完成单位：武汉大学

完成人：

陈素明，万琼琼，冯桂芳，聂文京，张周锐，陈默然，郝艳红，魏是奇

成果简介：

同分异构是分子的普遍现象，异构体不仅为生命与化学体系提供了丰富的结构多样性，更在诸多生物与化学过程中发挥着关键作用。然而，异构体之间微小的结构差别，却可能导致其功能的巨大差异。目前对异构体结构与功能关系的认知存在严重不足，一个重要原因在于异构体水平精准分析面临重大技术挑战。为突破这一瓶颈，本项目独辟蹊径，通过发展特异性化学反应增强异构体特征信号，建立智能模型预测与匹配异构体多维信息，构建原位质谱装置实现异构体时间分辨分析，发展了一系列创新的质谱分析方法。从一维到多维，从稳态到亚稳态，成功实现了复杂体系中不同类型异构体的精准质谱分析，为异构体水平结构与功能研究提供了关键技术。相关成果发表于J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Sci. Adv.等高水平期刊，并获得多项国家发明专利授权。

创新点及科学价值：

（1）建立了化学增强异构体特征维度的新策略。发展可见光三线态能量转移、氮杂环丙烷化、光催化硫代迈克尔加成等新型反应体系，增强或产生异构体特异性的色谱/质谱鉴别维度，实现了多种生物和化学体系中异构体的精准质谱分析与功能研究。

（2）发展了基于智能信息预测与匹配的多维异构体精准分析策略。构建了基于量子化学计算与人工智能的异构体多维信息预测和匹配流程，建立了异构体水平的多维质谱分析方法，实现代谢物、翻译后修饰等多种形式异构体的精准鉴定，为深入研究其构效关系提供了关键技术手段。

（3）提出了基于原位质谱时间分辨分析的亚稳态异构体中间体鉴定策略。通过研制新型化学反应原位质谱分析装置，建立了质谱鉴定与化学寿命测量相结合的新分析模式，揭示了反应过程中异构体的关键作用机制，为深入解析反应中间过程提供了重要技术工具。

社会经济效益：

通过与多家生物科技公司开展深入合作与联合研发，本项目成功推动了部分成果的转化与应用。共同开发了基于精准组学的重大疾病辅助诊断技术，并完成了基于质谱技术的肺部结节良恶性判别项目。相关技术已获国家发明专利授权，合作研制的质谱检测试剂盒已取得国家医疗器械注册证书。基于该研究的辅助诊断技术已在临床中得到应用，取得了显著的社会效益和经济效益。

应用前景：

本项目通过发展异构体水平的质谱分析方法和技术，实现了不同类型异构体的精准结构解析与精确定量分析。部分新方法和新技术已经成功应用于解决基础科学问题和临床实践问题，取得了多项重要的科学发现，未来将在服务人民生命健康方面展现出广阔的应用前景。