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國家自然科學基金委化學科學部分析化學學科發展戰略及優先資助領域

2010-10-11

國家自然科學基金委化學科學部分析化學學科發展戰略及優先資助領域
1、分析化學學科發展戰略與主要挑戰

       分析化學在科學技術中不可或缺的作用和地位已是毋庸置疑的事實。上個世紀末“人類基因測序”被認為是一項像人類登月一樣的偉大工程，在該工程面臨進展緩慢的困難時，是分析化學家對毛細管電泳分析方法的重大革新，使這項偉大的工程得以提前完成，從而揭開了后基因時代的序幕。1999年比利時布魯塞爾發生的二惡英污染中毒事件引起全球消費者的恐慌，導致比利時內閣被迫集體辭職，當時也是分析化學家拯救了比利時。2002~2004年度獲得諾貝爾化學獎、醫學獎的科學家大都因為率先建立了新的測定生物大分子的方法而獲此殊榮。化學和物理學等諾貝爾的得主，約1/3~1/4是提出創新測試方法的科學家。
由此可見分析方法與技術在人類科學技術和社會發展中的重要性。
     分析化學是人們獲得物質組成和結構信息的科學，這些信息對于生命科學、材料科學、環境科學和能源科學來說都是比不可少的。目前，分析化學的研究范圍非常廣泛，它既包括無機分析、有機分析、生化分析、環境分析、藥物分析、細菌分析、免疫分析、食品分析、中草藥分析、臨床分析、功能材料分析表征及分析、表面與界面分析、波譜學分析、過程分析，還包括化學信息學、生物信息學、儀器研制、質量控制機納米分析化學和芯片分析化學等，凡是與這線領域相關聯的新原理、新方法、新技術、新儀器及新配件的研究工作都是分析化學學科的資助范圍。從方法和技術的層面上，分析方法發展的趨勢有：微流控芯片化、在線化、實時化、原位化、防生化、智能化、信息化、高靈敏化、高選擇性化、高通量化、無損化、單原子化和單分子化等。此外，還有各種聯用技術和各種批量操作技術，如分析和分離聯用，分析、分離和合成聯用，組成化學等。從研究對象層面上有：（1）生命分析化學：（2）材料分析化學；（3）壞境分析化學；（4）礦產資源分析化學；（5）流程工業中的在線分析和自動調控；（6）毒品和安全分析化學；（7）宇宙和星際分析化學等。
      目前生命科學、材料科學、壞境科學、后基因時代及生物信息學的發展，對分析化學提出了更高的要求，這也是分析化學發展的機遇。今后分析化學學科應更加注重并加強一下幾個方面的研究：
      （1）分析化學要突出方法學的研究，要注重方法的集成，解決深層次的問題。2002~2004年度諾貝爾化學獎與醫學獎的授予給了我們分析化學工作者很好的啟示。我國分析化學在方法上已在國際上打下了很好的基礎，影響不斷的提高，應繼續鞏固和提高我們分析化學在國際上的地位。
       （2）分析化學的發展要與國家需求緊密結合。要注重于國家安全有關的分析化學研究；注重重大疾病早期診斷的分析化學研究；注重中草藥現代化與標準化中的分析化學的前沿課題；注重儀器微型化及芯片的研究；加強食品安全與檢測的基礎研究；重視人世后的綠色壁壘和綠色封光問題；關注持久性有毒物質（PTS）和濫用藥物和檢測與分析等。
        （3）分析化學必須加強和注重儀器研制工作。科學儀器的研究是基礎研究，而且是基礎的基礎，不能簡單地把科學儀器的研究說成是開發工作。對分析化學學科來說，創新的科學儀器是創新研究成果的一種具體體現，用購買的國外儀器進行的研究工作很難超越國外的研究水平，要改變哪種重引進儀器輕研制儀器的觀念。這里需要強調指出的是，儀器研制工作不光是指成型儀器的研制，而也包括儀器的改進、性能的提高、儀器配件及研究裝置的研發等。
       （4）分析化學除了進行高靈敏、高選擇的物種分離和檢測外，類間關系（如分子間相互作用，信息關聯，數量篩選等）及作用機理的研究也應引起重視。目前分析化學不斷提出新的課題，研究對象不是高度復雜化，就是絕對個體化，要注意研究的深度，解決科學中的關鍵問題。此外，檢測量和式樣種類的要求也給分析化學提出了新的挑戰。
       （5）基因組學、蛋白質組學、代謝組學、金屬組學等各種組學的研究將為我國分析科學提供難得的發展機會。如高通量、高效率、高靈敏度的蛋白質組提取、分離、鑒定的新技術是蛋白質組學的關鍵；重大疾病預防診治措施的突破需要蛋白質組學與代謝組學提供“全景式”的病理機制認識；各類組學的研究必將導致大量新型藥物靶標的發現與藥物的問世等。
       （6）在鼓勵面向生命科學、材料科學、壞境科學、能源科學、信息科學總的分析科學的基礎性研究的同時，也要對傳統分析化學技術的發展給予關注。
       （7）要注重分析化學人才的發現、培養與支持；要大力發展研究隊伍，實現學科平衡、協調和可持續發展。
    2、分析化學學科主要挑戰與優先資助領域

目前分析化學面臨的主要挑戰是：第一，面對生命科學和環境科學等領域的復雜體系，如何發展高效、高速、高選擇、高靈敏度和高通量的分析技術，包括這些技術的基本理論；第二、面對國家安全、國際貿易、食品安全、環境監測、毒品分析等實際應用問題，如何發展痕量或超痕物質的新型檢測方法；第三，面對各種分析技術得到的海量數據，如何發展新的化學信息學方法來高效快速地處理這些數據；第四、面對科研和生產中隊高純度物質的需求，如何開發更有效的制備分離技術，包括傳統制備色譜的新型填料、手型藥物分離填料的開發等；第五，為實現高效、高速、高靈敏和高通量分析，如何發展新的高效樣品處理技術。
近期分析化學優先資助研究領域有：基因組學、蛋白質組學、代謝組學和金屬租學中的分析新技術、新方法；生物單分子、但細胞分析及實時、定量生命信息表達；樣品前處理技術；生物分子相互作用研究；中草藥分析及活性成分篩選；食品分析與食品安全；各類探針和傳感技術研究；疾病檢測與診斷新技術、新方法；與重大疾病相關的標志物檢測與分析；波譜、質樸分析：表面、維區和形態分析；原位成像分析；結構與性能關系；過程分析化學；環境分析化學；納米分析化學；芯片分析化學；化學信息學與生物信息學；儀器研制（包括儀器配件和儀器微型化）；涉及國家信譽與利益的分析方法與技術；涉及國家安全與突發事件的分析新技術、新方法等。