以中药和生物体等复杂体系中生物活性组分分析为目标,以新型分离介质和修饰材料的开发研究为切入点,发展现代色谱分析方法、构建高集成高通量微流控芯片系统,为复杂体系中目标物的选择性分析提供新方法:
(1)天然药物活性成分的筛选分离、鉴定研究,以活性化学成分的提取、分离、结构鉴定及其药理活性研究为主导,系统的研究了香茶菜、黄芩、太白洋参、红豆杉、棱子芹、葛花、葛根等药用植物有效化学成分提取分离工艺和药理活性,从中发现了一系列具有新结构的天然有机化合物,并对这些化合物进行了生理活性和药理实验研究,得到了一系列具有重要意义的研究结果。开展了基于细胞作用的中药活性成分筛选分析研究,建立了三维细胞生物反应器,在模仿体内微环境下药物与受体的作用过程进行中药有效成分筛选、分离, 建立了多种VEC细胞药物筛选模型和一系列在线色谱筛选分析方法,完成了川芎、丹参、铁牛七、金牛七、大黄、朱砂七、桃儿七等中药中作用于心血管系统和中枢神经系统及抗肿瘤的活性成分筛选分析工作。同时,通过对传统中药黄芩中黄芩素提取分离技术的系统研究,提出了一种新的分离工艺,可使黄芩甙在提取分离过程中自动转化为黄芩素,从而使黄芩素收率成倍提高。
(2)高集成塑料微流控芯片的构建及其在生物大分子分析中的应用,发明了3D微制备技术(Moving Mask Deep X-ray Lithography),首次将微反应器、微纳筛分柱、微通道及微透镜阵列集成于微型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片上, 并采用LIGA法批量制备了高集成聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片。针对常规热封装法耗时及成功率低的缺点,我们研究了二种新颖的封装方法:胶黏剂印刷法(adhesive printing method)和压敏胶带封装法,可在数秒内完成芯片的常温快速和高质量的封装,从而现实了一次性高集成微流控芯片的大规模低成本制备。在此基础上,结合固相抽提、毛细管PCR扩增,微流控芯片电泳及芯片亲和电泳技术建立了蛋白质、DNA和寡多糖等生物大分子的高通量快速分离分析方法,实现了微量复杂体系中如人血液(3微升)疾病基因片段高效高通量快速诊断。并将建立的以高集成微流控芯片为基础的高通量快速分离分析方法运用于活性小分子、寡多糖和蛋白质及其相互作用的研究。
(3)人工识别材料及新型分离介质的制备及应用,建立了分子印迹整体材料的合成方法,成功合成了士的宁、吗啡、麻黄碱等毒性中药的分子印迹整体材料,并将其应用到法医鉴定中;建立了以单分散交联甲基丙烯酸环氧丙酯微球为基质的分子印迹聚合物的合成体系,成功合成了奎诺酮和雌激素分子印迹材料,并将其运用到蛋白质大分子的合成中,发展了蛋白质分子印迹新技术;在此基础上针对分子印迹材料的单一性模板问题,首次提出了整合分子印迹材料的概念,通过与聚合条件的控制,合成了整合分子印迹材料,将性质不同但共存于同一基体的物质同时印迹在聚合物中,从而实现对复杂体系中多种目标成分的分离富集,拓展分子印迹材料的应用范围,提高其作用效率。再得到特异识别的分离材料后,结合色谱和质谱,建立分离分析方法,运用于中药、体液、蛋白质组等复杂体系的分离分析。开展了具有良好分离吸附性能的新型介孔碳材料研究,有望在分离介质研究中探出一条新路。2011年以来,在J. Chromatogr. B,Biomedical Chromatography,Talanta,Food Chem.,Analyst等SCI源刊上发表论文30余篇。该研究方向的学术带头人为张志琪教授,主要学术骨干有党福全教授、曾成鸣教授等。