2025年中國分析測試科學獎一等獎：異構體水平的精準質譜分析技術及其應用
完成單位：武漢大學
完成人：
陳素明，萬瓊瓊，馮桂芳，聶文京，張周銳，陳默然，郝艷紅，魏是奇
成果簡介：
同分異構是分子的普遍現象，異構體不僅為生命與化學體系提供了豐富的結構多樣性，更在諸多生物與化學過程中發揮著關鍵作用。然而，異構體之間微小的結構差別，卻可能導致其功能的巨大差異。目前對異構體結構與功能關系的認知存在嚴重不足，一個重要原因在于異構體水平精準分析面臨重大技術挑戰。為突破這一瓶頸，本項目獨辟蹊徑，通過發展特異性化學反應增強異構體特征信號，建立智能模型預測與匹配異構體多維信息，構建原位質譜裝置實現異構體時間分辨分析，發展了一系列創新的質譜分析方法。從一維到多維，從穩態到亞穩態，成功實現了復雜體系中不同類型異構體的精準質譜分析，為異構體水平結構與功能研究提供了關鍵技術。相關成果發表于J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Sci. Adv.等高水平期刊，并獲得多項國家發明專利授權。
創新點及科學價值：
（1）建立了化學增強異構體特征維度的新策略。發展可見光三線態能量轉移、氮雜環丙烷化、光催化硫代邁克爾加成等新型反應體系，增強或產生異構體特異性的色譜/質譜鑒別維度，實現了多種生物和化學體系中異構體的精準質譜分析與功能研究。
（2）發展了基于智能信息預測與匹配的多維異構體精準分析策略。構建了基于量子化學計算與人工智能的異構體多維信息預測和匹配流程，建立了異構體水平的多維質譜分析方法，實現代謝物、翻譯后修飾等多種形式異構體的精準鑒定，為深入研究其構效關系提供了關鍵技術手段。
（3）提出了基于原位質譜時間分辨分析的亞穩態異構體中間體鑒定策略。通過研制新型化學反應原位質譜分析裝置，建立了質譜鑒定與化學壽命測量相結合的新分析模式，揭示了反應過程中異構體的關鍵作用機制，為深入解析反應中間過程提供了重要技術工具。
社會經濟效益：
通過與多家生物科技公司開展深入合作與聯合研發，本項目成功推動了部分成果的轉化與應用。共同開發了基于精準組學的重大疾病輔助診斷技術，并完成了基于質譜技術的肺部結節良惡性判別項目。相關技術已獲國家發明專利授權，合作研制的質譜檢測試劑盒已取得國家醫療器械注冊證書?；谠撗芯康妮o助診斷技術已在臨床中得到應用，取得了顯著的社會效益和經濟效益。
應用前景：
本項目通過發展異構體水平的質譜分析方法和技術，實現了不同類型異構體的精準結構解析與精確定量分析。部分新方法和新技術已經成功應用于解決基礎科學問題和臨床實踐問題，取得了多項重要的科學發現，未來將在服務人民生命健康方面展現出廣闊的應用前景。
