1、生物大分子提取及结构功能应用研究

    分析化学技术，如光谱、色谱、质谱、电化学分析等是研究生物大分子不可或缺的手段。对生命体系自身的各种化学、物理和生物过程的研究，在很大程度上依赖于分析化学分离、测试和表征技术及方法的应用与发展。近年来实验室在国家自科基金、湖北省自科基金、国家民委自科基金和武汉市晨光计划及攻关计划的支持下，围绕生物大分子的提取、检测、结构及功能研究方向，展开以下工作：

    (1) 构建生物物质的分离纯化新技术、检测新方法

    以生物材料或其他材料为基质，制备对生物活性物质有功能作用的新吸附材料，采用改性、交联、修饰、接枝、印迹等手段，提高吸附的选择性和吸附容量，建立提取纯化功能蛋白质的新技术，为研究小分子与功能蛋白质大分子的作用提供新手段。构建分离纯化生物物质的新体系，包括液-液、液-固、液膜及色谱体系,筛选新的配体，酶的固定化技术等，既提高体系的亲合力和选择性，又能保护生物物质的活性和功能。

    (2) 蛋白质及酶等生物大分子电化学分析新方法研究

开展功能化离子液体及聚合物、分子印迹聚合物、功能化纳米材料的制备、表征工作，并基于此构建电化学敏感/传感界面，获取生物大分子(如蛋白质、酶等)电化学响应的增敏原理，探索选择性识别生物大分子的途径，建立高选择性、高灵敏度生物传感新方法，并尝试新分析方法在实际生物体系中的应用基础研究。

    (3) 质谱新技术的开发及在生物大分子结构功能研究中的应用

    蛋白质结构分析：蛋白质一级结构的测定，及电喷雾质谱法表征蛋白质二级结构变化，阐明蛋白质的结构与功能的关系；质谱技术结合分子生物学方法，高效、准确地获取生物体系分子间相互作用的信息，探索分析生物分子的识别过程；建立快速、灵敏的质谱方法研究生物大分子与药物先导体的相互作用，为寻找以致病蛋白为靶点的药物前体分子提供新的实验手段和理论基础。

    2、民族药活性小分子分离分析研究

    主要研究民族药中新颖化学成分，药效化合物的分离纯化、结构测定及其相关新技术新方法；民族药材、提取物及其制剂的质量评价理论与技术，以及质量控制所需的标准提取物、化学对照品。

    (1) 民族药中新颖化学结构的活性天然产物的发现、结构修饰及其生物活性的研究

以维、壮、土家、傣等民族医优势病种药物为研究对象，利用现代色谱和光谱技术，建立一整套成熟的成分分离、纯化、结构鉴定技术和方法，快速高效地分离得到结构新颖的化学成分，并从细胞水平、分子水平上建立符合维药、土家药、壮药等民族药特点的筛选技术体系，从复杂的化学成分中筛选出重要的生理活性物质。同时对初步筛选出的活性物质建立起高效、快速的药效作用评价体系，明确活性物质药效作用强弱，毒性大小，并开展结构修饰研究，为民族药创新药物的发现与开发奠定基础。近年来获得1项国家科技支撑计划、4项国家自然科学基金、10项湖北省和国家民委基金的资助；在国内外重要医药期刊上发表论文70余篇，其中SCI收录40余篇， Nat. Prod. Rep, 2002, 19: 494评述了我们从雷公藤中所发现的三萜化合物的结构新颖性，于德泉院士主编的《天然产物化学进展》一书中评述雷公藤中环肽的结构为一种新颖的骨架类型，丰富了环肽的结构类型。

    (2) 民族药物质量评价与标准的研究

    针对维、壮、土家、傣等民族药中基源复杂品种、毒性药材品种，以及特殊应用品种。(1)采用先进的联用色谱技术和化学计量学信息处理方法，切实可靠地探明民族药物的化学基础，解决民族药多组分复杂混合体系定性定量定结构的难题；(2)采用先进的化学指纹图谱以及红外/近红外光谱指纹信息技术结合机器学习算法，建立起基于化学指纹图谱和红外/近红外光谱指纹信息的民族药生产标准化质量控制与评价方法;(3)采用现代联用仪器技术结合化学计量学多维校正方法，定量解释民族协同作用的药理机制，建立全新的基于民族药效及药代动力学方法;

    建立传统方法和现代分析技术相结合的质量评价研究方法体系；同时，通过民族药化学、药效、毒理、质量的深入研究，建立重要民族药品种的地方标准和国家标准，为民族药临床应用的安全性和有效性以及合理的开发利用提供保障。目前多项质量分析技术转让给云南玉溪望子隆生物制药有限公司、湖北香连药业有限责任公司、武汉马应龙药业集团股份有限公司等数十家制药企业，转让经费达500万元，为企业创造经济效益达1000万元。基于上述工作，2005年湖北省经济委员会批准课题组所在的民族药物研究所为“湖北省中小企业共性技术民族药物研发推广中心”。2008年被武汉市科技局立项投资建设为“武汉市民族药物现代化研究工程中心”。

    3、绿色分析技术及应用

    本研究方向致力于绿色分离分析技术的研究及其应用，主要包括超临界流体(二氧化碳)萃取分离技术及其应用；激光光谱技术在物质成分分析方面的应用研究；半导体技术在分离分析技术方面的应用等。

    (1) 超临界流体分离分析技术及其应用

萃取分离在工业生产过程中占有非常重要的地位，但大多数萃取分离过程需要在易挥发的有机溶剂中完成，已引起了严重的环境问题，随着人们环保意识的提高，有机溶剂的使用越来越受到限制，因此，寻求对环境友好的绿色溶剂来代替对环境有害的溶剂已成为研究者关注的热点。超临界二氧化碳兼具气体和液体的性质，且临界点低、价廉、无毒、不燃、易循环利用，被认为是一种环境友好的绿色溶剂，被广泛的应用于分析分离过程。

    本研究方向主要致力于两个研究课题：① 超临界二氧化碳萃取金属离子研究(包括新型非氟螯合剂的设计合成及其萃取行为研究)；②超临界二氧化碳萃取生物活性大分子研究(包括亲二氧化碳聚合物的设计、合成及其在超临界二氧化碳中对生物活性大分子的萃取)。本研究方向已经得到包括两项国家自然科学基金在内的9项基金项目的资助，并发表了10余篇相关SCI检索论文。

    (2) 激光光谱技术应用研究

    本研究方向紧密结合民族地区的生物资源的开发与利用、环境的效能评价与保护的实际需求，开展相关领域专业检测装置的原创性研发。保持激光击穿光谱(LIBS)技术在大气中重金属污染物检测、污水处理监测、煤质分析、民族药物重金属成分检测等一系列具体应用领域的研究特色，逐步开展LIBS技术在环境监测、能源冶金、地质勘探、生物医学等其它领域应用的机理研究；同时兼顾差分吸收光谱技术(DOAS)，傅立叶变换红外光谱技术(FT-IR)，可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)和激光拉曼光谱技术(RAMAN)，等光谱分析技术在物质成分检测方面的最新研究成果，充分利用激光技术、光谱监测技术和计算机软件技术等技术储备，对特殊的用户开展有针对性的物质分析仪器研发工作。本研究方向先后主持完成了国家自然科学基金科学部主任基金2项，公益性行业(气象)科研专项子课题1项，其它省部级科研项目5项，在国内外学术期刊上发表论文40余篇，其中SCI索引10余篇、EI索引30余篇。