刘买利（分析化学与生物核磁共振波谱）院士｜我国生物波谱分析化学与磁共振方法学的奠基者与开拓者#

1. 研究方向#

刘买利院士长期致力于分析化学中核磁共振（$\text{NMR}$）波谱分析方法、原理及在生物医药领域应用的交叉前沿研究。他聚焦于攻克复杂生物体系在核磁共振分析中面临的“高浓度溶剂水信号强干扰”、“谱线重叠严重”以及“低自然丰度（如 $^{13}\text{C}$）检测灵敏度低、分析耗时长”等关键基础性科学瓶颈。他通过将分子物理学、微观统计学与传统分析化学深度结合，提出了“谱峰分离、不分离样品”的物理编辑分析策略，实现了核磁共振对活细胞、中药等多相多组分体系在原位条件下的高保真解析，为生物波谱分析提供了系统的原创方法学。

2. 标志性成果#

• 高选择性水峰抑制方法 $\text{W5}$ 脉冲序列的创制：在液体生物大分子核磁共振分析中，高浓度的溶剂水峰信号强于微量生物大分子信号达 $4\text{ - }5$ 个数量级，如何彻底抑制超强水信号且不破坏处于水峰下方的生物弱活性信号，是该领域的国际共性难题。刘买利在国际上率先开发出了一种基于组合脉冲的高选择性水峰抑制方法，被国际同行正式命名为 $\text{W5}$ 脉冲序列。该技术可实现大于 $10^6$ 的超高抑制效率，并极大地降低了对水峰附近（如蛋白质酰胺质子）低偏置信号的干扰。因其卓越的普适性能，该方法被全球主要核磁共振厂商直接内置为谱仪标准运行程序，并被数十部国际经典 $\text{NMR}$ 手册及专著收录，成为液体生物 $\text{NMR}$ 实验中的基石手段。此外，他还开发了通过信号转移获取水峰下弱信号的 $\text{RECUR}$ 方法，极大避免了关键活性谱线信息的丢失。

• “不分离样品、物理分离谱峰”的重叠 $\text{NMR}$ 谱编辑机制建构：针对细胞、中药等复杂混合物由于信号极度重叠而难以定性定量的难题，刘买利打破传统色谱法极易破坏体系完整性的局限，首次提出了“分离谱峰，不分离样品（$\text{Separate Spectra without Separating Samples}$）”的物理编辑方案。他将“扩散加权”和“弛豫加权”机制有机融合，构筑了高选择性扩散-弛豫加权谱编辑方法。利用游离态与结合态药物分子具有不同扩散系数的微观物理特性，他建立了测定药物-蛋白质稳定常数、多肽酰胺氢（$\text{NH}$）交换动力学、以及区分特异性与非特异性相互作用的通用动力学模型，实现了复杂大分子相互作用的原位波谱剖析。

• 定量 $^{13}\text{C}$ 极化增强与快速多维 $\text{NMR}$ 采样重构算法创新：针对 $^{13}\text{C}\text{-NMR}$ 定量分析中由于信号强度高度依赖于 $\text{C-H}$ 耦合常数而难以精准定量的瓶颈，刘买利提出了全新的核极化自适应传递方案，研制出 $\text{Q-DEPT}^+$ 和 $\text{Q-POMMIE}$ 定量极化转移序列，在耦合常数 $90\text{ - }220\text{ Hz}$ 范围内实现了 $\text{CH}$、$\text{CH}_2$ 和 $\text{CH}_3$ 极化信号 $225\%$ 的均一性增强，突破了传统谱仪的定量测定阈值。此外，为消除非均匀采样多维实验的耗时难题，他提出了网格化转换-快速傅里叶变换（$\text{GFFT}$）重组算法，使多维数据处理与实验时间大幅缩短至原来的 $1/60$；并在此基础上发明了基于重复采样原理抑制伪峰与噪声的 $\text{NASR}$ 重建算法，极大改善了快速多维 $\text{NMR}$ 谱的分辨率。

3. 学术地位与影响#

刘买利院士是我国生物核磁共振波谱分析化学和核磁方法学领域的卓越领军学者，也是我国标志性国家大型科学仪器中心——武汉磁共振中心的核心建设者之一。他领导完成了多项国家杰出青年科学基金项目、国家重大科学研究计划（原“$973$”计划）项目及国家重点研发计划重点专项。其研制的 $\text{W5}$ 及系列多维谱编辑脉冲序列已成为全球液体生物核磁分析的底层通用规范。他的开拓性工作不仅成功将多相复杂生物系统波谱解析由宏观“跟跑”推移至局部“并跑”和“领跑”，也使我国在非均相体系和活细胞磁共振方法学领域牢固占据了不可或缺的国际话语权。

1. 教育背景#

• $1978.10 - 1982.07$：西北大学化学系分析化学专业，本科毕业获理学学士学位

• $1993.09 - 1996.10$：英国伦敦大学 Birkbeck（伯贝克）学院化学系，研究生毕业获理学博士学位

2. 工作履历#

• $1982.08 - 1990.07$：西北大学分析测试研究中心，历任研究实习员、助理研究员

• $1990.07 - 1991.07$：英国 Wellcome Research Laboratory（惠康研究实验室），访问学者

• $1991.09 - 1993.08$：西北大学分析测试研究中心，副教授（其中 $1993.04$ 起兼任该中心副主任）

• $1996.11 - 1998.07$：中国科学院武汉物理与数学研究所，博士后（合作导师：叶朝辉院士）

• $1998.07 - 2019.05$：中国科学院武汉物理与数学研究所，历任副研究员、研究员、博士生导师、波谱与原子分子物理国家重点实验室主任、常务副所长、所长

• $2019.05 - 至今$：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，研究员、博士生导师、首席科学家（于 $2021$ 年 $11$ 月正式当选为中国科学院院士）

1. 省部级与行业重大奖项#

• 省部级科技奖项：

  • 湖北省自然科学一等奖（$2006$ 年度，第一完成人，获奖项目：“复杂体系的液体核磁共振直接分析方法研究”）

  • 湖北省技术发明一等奖（$2018$ 年度，第二完成人）

  • 湖北省科技进步二等奖（两项，主要完成人）

• 波谱学专业大奖：第十届“王天眷波谱学奖”（旨在奖励在波谱学基础和应用研究中做出突出贡献的中青年学者）

2. 重要荣誉称号#

• $2004$ 年：入选首批国家“新世纪百千万人才工程”

• $2008$ 年：荣获中国科学院“朱李月华优秀教师奖”

• $2021$ 年：荣获中华全国总工会授予的“全国五一劳动奖章”

• 其他荣誉：享受国务院政府特殊津贴专家、湖北省有突出贡献中青年专家

1. 学术期刊任职#

• 创刊/联合主编：

  • 国际学术期刊 Magnetic Resonance Letters（《磁共振快报》）创刊共同主编

  • 《波谱学杂志》主编

• 学术期刊编委：曾任《中国化学》、《分析化学》、《物理化学学报》等主流期刊编委

2. 重要社会与学术兼职#

• 国家重点创新平台：波谱与原子分子物理国家重点实验室主任（原）、国家大型科学仪器中心“武汉磁共振中心”首席科学家

• 学术团体职务：中国物理学会波谱学专业委员会主任委员（原）、中国化学会常务理事、中国物理学会理事、“亚太磁共振论坛”（$\text{APMRF}$）国际顾问

• 国家重点研发计划与基金委平台：国家自然科学基金委员会化学科学部专家咨询委员会委员、国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项总体专家组成员、基金委“糖脂代谢”重大研究计划专家组组长