病原微生物可以引起多种疾病,是对公共卫生和安全产生的严重威胁。发展非靶向的、灵敏的微生物检测方法对于食品安全和临床诊断等需求至关重要。传统的微生物检测鉴定主要依赖于基于细菌培养的生化实验,耗时长、成本高、对检测人员的技术水平依赖严重。新型非靶向的微生物检测主要包括基于质谱技术的质量指纹谱识别和基于基因测序的基因组分析。前者具有简单、快速、低成本的优势;后者则具有更高的分辨率和准确度。我们发展了一系列基于基质辅助激光解析离子化飞行时间（MALDI-TOF）质谱技术分析微生物的谱图解析新算法。实现了对于单一菌种一级的精准鉴定和低丰度细菌鉴定[1];简单混合细菌的MALDI-TOF直接鉴定;无需标准谱图库基于基因蛋白质组数据库的谱图识别与细菌鉴定[2]。开发了相对欧式距离、强度加权相对欧式距离、余弦夹角相关系数三种谱图相似性打分方法,相似谱图模型、随机谱图模型等假设验证方法。此外,我们还发展了一系列的样品预处理方法和表面增强离子化质谱分析方法。利用功能化的磁性纳米粒子实现了复杂体系中目标细菌的选择性捕获与质谱分析。达到了水中40个细菌每毫升、血清中500个细菌每毫升、全血中8000个细菌每毫升的检测灵敏度,将血液感染细菌诊断的时间缩短至4到6小时。我们进一步构建了用于捕获微生物气溶胶的微流控芯片系统装置,对环境中的微生物颗粒进行实时监控[3,4]。利用表面增强的离子化技术,我们将MALDI-MS分析微生物的有效信号范围从2-12kDa扩展至0-100kDa [5,6],从而能够得到更多的功能化蛋白信息,用于微生物耐药信息的预测。