ICS 71.040.50 N 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T34059—2017
纳米技术 纳米生物效应代谢组学方法
核磁共振波谱法
NanotechnologyNanobiological effects of nanomaterials-
NMR-basedmetabolomics
2018-02-01实施
2017-07-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T34059—2017
目 次
前言引言
I
范围规范性引用文件术语和定义缩略语
2
2
5 原理 6 仪器
测试样品检测步骤信号归属
10 信号的预处理和多变量统计分析· 11 测试分析结果附录A（规范性附录） 缩略语附录B（资料性附录） 金纳米棒对细胞毒性评价实例附录C（资料性附录） 纳米生物效应研究NMR检测报告格式参考文献
12 GB/T 34059—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准起草单位：中国科学院武汉物理与数学研究所、国家纳米科学中心。 本标准主要起草人：张利民、王玉兰、唐惠儒、吴晓春
= GB/T34059—2017
引言
纳米材料通过呼吸、摄取、皮肤直接或间接接触等众多途径进入生物体，能够在细胞、亚细胞乃至分子水平影响生物体，引起生物体代谢改变。因此可以通过纳米材料暴露引起的生物体代谢组改变来评价纳米材料的生物学效应。代谢组学研究是以组群指标分析为基础，以高通量检测和多变量数据统计分析为手段，以数学模型与系统整合为目标的学科，是系统生物学的一个分支学科，已经广泛应用于肿瘤、消化道疾病、代谢性疾病以及药物毒理等领域。目前代谢组学测试方法主要是色谱-质谱联用法和核磁共振波谱法，本标准制定基于核磁共振波谱法检测并用于评价纳米材料生物效应的代谢组学分析方法。
V GB/T34059—2017
纳米技术 纳米生物效应代谢组学方法
核磁共振波谱法
1范围
本标准规定了纳米材料暴露引起生物体代谢组变化的核磁共振检测方法。 本标准适用于纳米材料的生物效应评价。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T13966分析仪器术语 GB/T 19619 纳米材料术语
3 3术语和定义
GB/T13966和GB/T19619界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
代谢组学方法 metabonomics;metabolomics 对生物体内代谢物组进行分析，并建立代谢物与生理病理变化的对应关系的组学方法[1]。
3.2
纳米材料暴露 nanomaterialsexposure 纳米材料与人群或实验细胞和动物充分接触。
4 缩略语
见附录A。
5 原理
用质子NMR法检测经纳米材料暴露后的生物样本，利用多变量统计分析代谢组学方法分析代谢
物含量的变化，据此评估纳米材料生物效应。
6仪器
6.1 高分辨核磁共振谱仪
质子共振频率50OMHz以上的NMR谱仪，参数优化建议参见附录B。
1 GB/T34059—2017
6.2 2核磁管
用于NMR谱仪检测的样品管。
7测试样品
纳米材料暴露后的生物样本，包括细胞、动物体液和组织等。
8检测步骤
8.1 打开仪器，将装有待测试样的样品管置于NMR磁体内 8.2 设置待测样本温度（通常实验温度为25℃），等待至仪器稳定 8.3 锁场与调谐 8.4 调用仪器自带氢谱脉冲序列，根据不同生物样本选择合适的脉冲序列 8.5 参照仪器厂家提供的标准物质的谱峰半高宽，对NMR谱仪进行匀场 8.6 优化并设定谱宽、脉宽、等待时间、采样点数、采样时间和扫描次数等测量参数。 8.7 核磁共振信号采集。 8.8 将仪器所测谱图保存，并记录仪器状态和测量数据， 8.9 选取部分代表性样品进行二维NMR谱的采集并保存。
9 信号归属
代谢物的NMR信号通过一系列二维谱进行归属，并查阅相关文献和公共数据库进行归属验证。 通常情况下，NMR信号包括糖类、氨基酸类、胆碱类、有机羧酸类、脂肪酸、核苷/酸类等代谢物
10 信号的预处理和多变量统计分析
10.1信号预处理
应用核磁谱仪自带分析软件将核磁信号进行预处理，包括核磁谱图基线的校正、化学位移的定标、 谱峰对齐和积分以及数据归一化。对于细胞培养液和尿样宜采用总面积归一化；对于血浆样品宜采用不归一化或总面积归一化；对于细胞提取物、组织提取物和肠道提取物宜采用湿重归一化；对于肠道内容物提取和粪样提取宜采用干重归一化。 10.2数据预处理
应用生物信息学软件将核磁数据进行标准化预处理，包括中心化处理、自适换算、帕累托换算等。 主成分分析宜选择中心化处理方式。正交化偏最小二乘法判别分析宜选择自适换算或者帕累托换算。 10.3数据多变量统计分析 10.3.1概述
包括非监督的模式识别方法和有监督的模式识别方法 10.3.2 2非监督的模式识别方法
将数据进行主成分分析（PCA）。主成分分析可以直观展示样品的聚集离散程度、是否存在异常点
2 ICS 71.040.50 N 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T34059—2017
纳米技术 纳米生物效应代谢组学方法
核磁共振波谱法
NanotechnologyNanobiological effects of nanomaterials-
NMR-basedmetabolomics
2018-02-01实施
2017-07-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T34059—2017
目 次
前言引言
I
范围规范性引用文件术语和定义缩略语
2
2
5 原理 6 仪器
测试样品检测步骤信号归属
10 信号的预处理和多变量统计分析· 11 测试分析结果附录A（规范性附录） 缩略语附录B（资料性附录） 金纳米棒对细胞毒性评价实例附录C（资料性附录） 纳米生物效应研究NMR检测报告格式参考文献
12 GB/T 34059—2017
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)归口。 本标准起草单位：中国科学院武汉物理与数学研究所、国家纳米科学中心。 本标准主要起草人：张利民、王玉兰、唐惠儒、吴晓春
= GB/T34059—2017
引言
纳米材料通过呼吸、摄取、皮肤直接或间接接触等众多途径进入生物体，能够在细胞、亚细胞乃至分子水平影响生物体，引起生物体代谢改变。因此可以通过纳米材料暴露引起的生物体代谢组改变来评价纳米材料的生物学效应。代谢组学研究是以组群指标分析为基础，以高通量检测和多变量数据统计分析为手段，以数学模型与系统整合为目标的学科，是系统生物学的一个分支学科，已经广泛应用于肿瘤、消化道疾病、代谢性疾病以及药物毒理等领域。目前代谢组学测试方法主要是色谱-质谱联用法和核磁共振波谱法，本标准制定基于核磁共振波谱法检测并用于评价纳米材料生物效应的代谢组学分析方法。
V GB/T34059—2017
纳米技术 纳米生物效应代谢组学方法
核磁共振波谱法
1范围
本标准规定了纳米材料暴露引起生物体代谢组变化的核磁共振检测方法。 本标准适用于纳米材料的生物效应评价。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T13966分析仪器术语 GB/T 19619 纳米材料术语
3 3术语和定义
GB/T13966和GB/T19619界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
代谢组学方法 metabonomics;metabolomics 对生物体内代谢物组进行分析，并建立代谢物与生理病理变化的对应关系的组学方法[1]。
3.2
纳米材料暴露 nanomaterialsexposure 纳米材料与人群或实验细胞和动物充分接触。
4 缩略语
见附录A。
5 原理
用质子NMR法检测经纳米材料暴露后的生物样本，利用多变量统计分析代谢组学方法分析代谢
物含量的变化，据此评估纳米材料生物效应。
6仪器
6.1 高分辨核磁共振谱仪
质子共振频率50OMHz以上的NMR谱仪，参数优化建议参见附录B。
1 GB/T34059—2017
6.2 2核磁管
用于NMR谱仪检测的样品管。
7测试样品
纳米材料暴露后的生物样本，包括细胞、动物体液和组织等。
8检测步骤
8.1 打开仪器，将装有待测试样的样品管置于NMR磁体内 8.2 设置待测样本温度（通常实验温度为25℃），等待至仪器稳定 8.3 锁场与调谐 8.4 调用仪器自带氢谱脉冲序列，根据不同生物样本选择合适的脉冲序列 8.5 参照仪器厂家提供的标准物质的谱峰半高宽，对NMR谱仪进行匀场 8.6 优化并设定谱宽、脉宽、等待时间、采样点数、采样时间和扫描次数等测量参数。 8.7 核磁共振信号采集。 8.8 将仪器所测谱图保存，并记录仪器状态和测量数据， 8.9 选取部分代表性样品进行二维NMR谱的采集并保存。
9 信号归属
代谢物的NMR信号通过一系列二维谱进行归属，并查阅相关文献和公共数据库进行归属验证。 通常情况下，NMR信号包括糖类、氨基酸类、胆碱类、有机羧酸类、脂肪酸、核苷/酸类等代谢物
10 信号的预处理和多变量统计分析
10.1信号预处理
应用核磁谱仪自带分析软件将核磁信号进行预处理，包括核磁谱图基线的校正、化学位移的定标、 谱峰对齐和积分以及数据归一化。对于细胞培养液和尿样宜采用总面积归一化；对于血浆样品宜采用不归一化或总面积归一化；对于细胞提取物、组织提取物和肠道提取物宜采用湿重归一化；对于肠道内容物提取和粪样提取宜采用干重归一化。 10.2数据预处理
应用生物信息学软件将核磁数据进行标准化预处理，包括中心化处理、自适换算、帕累托换算等。 主成分分析宜选择中心化处理方式。正交化偏最小二乘法判别分析宜选择自适换算或者帕累托换算。 10.3数据多变量统计分析 10.3.1概述
包括非监督的模式识别方法和有监督的模式识别方法 10.3.2 2非监督的模式识别方法
将数据进行主成分分析（PCA）。主成分分析可以直观展示样品的聚集离散程度、是否存在异常点
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