₂O₂流速源。

下面我們引入H₂O₂流速傳感器，對(duì)這個(gè)剛剛制作的人工H₂O₂流速源進(jìn)行檢測(cè)。將H₂O₂傳感器在紅黃綠三點(diǎn)進(jìn)行依次測(cè)量后，如果這些流速值滿足Ficks'第一擴(kuò)散定律公式，那么我們就一次驗(yàn)證了兩個(gè)問題，一是測(cè)到的是H₂O₂，二是的確有一個(gè)H₂O₂流速源存在。

通常，我們會(huì)建議老師同學(xué)們?cè)俣嘧咭徊�，讓審稿人無話可說，就是在任何實(shí)驗(yàn)條件都不變的情況下，將人工流速源換成你的待測(cè)樣品（如下圖所示），并進(jìn)行同樣的紅黃綠三點(diǎn)檢測(cè)，并證明其符合Fick's擴(kuò)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(dāng)然，有時(shí)審稿人仍不滿足這些介紹，會(huì)有其它各式各樣的問題，我們將隨后把我們幫助老師同學(xué)們的作答分享給大家！

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