图1 Waters公司的 TRIZAIC，可用于蛋白组学研究。

纳米生物技术正得到越来越多的关注，而在纳米生物技术仪器领域，鼓舞人心的成功故事也即将上演。

乐观者希望，新科学和技术的应用，将再次把人类从目前的金融危机中解救出来。那么,是哪种技术担此重任呢？

纳米技术通常被视作“救星”，人们则把更大的希望寄托在纳米生物技术上。美国皮尤慈善信托基金会（Pew Charitable Trusts）将纳米技术看作是“在原子水平的实践操作和制造。”全球主要的研究机构，都对纳米技术在众多领域的适应性产生了极大的兴趣。Pew文献认为，纳米技术“有可能改变我们日常生活中的一切：汽车、衣服、食品或更有效的太阳能电池。”

当然，人们对该技术也有一些疑虑。自2005年起，Pew就与伍德罗·威尔逊国际学者中心的学者一起，研究纳米技术，以便将新技术对人类健康和环境的潜在危险降到最低，并且加深公众对纳米技术的了解。然而，人们对纳米技术的期望依然很高。去年，当700名全球顶级研究者出席迪拜世界经济论坛时，新加坡生物工程和纳米技术研究所常务董事Jackie Ying指出，纳米技术的影响可能更大：从传染性疾病的早期探测，到避开全国流行病的爆发，纯净饮用水的增强以及新能源的生产。

Waters公司的TRIZAIC

在生物制药领域，Waters公司资深产品经理Patricia Young表示，“生物制药学研究人员通常不受样品限制，研究人员能从生物反应器中获得大量的样品。他们可以检测媒介，以确保足够的营养残留，不会产生废品，或者检测他们正在生产的生物产品的数量及质量。”样品很多时，首选的分析方法通常是超高效液相色谱法（UPLC），亚2微米的颗粒具有较大的内径柱，通常为2.1mm。然而，对于早期发现或生物标记分析而言，研究人员只采用小量的样品，通常不到1皮摩尔。在这些案例中，最好的方法是基于75μm ID柱的超高效液相色谱，以尽量减少样品的损失，增加灵敏度。

Waters公司目前提供ACQUITY UPLC用于分析分离，该产品于2004年上市。之后，公司开发了自己的纳米ACQUITY UPLC系统，采用75μm~1mm的内径柱。

Young表示：“纳米系统的基本原理，是在谱带增宽过程中，允许注射少量的分析物而不会降低灵敏度。”

“紧随纳米ACQUITY UPLC，我们增加了TRIZAIC UPLC模块。这种可扩展的微流体设备，在制造合适的纳米级色谱时，可以不需要用户的人为干涉。”

图2 Shimadzu公司的BioSpec-Nano Uv-Vis。

纳米分离技术主要用于新的生物制药产品的发现和开发阶段。为了让有限的样品获得最多的信息，纳米LC采用质量分离，因为光学探测无法提供足够的灵敏度。“早期发现和开发阶段主要依靠高分辨率质谱系统，如Synapt high-definition质谱或Xevo QTof MS系统。”在生产方面，主要采用基于可调式紫外线或发光二极管阵列探测器进行光学探测分析。

“然而出现问题时，表现出的特性会和期望的完全不同，如在肽段图谱中出现的意外的蛋白质信号或者是一个新的峰值，就需要重新启用有力的工具，如质谱仪以计算出生物反应器中的精确事件。”

“纳米ACQUITY UPLC系统已经于2004年上市，而采用TRIZAIC可增强其可用性。我们在这上面花了很多时间，因为在市场的再评估过程中，我们认识到我们采用的nanoTile底物在75μm ID上应用非常好，但是我们需要将其扩展到300μm ID及以上，去获得更大的分子范围。“它们听起来都很小，但是应用范围却差异很大。TRIZAIC的75μm nanoTile，用于精确的蛋白组学研究。如果按比例增加到300μm ID，那么可应用范围包括代谢组学、药物代谢作用和药代动力学（DMPK）样品，它们都是生物技术和药物研究人员的重要研究领域。”

“这就是我们目前的状况，那些想在纳米级和毛细管流量采用TRIZAIC的研究人员，正逐步增加对我们的了解。 TRIZAIC是Waters公司未来的分离策略。我们正着手纳米和毛细管研究，之后扩大到流量分析。那是我们的目标。”

对于新产品的交付使用时间，Young表示，TRIZAIC UPLC系统将在2009年推出。“我们需要证明，该系统在可用性上将显著提高，从而推动人们从最常用的管式化学制剂转向TRIZAIC系统转变。我们正在经历毛细纳米流式领域的变迁。”

Shimadzu公司的BioSpec-Nano

Shimadzu公司生命科学业务经理Terry Adams表示，目前他们在纳米技术领域主要致力于研发阶段。他相信，只使用微小样品和小量的试剂，就能够维持分析系统的强劲动力。

Adams解释说：“构造能持续保持运行一致性的系统将是一个挑战。”他把制造一致性看作是纳米仪器的主要挑战之一。

图3 Shmiadzu公司的 BioSpec-Nano，只需要1μl的样品。

谈到Shimadzu公司目前推出的纳米HPLC Prominence，Adams表示：“用户进行蛋白组学分析，样品数量有限，他们通常想获得尽可能高的灵敏度。”

“我们知道，通过按比例缩小HPLC系统，由于柱子的灵敏度，他们能获得更高的灵敏度性能。但是我们也知道，采用质谱和纳升电喷雾，我们就能获得进入质谱仪中完整的喷雾，可以采用整个样本而不是其中的一部分。因此，设法提高灵敏性能的蛋白组学研究人员，只是采用这种系统的人员之一。” Adams说。

Prominence HPLC系统是HPLC产品线内部一切事物的平台。Adams解释：“在开发HPLC系统的过程中，我们有一名工程师在美国国家卫生研究院工作，他主要负责毛细管系统及其优化。同时，也设法利用现有的硬件生产纳米系统，并且对所有其他的纳米系统进行评估。他的结论是，从现有的设备中，无法生产获得一个好的纳米系统。我们需要做的更好。

该工程师回到日本后，研制出了岛津的纳米系统Prominence Nano LC。因此可以说，Prominence Nano LC的问世，得益于该工程师从NIH获得的信息，以及用户使用的第一手经验。当然，也留不开日本Shimadzu公司强大的团队支持。

Prominence Nano LC是一种耐用、易用的纳米系统，具有重复性结果，也容易在二维结构即所有的流量分析和纳米流量中维持和运行。这种适应性对那些某天想用纳米的用户来说是很方便的。当他们认为自己真的需要采用这种系统，可以很容易地转变并运行毛细管或微流体系统。

在2009年匹兹堡仪器展会上，Shimadzu公司推出了2款新的纳米系统：一种新的特有的粒子测量法以及单个纳米颗粒分析仪。公司还宣布，推出一种新的BioSpec-nano UV-Vis分光光度计用于生命科学研究。

Agilent公司的HPLC芯片

Agilent科技公司HPLC-Chip/MS产品经理Dayin Lin称，人们对纳米技术有很大的兴趣，因为只需要很少量的样品就可以开展应用，在一些案例中这是必须的条件。

安捷伦围绕小型化技术，已经开始了一系列的研究，例如Agilent 2100系列生物分析仪，已经成为DNA分析领域的通用设备，在过去的10年中也是RNA分析的主要工具。

在LC方面，Agilent是将微流体设备商品化的首家公司，旗下的Agilent 1200 Series HPLC-Chip/MS 就是明证。现在，采用纳米技术的LC-MS在蛋白组学研究方面有许多应用。

“除了蛋白质鉴定，我们正在拓展药物代谢组学和药代动力学（DMPK）研究。”Agilent已经有一个超高的1200 Series HPLC Chip，该产品是与诺华公司合作进行测试的。在有的分析中，许多样品的量都非常的少，在一系列的提取中，有时只获得一滴实验小鼠的血样。HPLC-chip/MS只需要0.1~4μg的样品，就可用于蛋白组学或代谢组学的分析。

据Lin介绍，安捷伦还将与纳米流式LC-MS有关的特殊技术采用了纳米喷雾。“我们把这种特殊的产品叫做HPLC芯片，是唯一可用的、与微流体LC-MS设备完全整合的产品。”

整合到这种设备中的是微米连接柱，与其他设备相兼容，所有这些都包装整合到一个信用卡大小的、可注射样品进入的芯片设备中。LC用于推动流体，最终，HPLC芯片获得电喷雾离子化液滴。这种喷射具有高度一致性，采用Agilent全部LC-MS系统中的任何一个，都可以进行分析，无论它们是单一产品还是三重四极杆系统。

“这就是研究人员在寻找的东西，”Lin说，“这种方法简化了所有系统的方法和连接，并且节约了时间，优化工作流程，从而可获得更多成功的实验。”