圖1 Waters公司的 TRIZAIC，可用于蛋白組學研究。
納米生物技術正得到越來越多的關注，而在納米生物技術儀器領域，鼓舞人心的成功故事也即將上演。
樂觀者希望，新科學和技術的應用，將再次把人類從目前的金融危機中解救出來。那么,是哪種技術擔此重任呢？
納米技術通常被視作“救星”，人們則把更大的希望寄托在納米生物技術上。美國皮尤慈善信托基金會（Pew Charitable Trusts）將納米技術看作是“在原子水平的實踐操作和制造。”全球主要的研究機構，都對納米技術在眾多領域的適應性產生了極大的興趣。Pew文獻認為，納米技術“有可能改變我們日常生活中的一切：汽車、衣服、食品或更有效的太陽能電池。”
當然，人們對該技術也有一些疑慮。自2005年起，Pew就與伍德羅·威爾遜國際學者中心的學者一起，研究納米技術，以便將新技術對人類健康和環境的潛在危險降到最低，并且加深公眾對納米技術的了解。然而，人們對納米技術的期望依然很高。去年，當700名全球頂級研究者出席迪拜世界經濟論壇時，新加坡生物工程和納米技術研究所常務董事Jackie Ying指出，納米技術的影響可能更大：從傳染性疾病的早期探測，到避開全國流行病的爆發，純凈飲用水的增強以及新能源的生產。
Waters公司的TRIZAIC
在生物制藥領域，Waters公司資深產品經理Patricia Young表示，“生物制藥學研究人員通常不受樣品限制，研究人員能從生物反應器中獲得大量的樣品。他們可以檢測媒介，以確保足夠的營養殘留，不會產生廢品，或者檢測他們正在生產的生物產品的數量及質量。”樣品很多時，首選的分析方法通常是超高效液相色譜法（UPLC），亞2微米的顆粒具有較大的內徑柱，通常為2.1mm。然而，對于早期發現或生物標記分析而言，研究人員只采用小量的樣品，通常不到1皮摩爾。在這些案例中，最好的方法是基于75μm ID柱的超高效液相色譜，以盡量減少樣品的損失，增加靈敏度。
Waters公司目前提供ACQUITY UPLC用于分析分離，該產品于2004年上市。之后，公司開發了自己的納米ACQUITY UPLC系統，采用75μm~1mm的內徑柱。
Young表示：“納米系統的基本原理，是在譜帶增寬過程中，允許注射少量的分析物而不會降低靈敏度。”
“緊隨納米ACQUITY UPLC，我們增加了TRIZAIC UPLC模塊。這種可擴展的微流體設備，在制造合適的納米級色譜時，可以不需要用戶的人為干涉。”
圖2 Shimadzu公司的BioSpec-Nano Uv-Vis。
納米分離技術主要用于新的生物制藥產品的發現和開發階段。為了讓有限的樣品獲得最多的信息，納米LC采用質量分離，因為光學探測無法提供足夠的靈敏度。“早期發現和開發階段主要依靠高分辨率質譜系統，如Synapt high-definition質譜或Xevo QTof MS系統。”在生產方面，主要采用基于可調式紫外線或發光二極管陣列探測器進行光學探測分析。
“然而出現問題時，表現出的特性會和期望的完全不同，如在肽段圖譜中出現的意外的蛋白質信號或者是一個新的峰值，就需要重新啟用有力的工具，如質譜儀以計算出生物反應器中的精確事件。”
“納米ACQUITY UPLC系統已經于2004年上市，而采用TRIZAIC可增強其可用性。我們在這上面花了很多時間，因為在市場的再評估過程中，我們認識到我們采用的nanoTile底物在75μm ID上應用非常好，但是我們需要將其擴展到300μm ID及以上，去獲得更大的分子范圍。“它們聽起來都很小，但是應用范圍卻差異很大。TRIZAIC的75μm nanoTile，用于精確的蛋白組學研究。如果按比例增加到300μm ID，那么可應用范圍包括代謝組學、藥物代謝作用和藥代動力學（DMPK）樣品，它們都是生物技術和藥物研究人員的重要研究領域。”
“這就是我們目前的狀況，那些想在納米級和毛細管流量采用TRIZAIC的研究人員，正逐步增加對我們的了解。 TRIZAIC是Waters公司未來的分離策略。我們正著手納米和毛細管研究，之后擴大到流量分析。那是我們的目標。”
對于新產品的交付使用時間，Young表示，TRIZAIC UPLC系統將在2009年推出。“我們需要證明，該系統在可用性上將顯著提高，從而推動人們從最常用的管式化學制劑轉向TRIZAIC系統轉變。我們正在經歷毛細納米流式領域的變遷。”
Shimadzu公司的BioSpec-Nano
Shimadzu公司生命科學業務經理Terry Adams表示，目前他們在納米技術領域主要致力于研發階段。他相信，只使用微小樣品和小量的試劑，就能夠維持分析系統的強勁動力。
Adams解釋說：“構造能持續保持運行一致性的系統將是一個挑戰。”他把制造一致性看作是納米儀器的主要挑戰之一。
圖3 Shmiadzu公司的 BioSpec-Nano，只需要1μl的樣品。
談到Shimadzu公司目前推出的納米HPLC Prominence，Adams表示：“用戶進行蛋白組學分析，樣品數量有限，他們通常想獲得盡可能高的靈敏度。”
“我們知道，通過按比例縮小HPLC系統，由于柱子的靈敏度，他們能獲得更高的靈敏度性能。但是我們也知道，采用質譜和納升電噴霧，我們就能獲得進入質譜儀中完整的噴霧，可以采用整個樣本而不是其中的一部分。因此，設法提高靈敏性能的蛋白組學研究人員，只是采用這種系統的人員之一。” Adams說。
Prominence HPLC系統是HPLC產品線內部一切事物的平臺。Adams解釋：“在開發HPLC系統的過程中，我們有一名工程師在美國國家衛生研究院工作，他主要負責毛細管系統及其優化。同時，也設法利用現有的硬件生產納米系統，并且對所有其他的納米系統進行評估。他的結論是，從現有的設備中，無法生產獲得一個好的納米系統。我們需要做的更好。
該工程師回到日本后，研制出了島津的納米系統Prominence Nano LC。因此可以說，Prominence Nano LC的問世，得益于該工程師從NIH獲得的信息，以及用戶使用的第一手經驗。當然，也留不開日本Shimadzu公司強大的團隊支持。
Prominence Nano LC是一種耐用、易用的納米系統，具有重復性結果，也容易在二維結構即所有的流量分析和納米流量中維持和運行。這種適應性對那些某天想用納米的用戶來說是很方便的。當他們認為自己真的需要采用這種系統，可以很容易地轉變并運行毛細管或微流體系統。
在2009年匹茲堡儀器展會上，Shimadzu公司推出了2款新的納米系統：一種新的特有的粒子測量法以及單個納米顆粒分析儀。公司還宣布，推出一種新的BioSpec-nano UV-Vis分光光度計用于生命科學研究。
Agilent公司的HPLC芯片
Agilent科技公司HPLC-Chip/MS產品經理Dayin Lin稱，人們對納米技術有很大的興趣，因為只需要很少量的樣品就可以開展應用，在一些案例中這是必須的條件。
安捷倫圍繞小型化技術，已經開始了一系列的研究，例如Agilent 2100系列生物分析儀，已經成為DNA分析領域的通用設備，在過去的10年中也是RNA分析的主要工具。
在LC方面，Agilent是將微流體設備商品化的首家公司，旗下的Agilent 1200 Series HPLC-Chip/MS 就是明證。現在，采用納米技術的LC-MS在蛋白組學研究方面有許多應用。
“除了蛋白質鑒定，我們正在拓展藥物代謝組學和藥代動力學（DMPK）研究。”Agilent已經有一個超高的1200 Series HPLC Chip，該產品是與諾華公司合作進行測試的。在有的分析中，許多樣品的量都非常的少，在一系列的提取中，有時只獲得一滴實驗小鼠的血樣。HPLC-chip/MS只需要0.1~4μg的樣品，就可用于蛋白組學或代謝組學的分析。
據Lin介紹，安捷倫還將與納米流式LC-MS有關的特殊技術采用了納米噴霧。“我們把這種特殊的產品叫做HPLC芯片，是唯一可用的、與微流體LC-MS設備完全整合的產品。”
整合到這種設備中的是微米連接柱，與其他設備相兼容，所有這些都包裝整合到一個信用卡大小的、可注射樣品進入的芯片設備中。LC用于推動流體，最終，HPLC芯片獲得電噴霧離子化液滴。這種噴射具有高度一致性，采用Agilent全部LC-MS系統中的任何一個，都可以進行分析，無論它們是單一產品還是三重四極桿系統。
“這就是研究人員在尋找的東西，”Lin說，“這種方法簡化了所有系統的方法和連接，并且節約了時間，優化工作流程，從而可獲得更多成功的實驗。”