复旦大学高精度CT和古蛋白测序质谱仪投入使用|实验室介绍

学术   科学   2024-11-19 09:30   北京  

实验室介绍

LAB

复旦大学科技考古研究院高精度CT扫描实验室与古蛋白质谱实验室成立于2023年。高精度CT扫描实验室配有高精度纳米CT,主要利用先进的计算机断层扫描技术对骨骼等物体结构进行扫描,获取物体的内外结构信息。蛋白质谱实验室配有基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS)专注于古代样本的蛋白质组提取和古蛋白测序。目前,实验室的主要研究方向包括采集人类、动植物和陶瓷器等样品的CT数据、相关样本的三维数字化处理和量化分析以及生物遗存的古蛋白提取、测序和分析。



实验室外部环境



01

高精度CT扫描实验室

实验室配备Phoenix V|tome|x S240/180型号X射线无损探伤检测仪双管CT系统(厂家:德国Phoenix公司Waygate Technologies),可根据样本特性选择合适的X射线源,包括180 kV/20 W的高功率纳米聚焦X射线管和240 kV/320 W的微聚焦X射线管,以适应不同密度和尺寸的样本需求。能够检测重量高达10kg、直径达500mm的大型样本,并对小型样本提供最佳0.8μm的空间分辨率。

功能和应用:该系统可用于精细观察人骨、动植物遗存和考古文物的内外部结构,支持无损扫描和三维重建,全面展示样品的微观结构。通过对三维数据模型的分析,能够定量识别样品的体积、表面积、孔隙度等参数,并进行各种实验模拟。此技术为考古遗址发掘、文物复原、保存和管理提供了可靠的数据支持,推动了考古学研究与文物保护工作的发展。


微米X射线

纳米X射线

最大电压/功率/电流

240kV/320W/3mA

180kV/15W/0.8mA

空间分辨率

5μm

800nm

成像视野尺寸

高度400mm,直径400mm

像素尺寸

200μm2000×2000像素数量




高精度CT扫描实验室



服务项目:

CT扫描:采用微米/纳米CT技术对目标样本(如人骨、动物骨骼、化石、陶瓷器及现生动植物等)进行高分辨率扫描。对于现代人头骨的扫描精度可达100μm,而对于啮齿类牙齿等微小化石的扫描精度可细化至1-2μm

简单数据分析:使用工业级专业三维图像处理与分析软件VG Studio MaxCT扫描数据进行初步处理。该软件能够有效调整3D数据的坐标轴、去除无效空间以显著提升数据文件的利用率,并进行样本的分割和存储优化,以便后续分析。

专业数据分析:对原始CT数据进行初步处理后,进一步利用VG Studio、Mimics、Avizo等专业软件进行深入分析。这些软件支持对样本进行精细化分割、热图生成、孔隙率计算等复杂的定量分析,能够对样本的内部结构进行全面评估,进而为研究提供精准的定量数据支持。




CT数据处理






实验室的相关研究报道




02

古蛋白质谱实验室

实验室配备了Autoflex Max基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(厂家:德国Bruker)能分析宽质荷比范围的离子,从小分子(例如脂质和多肽),至分子量超过 100k Da 的聚合物和完整蛋白质分子。PAN 宽域聚焦技术保证在较宽的质量范围内都可获得很高的分辨率,全新的 10-bit 的模数转换器,有效提高了动态范围,使我们能对低丰度样品组分做全面的表征。

功能和应用:通过这台高性能质谱仪,能够精准分析和识别降解的古代样本中的蛋白质,深入揭示古生物的生理特征和遗传信息。实验室致力于推动古蛋白质组学的研究前沿,相关的设备和软件都能提供高分辨率和高灵敏度的分析,为动物种属鉴定(Zooms)、重建古代人类的饮食习惯、探讨古生态环境以及研究古代疾病的病理提供了可靠的数据支持。




古蛋白质谱实验室



服务项目:

提取测序:从古代人类、动植物标本和残留物等样本中提取可分析的古蛋白,通过MALDI-TOF MS和二级质谱进行测序。

蛋白分析:专业质谱数据分析软件包括控制采集数据的 flexControl 和用于处理数据的 flexAnalysisPEAKS,通过对质谱仪测序数据进行系统的定性或定量分析,以精确识别肽段和蛋白质组成。通过高效的肽段鉴定和蛋白质数据库匹配功能,从复杂的古蛋白质组数据中解析出有价值的信息。该分析过程支持一系列深度应用,包括物种鉴定、古代人类和动物的饮食成分解析,以及古代遗骸中病理标记物的检测,揭示出样本的分子层面信息。
实验室负责人介绍

魏偏偏,复旦大学科技考古研究院青年副研究员,南非金山大学进化研究所客座研究员。主要研究方向为旧石器时代考古、人骨考古、古人类学、人类进化、虚拟人类学、功能形态学、史前人类行为学和古蛋白质组学。在Current BiologyJournal of Human Evolution American Journal of Biological Anthropology SCI杂志发表学术论文30余篇。曾主持国家自然科学基金青年科学基金项目、国家社会科学基金青年项目和中国博士后基金面上项目,参与了国家自然科学基金重点项目等众多项目。并与牛津大学、南加州大学、金山大学、西班牙国家人类进化研究中心等研究机构有多项国际合作。

联系邮箱:weipianpian@fudan.edu.cn

地址:上海市杨浦区邯郸路220号环境科学与工程学系2号楼142



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本刊是人类学起源与演化相关问题研究的学术期刊,主要刊载古人类、灵长类、旧石器考古、人类演化理论、体质人类学、以及与人类起源与演化相关的其它领域研究成果。
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