首页 > 期刊 > 分析化学
其它
分析化学 2023年第51卷第1期 封面及目次
2023, 51(1): 0-0
[摘要]  (61) [HTML全文] (61)
摘要:
评述与进展
填充型纳流液相色谱柱技术的研究进展
刘娅, 陈嘉伟, 占发旺, 张博
2023, 51(1): 1-10  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221345
[摘要]  (53) [HTML全文] (53) [PDF 3660KB] (0)
摘要:
纳流液相色谱是高效液相色谱微型化的重要形式,由于其具有溶剂消耗少、样品需求量小、检测灵敏度高以及与质谱联用兼容性好等特点,在生命科学、生物医药以及微纳分析等领域得到越来越广泛的应用。填充柱是最常用的纳流色谱柱类型,通常由球形色谱填料颗粒填充入毛细管内制成。样品组分是在色谱柱上实现分离,色谱柱的性能对色谱分析的选择性和分辨率至关重要,因此制备高质量的纳流色谱填充柱对获得高效的纳流液相色谱分离尤为关键。纳流色谱柱的制备包含两个重要技术环节:柱塞技术和填充工艺。近年来,随着柱塞与填充技术的进步,填充型纳流液相色谱柱的稳定性和分离性能得到了显著提升。本文对近十年来纳流液相色谱柱技术的研究进展,主要是柱塞技术和填充技术的研究和应用进展进行了概述,介绍了其在组学研究和生物制药领域中的应用,并对其发展前景进行了展望。
数据融合策略在食品产地溯源中的应用进展
邓焯文, 陈喆, 付家顺, 云永欢
2023, 51(1): 11-21  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221339
[摘要]  (55) [HTML全文] (55) [PDF 1956KB] (1)
摘要:
产地溯源技术可有效识别食品来源,在保护消费者权益和维护产品声誉方面具有重要作用。产地溯源常用的检测手段包括光谱、质谱、色谱和传感器技术等,但是对于化学组成较复杂的食品,单一的分析技术通常无法获得足够的化学信息,而数据融合策略可以通过对不同检测技术获取的数据进行处理及联合,获取更多的有用信息,提高在产地溯源过程中的鉴别效果。目前,数据融合策略已经广泛应用于食品产地溯源领域。本文介绍了包括光谱、质谱、色谱和传感器技术等产地溯源检测技术,总结了基于这些技术的数据融合策略在食品产地溯源中的应用现状,并对数据融合策略在食品产地溯源方面的发展前景进行了展望,以期为食品产地溯源的研究及发展提供参考。
掺杂型碳量子点的制备及其在重金属离子检测中的应用
朱锋利, 杨玲, 王亚虎, 谭海湖
2023, 51(1): 22-33  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221308
[摘要]  (59) [HTML全文] (59) [PDF 4714KB] (2)
摘要:
碳量子点(CQDs)具有独特的荧光性质、制备原料来源广泛、合成过程绿色简便、水溶性和生物相容性良好等优点,因而受到广泛关注。CQDs与特定的重金属离子结合后,荧光强度会出现不同程度的增强或减弱,基于此可实现重金属离子的荧光检测。然而,传统的CQDs受限于自身荧光强度不高以及在重金属离子检测中的灵敏度与选择性较差等不足,应用效果并不理想。对CQDs进行杂原子掺杂可调节CQDs中碳原子的电荷密度和自旋密度,提供更多的活性位点,丰富CQDs的能级结构,从而提升其荧光强度。此外,杂原子掺杂可为CQDs引入丰富的官能团,构建易与重金属离子结合的功能界面,从而提高荧光检测的灵敏度。本文综述了近年来氮、硫、磷、锌和铜等原子掺杂CQDs的制备及在重金属离子检测中的研究进展,分析了原子掺杂对CQDs荧光检测性能的影响、原子掺杂CQDs的检测机理、检测应用效果,并展望了其未来的发展方向。
研究报告
羟基螺吡喃探针可视化检测果酸类化妆品的pH值
扈洪志, 周自强, 夏凌, 李攻科, 肖小华
2023, 51(1): 34-41  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221198
[摘要]  (52) [HTML全文] (52) [PDF 2901KB] (0)
摘要:
基于螺吡喃酸致变色性质制备了一种用于可视化检测果酸类化妆品pH值的探针。通常,螺吡喃分子的水溶性较差,未经修饰的螺吡喃难以应用于含水体系的测定。本研究通过在螺吡喃上修饰羟基基团调控探针的pKa值从而改善其水溶性,拓宽其使用范围,并基于此制备了对H+具有识别能力的探针。采用核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR)、红外光谱(IR spectra)和高分辨质谱(HRMS)对研制的多羟基螺吡喃(SP-OH)探针进行了表征,考察了探针浓度、含水量及其它阳离子对吸光度的影响。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱显示,H+浓度(pH值)与探针在420和560nm处的吸光度的比值呈线性关系,标准曲线方程为A420nm/A560nm=-55.66pH+276.83(R2=0.996),线性范围为pH3.0~5.0。通过1H NMR、分子轨道能级计算验证了探针在酸性溶液下自发地快速转化为有色的开环体。采用SP-OH探针对果酸类化妆品的pH值进行测定,在pH3.0~5.0范围内,本方法可在5min内完成对样品pH值的测定,测定结果与商品化pH计测得结果一致,相对误差为2.4%。
基于聚中性红/多壁碳纳米管复合材料的比率型电化学传感器检测雌三醇
孙志远, 樊文芳, 王勇, 庄欠粉
2023, 51(1): 42-52  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221543
[摘要]  (57) [HTML全文] (57) [PDF 4981KB] (0)
摘要:
基于聚中性红/多壁碳纳米管复合材料构建了检测雌三醇的比率型电化学传感器,利用聚中性红作为内参比电活性探针,雌三醇与聚中性红的氧化峰电流比值作为比率电化学信号,实现了雌三醇的定量检测。聚中性红/多壁碳纳米管复合材料具有良好的电导率和电催化性能,可提高检测灵敏度。实验结果表明,雌三醇在聚中性红/多壁碳纳米管复合材料修饰的玻碳电极上发生双电子和双质子的电化学氧化过程。传感器检测雌三醇的线性范围为0.1~2.0μmol/L,检出限为0.08μmol/L(S/N=3)。此传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强及稳定性好等优点,可用于雌三醇药膏、人尿液和湖水样中雌三醇的分析。
基于DNA功能化金属有机框架材料的荧光探针对瓣状核酸内切酶1的检测和成像研究
韩庆怡, 邵明政, 张丁丁, 李雨彦, 杜佩瑶, 张立兵, 卢小泉
2023, 51(1): 53-62  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221034
[摘要]  (74) [HTML全文] (74) [PDF 3758KB] (0)
摘要:
结构特异性核酸酶瓣状核酸内切酶1(Flap enduclease 1,FEN1)在多种癌细胞中过度表达,被认为是癌症临床诊断的潜在生物标志物。FEN1的精确检测对于癌症早期诊断和预后具有重要意义。荧光法具有操作简单、灵敏度高等优势,被广泛应用于FEN1检测,但基于比率荧光信号检测FEN1的策略尚未见报道。本研究设计了一种基于DNA功能化金属有机框架材料(MOFs)的比率荧光探针(FAM-RhB@UiO-66-NH2),用于细胞内FEN1的检测和成像。其中,罗丹明B(RhB)被封装在MOFs中,荧光团FAM修饰的DNA链通过Zr—O—P相互作用与MOFs结合,形成基于荧光共振能量转移(FRET)的纳米探针。在FEN1存在的情况下,DNA链被酶切割,FRET体系被破坏,荧光比率发生变化,从而可实现对FEN1的检测。在最佳实验条件下,检测FEN1的线性范围为0.01~3.0U,线性方程为y=0.1314x+1.6107,检出限低至0.004U(3σ)。将此探针用于细胞内FEN1成像,能够区分癌细胞和正常细胞。
直接随机光学重构显微镜研究葡萄糖对INS-1细胞膜上突触融合蛋白1A的调控机制
赵关芳, 蔡明军, 李泓儒, 邹天一, 高婧, 徐海娇, 王宏达
2023, 51(1): 63-71  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221378
[摘要]  (74) [HTML全文] (74) [PDF 3649KB] (0)
摘要:
胰岛素的分泌受葡萄糖浓度的影响。突触融合蛋白1A(Syntaxin 1A,STX-1A)是可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment proteins receptor,SNARE)复合物的核心组件,对胰岛素分泌过程中胰岛素颗粒与细胞膜的锚定和融合至关重要。葡萄糖是否对STX-1A具有调控作用以及如何调控和影响胰岛素的释放的机制尚不清楚。本研究通过直接随机光学重构显微镜(Direct stochastic optical reconstruction microscopy,dSTORM)研究了葡萄糖浓度对INS-1细胞膜上的STX-1A的影响。研究发现,随着葡萄糖浓度升高,STX-1A在细胞膜上的表达量增加,STX-1A蛋白簇的密度和聚集程度也增加。但是,高浓度葡萄糖长时间刺激导致的糖毒性严重降低了细胞膜上STX-1A蛋白的表达量;同时,细胞膜上STX-1A蛋白簇的密度和聚集程度也显著降低。本研究将STX-1A在细胞膜上的表达和空间分布特征与胰岛素分泌细胞功能相关联,揭示了葡萄糖在分子水平上对STX-1A功能组织的调节作用,为研究SNAREs调节胰岛素释放的机制提供了新视角。
不同生长阶段的长柄扁桃叶蛋白质组学分析及有机酸代谢通路研究
李婷婷, 贺玥玥, 张晶晶, 秦芳玲, 李聪, 陈邦, 申烨华
2023, 51(1): 72-83  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221323
[摘要]  (53) [HTML全文] (53) [PDF 3729KB] (0)
摘要:
以长柄扁桃叶片为研究对象,基于蛋白质组学分析,探索了不同生长阶段的长柄扁桃叶片中蛋白质的种类、含量和代谢途径的变化规律。研究结果显示,通过TMT标记定量蛋白质组学检测出6584种可信蛋白,筛选得到1678种差异蛋白。GO功能富集结果表明,差异蛋白参与了防御反应、对生物刺激的反应等生物过程,主要具有信号受体活性、蛋白磷酸酶抑制剂活性、谷胱甘肽转移酶活性和谷胱甘肽脱氢酶(抗坏血酸)活性等分子功能。从开花期到果实成熟期,长柄扁桃叶片中有机酸类化合物的含量逐渐下降,通过KEGG分析发现其主要与α-亚麻酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢以及光合生物中的碳固定这3条代谢通路有关,创伤酸、酮戊二酸、苹果酸和柠檬酸及12种相关蛋白对不同生长期长柄扁桃叶中有机酸类化合物的代谢过程具有重要作用。
大肠癌线粒体蛋白质自由巯基的选择性标记与组学分析
徐仲航, 吴元玉, 李春生, 何成彦, 房学东
2023, 51(1): 84-92  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221521
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 2702KB] (0)
摘要:
蛋白质半胱氨酸残基侧链巯基的氧化还原状态与细胞局部氧化还原水平密切相关,这些巯基被氧化或还原时,可极大地影响其结构,进而改变和调节其生物学功能,并对生物过程和细胞的命运产生决定性影响。本研究提出了一种选择性标记蛋白质半胱氨酸自由巯基的策略,即在常规的蛋白质组样本处理步骤(二硫苏糖醇还原二硫键、碘乙酰胺烷基化封闭)之前,使用具有巯基反应活性的N-乙基马来酰亚胺对蛋白质上的自由巯基预先进行封闭修饰,使蛋白质原有的自由巯基与经二硫苏糖醇还原而生成的自由巯基分别被具有不同分子量的巯基活性试剂封闭修饰,达到对蛋白质自由巯基特异性识别和表征的目的。利用以上策略,本研究对大肠癌组织中的线粒体蛋白自由巯基进行分析,共鉴定出1549种线粒体蛋白,包括蛋白质二硫键异构酶A3、过氧化物还原酶-1、线粒体NADH脱氢酶黄素蛋白2、线粒体内膜蛋白、线粒体乙酰CoA酰基转移酶、苹果酸脱氢酶、钙联蛋白、线粒体门冬氨酸氨基转移酶、线粒体琥珀酸脱氢酶[辅酶Q]铁硫亚基等; 通过分析组学数据,共鉴定出348条含有自由巯基的肽段,归属于253种蛋白质。本研究对大肠癌组织中的线粒体蛋白和其中含有自由巯基肽段的组学研究结果进行了分析,可为进一步研究线粒体蛋白氧化还原作用靶点、精准发现大肠癌肿瘤线粒体蛋白标志物提供新的思路。
基于催化发夹组装和荧光共振能量转移的生物传感器检测EV71病毒
田梓佚, 徐牧岑, 胡顺铭, 张楚妍, 陈琛, 李永新
2023, 51(1): 93-101  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221154
[摘要]  (43) [HTML全文] (43) [PDF 2608KB] (0)
摘要:
以肠道病毒71型(EV71)为检测对象,建立了基于催化发夹组装(CHA)和荧光共振能量转移(FRET)的生物传感器。设计了检测EV71 VP1基因的CHA信号放大策略,该体系由一对发夹探针(H1、H2)构成,H1和H2分别标记了荧光基团Cy3和Cy5。当体系中有VP1基因时,可引发H1和H2催化自组装反应,从而使得Cy3和Cy5相互靠近并发生FRET,导致Cy3荧光信号降低,Cy5信号增强;当体系中没有VP1基因时,H1和H2则稳定存在于反应体系中,不发生FRET,只检测到Cy3的荧光信号。优化了缓冲液浓度、H1与H2的比例、反应温度和反应时间。在最优条件下,所构建的传感器的Cy5与Cy3的荧光强度比值与EV71 VP1基因浓度在0.5~20nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为73pmol/L(3σ)。咽拭子样品的加标回收率为99.6%~103.1%,相对标准偏差在0.3%~1.7%之间。本方法具有较好的特异性及抗干扰能力,在EV71监测和手足口病早期诊断方面具有良好的应用前景。
基于酶联金纳米复合探针的磁分离免疫传感器检测莱克多巴胺
贺锋, 王海洁, 李腾飞, 杜鹏飞, 王维婷, 王守经, 柳尧波, 马艳丽, 胡鹏, 谭天宇, 韩晴
2023, 51(1): 102-111  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221241
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 2957KB] (0)
摘要:
构建了一种基于新型酶联金纳米复合探针(E-GNPs)的磁分离竞争免疫传感器,用于检测莱克多巴胺(Ractopamine,RAC)。通过链霉亲和素与生物素的特异性相互作用,在抗体上标记辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP),采用静电组装法将抗体修饰于金纳米颗粒表面得到E-GNPs,引入卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)-RAC半抗原(Hapten)复合物包被的磁珠进行竞争反应,通过显色反应实现目标物的定量分析。当目标分子RAC浓度变化时,酶催化底物显色随之改变,并且RAC的浓度与显色信号强度呈线性关系。紫外-可见吸收光谱表征结果表明,一个E-GNPs可携带11个HRP分子,使得该免疫传感器具有较高的灵敏度,检出限低至1.75pg/mL,较传统酶联免疫方法灵敏度提高了10倍。交叉反应实验结果表明,此传感器对RAC的选择性良好,可应用于猪肉、牛肉和羊肉等实际样品中RAC的检测,加标回收率为88.3%~103.4%。本方法为动物源食品中RAC的快速筛查提供了一种新思路。
超高效液相色谱-轨道阱高分辨质谱法对人参寡糖提取物与蓖麻凝集素120相互作用的研究
吴怡, 邵思梦, 李孟媛, 万茜淋, 张哲, 杨洪梅
2023, 51(1): 112-119  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221420
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 3672KB] (0)
摘要:
利用超高效液相色谱-轨道阱高分辨质谱(UHPLC-Orbitrap-MS)结合链霉亲和素包被的96孔板的方法筛选人参复杂体系中蓖麻凝集素120(RCA 120)的寡糖结合剂。将RCA 120修饰的96孔板与溶菌酶修饰的96孔板分别与寡糖标准品孵育,对未结合的寡糖利用UHPLC-Orbitrap-MS进行分析,利用峰面积的变化表征寡糖是否与RCA 120发生相互作用。对影响亲和力的因素包括孵育时间、孵育温度和缓冲液等进行了优化。在优化条件下,对生晒参、红参和西洋参的寡糖提取物进行RCA 120结合剂的筛选,从生晒参中筛选出3种二糖化合物和2种三糖化合物,从西洋参中筛选出2种二糖化合物和2种三糖化合物,发现生晒参和西洋参中具有相同单糖残基的寡糖与RCA 120的结合强度均具有显著性差异。但是,从红参中未筛选到RCA 120结合剂,推测这是由红参炮制工艺导致的差异。本方法简单、快速、准确,可高通量地识别和筛选复杂体系中多个糖类组分与蛋白质的相互作用,为糖和蛋白质相互作用的研究提供了新方法。
液相色谱-同位素稀释串联质谱法定量分析重组N末端B型利钠肽原
孙泽朋, 王洪彬, 陈金超, 宋德伟, 李红梅, 肖鹏
2023, 51(1): 120-129  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221162
[摘要]  (64) [HTML全文] (64) [PDF 3568KB] (0)
摘要:
N末端B型利钠肽原(NT-proBNP)是心力衰竭临床诊断的重要生物标志物之一。目前,国际上尚没有NT-proBNP标准物质,无法在溯源链顶端开展量值传递,不利于下游测量结果的统一和对比。为了实现NT-proBNP的标准化检测,本研究针对重组NT-proBNP开展了溯源技术研究。首先采用蛋白免疫印迹和质谱法对被测物进行了分析。在绝对定量分析方法研究中,采用两种同位素稀释质谱法对NT-proBNP样品进行了定值。结果表明,重组NT-proBNP具有良好的抗体结合活性,并且分子量与理论值一致,可用于后续的定量分析方法研究。在氨基酸同位素稀释质谱法中,NT-proBNP水解48h后达到平衡,通过对水解样品中缬氨酸、异亮氨酸和精氨酸的测量,计算得到NT-proBNP溶液的质量分数为79.62μg/g(RSD=0.89%);在肽段同位素稀释质谱法中,当NT-proBNP与蛋白酶质量比为25∶1、酶解24h后,通过检测两条特征肽段,计算得到NT-proBNP溶液质量分数为76.04μg/g(RSD=1.85%)。两种方法测量结果基本一致。由于定量氨基酸是具有计量学溯源性的国家一级标准物质,因此基于本方法的NT-proBNP测量结果具备了溯源性,为标准物质的研制奠定了基础。
铜离子介导的草甘膦荧光传感器的构建及应用
吴绵园, 喻艳超, 由君, 武文菊
2023, 51(1): 130-138  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221213
[摘要]  (55) [HTML全文] (55) [PDF 3894KB] (0)
摘要:
以7-二乙氨基香豆素为荧光基团,设计并合成了一种香豆素酰腙类荧光探针CPS。研究结果表明,在甲醇溶液中,探针CPS对Cu2+呈特异性的荧光猝灭响应,且与Cu2+形成分子比为2∶1的络合物CPS-Cu2+。此络合物作为荧光传感器实现了草甘膦的特异性识别,具有较高的灵敏度,检出限可低至64.8nmol/L(10.95ng/mL)。通过Job's plot曲线、摩尔比法及质谱等手段,推测了荧光传感器检测草甘膦的作用机制。实际水样的加标回收实验证明了此荧光传感器检测草甘膦具有良好的实用性。
猪肉可视化新鲜度智能指示薄膜研究
王玥, 樊柳荫
2023, 51(1): 139-145  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221161
[摘要]  (64) [HTML全文] (64) [PDF 2177KB] (2)
摘要:
基于静电纺丝技术,利用3种不同的pH敏感型指示剂分别与聚乙烯醇(PVA)共混,制备了3种可视化检测猪肉新鲜度的智能指示薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的微观结构进行了分析,测试了3种不同指示薄膜对氨气(NH3)及猪肉贮存过程中不同时段的颜色响应以及相应的色差值(△E)变化;采用自动凯氏定氮仪测定了不同贮存时间内猪肉的挥发性盐基氮(TVB-N)含量。结果表明,PVA/指示剂智能指示薄膜有较高的孔隙率与比表面积,对NH3的响应性良好,在猪肉贮藏过程中颜色变化明显,易通过肉眼观察。3种指示薄膜在猪肉不同贮存时间内的△E值与TVB-N含量均呈高度的相关性,可灵敏、准确地检测猪肉新鲜度变化,在肉类新鲜度的方便快捷、实时监测中具有良好的应用潜力。
目录
分析化学 2022年第50卷第6期 封面及目次
2022, 50(6): 0-0
[摘要]  (249) [HTML全文] (249) [PDF 4842KB] (249)
摘要:
评述与进展
微针在皮肤间质液生物分析中的研究进展
卢惠婷, 李金泽, 王夜宇, 葛如娇, 董海峰
2022, 50(6): 819-829,858  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221013
[摘要]  (269) [HTML全文] (269) [PDF 3432KB] (269)
摘要:
对生物样品进行采集并分析测定是疾病诊断和治疗的有效手段,其中,血液取样和分析是临床诊断中的标准方法,但血液采样具有损伤性,通常会导致皮肤组织损伤从而引起患者不适。皮肤间质液(Interstitial skin fluid,ISF)具有丰富的生物学信息,是一种很有前景的血液替代品,然而,以微创和非侵入性方式采集ISF中足够的标志物仍然具有很大的挑战。近年来,微针(Microneedles,MNs)技术因其具有高效、安全、方便和无痛等特点,在ISF研究中备受关注。MNs作为一种微米级别的针阵列,在医疗美容、分子递送、诊断监测以及疾病治疗等方面取得了显著的成果,但在ISF生物分析中的应用很少。本文总结了制备MNs的材料,详细描述了MNs在ISF采样、生物标志物捕获和分析以及可穿戴传感等方面的应用,展望了MNs作为一个新兴研究领域的发展前景,并总结了在技术成果转化过程中需要考虑和存在的问题。
电化学方法去除重金属的研究进展
叶静宏, 吴庆川, 宗志强, 张小江, 蔡冬清, 王冬芳
2022, 50(6): 830-838  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210852
[摘要]  (245) [HTML全文] (245) [PDF 1140KB] (245)
摘要:
重金属离子具有毒性且不可降解,对生态环境、生物多样性及人类健康构成严重威胁。电化学方法是一种处理重金属废水的有效方法,而电极材料是影响重金属去除效果的关键。本文综述了电吸附、电化学氧化还原和电沉积3种电化学方法去除重金属离子的原理、效果和规律,探讨了电极材料对去除重金属的影响,并展望了电化学方法去除重金属的发展方向和电极材料的发展趋势。
多光谱数据融合分析技术的研究和应用进展
戴嘉伟, 王海朋, 陈瀑, 褚小立
2022, 50(6): 839-849  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210833
[摘要]  (298) [HTML全文] (298) [PDF 2028KB] (298)
摘要:
现代光谱技术可直接对液体和固体进行快速无损分析,不同类型的光谱有不同的分析侧重点,为实现更全面、更准确的分析,需要结合多种分析手段共同完成。多光谱融合技术是将不同类型的光谱进行优化和整合,实现单光谱优势互补,以获得更全面、更可靠、更丰富的特征数据,达到提高模型预测准确性和稳定性的目的。本文从融合结构入手,分别介绍了低、中、高3种层级的融合策略,探讨了各融合策略的优势及不足,并对近年出现的多光谱数据融合技术的新策略和新方法进行了综述,着重介绍了该技术的研究和应用进展,总结了不同光谱技术在不同领域内的融合策略及方法,对其未来发展方向进行了展望。
研究报告
基于DNA折纸的酶级联催化用于低密度脂蛋白的电化学检测
余紫荆, 肖明书, 裴昊, 李丽
2022, 50(6): 850-858  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221111
[摘要]  (212) [HTML全文] (212) [PDF 2242KB] (212)
摘要:
很多疾病(如动脉粥样硬化)的发生与低密度脂蛋白(LDL)水平的上升密切相关,发展快速、灵敏的LDL分析方法对于相关疾病的早期诊断具有重要意义。本研究构建了一种基于DNA折纸的酶级联催化电化学传感器用于LDL的检测。基于核酸的可编程性和可寻址性,可将胆固醇氧化酶和辣根过氧化物酶特异性锚定在DNA折纸上,并通过控制酶间距(如20、40和80nm),实现了对LDL级联催化效率的优化。通过Au—S化学键,将负载酶的DNA折纸结构修饰在金电极表面,构建了酶级联催化电化学传感器。此传感器对LDL检测具有优异性能,在2~15μmol/L浓度范围内具有良好的线性关系,并且检出限低(1.8μmol/L (S/N=3)),选择性良好。将此传感器应用于健康人血清中LDL的检测,加标回收率在97.8%~103.6%之间,表明此传感器具有良好的重现性、稳定性和实用性。基于DNA折纸的酶级联催化电化学传感器为LDL的快速、灵敏检测提供了一种新方法,有望用于动脉粥样硬化的早期诊断。
一步法制备高导电聚3,4-乙烯二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸水凝胶及其电化学传感研究
崔入文, 冯涛涛, 高楠, 张美宁
2022, 50(6): 859-868  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221091
[摘要]  (215) [HTML全文] (215) [PDF 4896KB] (215)
摘要:
作为一种新型导电聚合物水凝胶材料,聚3,4-乙烯二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)在生物电子和生物传感领域受到越来越多的关注。然而,目前PEDOT∶PSS水凝胶的制备大多需要以非导电水凝胶为模板,或制备条件苛刻,这极大地影响了其在电化学生物传感领域的应用。本研究建立了一种简单的制备PEDOT∶PSS水凝胶的新方法,将含有乙二醇的PEDOT∶PSS水溶液经过真空干燥处理,再次吸水溶胀后即可获得稳定、具有三维交联网络的PEDOT∶PSS水凝胶。制备的PEDOT∶PSS水凝胶具有微/纳多级孔及三维导电网络结构,电导率可达到(3321.33±129.41) S/m,形貌可稳定保持2个月。PEDOT∶PSS水凝胶修饰的电极不但具有良好的异相电子转移和传质能力,而且可在一个月内有效抵抗蛋白质吸附对电化学信号的影响。水凝胶的三维网络可稳定地固载酶,并显著提高了酶电化学传感器的稳定性,酶传感器在储存1个月后的信号强度仍保持在初始信号强度的90%以上。此水凝胶为电化学传感器检测复杂生物样品提供了新的策略。
利用重氮化反应构建比率型电分析方法测定亚硝酸盐
牛湘衡, 汪梦珠, 胡盼旺, 刘邦祥
2022, 50(6): 869-877  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221083
[摘要]  (288) [HTML全文] (288) [PDF 3492KB] (288)
摘要:
食品和水中过量的亚硝酸盐(Nitrite)会对人体健康和环境造成诸多危害,因此开发可靠、便捷、低成本的亚硝酸盐检测方法十分重要。本研究采用邻苯二胺(o-Phenylenediamine,OPD)作为探针,基于重氮化反应开发了一种便捷的比率型电分析方法,利用未修饰的丝网印刷电极(Screen-printed electrode,SPE)实现了对亚硝酸盐的高性能检测。OPD探针可在较低电位处产生一个氧化信号,亚硝酸盐可在较高电位处产生另一个氧化信号。当OPD与亚硝酸盐共存时,两者在酸性环境中会发生重氮化反应。随着亚硝酸盐浓度增大,其自身氧化信号增强,而游离的OPD因重氮化反应消耗而减少,导致此探针的氧化信号减弱,基于此实现了比率型电化学测量。本方法对亚硝酸盐的线性检测范围为10~300μmol/L,检出限(S/N=3)为4.7μmol/L,可对环境水样和腌酸水中的目标物进行准确测定。本方法的灵敏度和准确性优良,抗干扰能力强,操作简便,成本低廉,具有广阔的应用前景。
虑及栅电极极化及吸附电荷影响的有机电化学晶体管-特性研究
刘燃, 彭钰博, 黄庆, 杨兴, 贾月梅, 杜衍, 冀健龙
2022, 50(6): 878-888  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221015
[摘要]  (270) [HTML全文] (270) [PDF 3264KB] (270)
摘要:
有机电化学晶体管(OECT)具有良好的生物兼容性、较低的工作电压以及优异的信号放大能力等特点,被广泛应用于生物传感领域。栅电极修饰是利用OECT进行生物传感的关键,但现有OECT理论无法描述栅电极极化与电荷吸附对电流-电压(I-V)特性关系的影响。本研究通过构建栅电极/电解液、半导体沟道/电解液界面微分电容串联模型修正了Bernards-Malliaras I-V特性关系,并通过实验研究讨论了此修正模型的有效性,具体包括改变恒电位电沉积时间调控栅电极表面PEDOT:PSS薄膜厚度(0.80~3.73μm)以及栅电极/电解液界面电容(CG)(24.01~120.10μF)。结果表明,OECT跨导峰值随着CG的增加而增大;设置栅电极电压(VG)为+0.6 V时,半导体沟道电流(IDS,l)随着CG的增大而单调上升;设置VG为–0.6 V时,IDS,l随着CG的增大而单调下降。在OECT栅电极上修饰适配体探针,并使之与不同浓度的三磷酸腺苷(10-12~10-5 mol/L)发生特异性结合反应,结果表明,IDS,l随三磷酸腺苷浓度即吸附电荷量的增大而减小。定性理论分析结果与实验测试结果一致。本研究提出的修正理论模型有望为OECT及基于OECT的生物传感器的设计提供理论支持。
基于掺硼金刚石电极的磷酸盐电化学传感器
徐钰豪, 卫胜男, 王月坤, 熊晨雨, 谢勇, 韩明杰, 王日, 边超, 夏善红
2022, 50(6): 889-898  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221039
[摘要]  (229) [HTML全文] (229) [PDF 1715KB] (229)
摘要:
磷污染是导致水体富营养化的主要因素之一,磷酸盐已成为我国地表水质标准中的一个重要指标。针对磷酸盐检测需求,本研究研制了一种基于掺硼金刚石电极的磷酸盐电化学传感器,通过检测磷酸盐与钼酸盐络合物的电化学还原反应,实现了对水中磷酸盐的检测。本传感器采用方波脉冲伏安法,可在较宽的浓度范围内实现对磷酸盐的检测,在0.4~5.0μmol/L和5.0~80.0μmol/L范围内呈分段线性关系,灵敏度分别为301和97 nA·L/μmol,具有较低的检出限(0.1μmol/L)。本电化学传感器对磷酸盐检测表现出较好的抗干扰性,检测实际水样的回收率为93.8%~104.5%。研制的掺硼金刚石电极无需修饰和还原试剂即可对磷钼酸盐络合物表现出较强的催化还原性能,与现有磷酸盐检测方法相比减少了反应试剂使用量,检测过程更绿色环保,具有长期在线监测的应用潜力。
采用不同活化剂制备分级多孔碳用于二羟基苯异构体的电化学传感分析
韦良, 黄信龙, 王彦力, 杨晶, 闫飞燕, 宁德娇, 唐莉, 罗丽红, 韦宇宁, 牙禹
2022, 50(6): 899-911  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221048
[摘要]  (233) [HTML全文] (233) [PDF 5410KB] (233)
摘要:
以壳聚糖(CS)为碳源,分别以NaCl、Na2CO3和NaOH为活化剂,制备了分级多孔碳材料,采用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、N2吸附-脱附等技术对其形貌、结构、比表面积及孔径分布进行研究;采用电化学技术研究不同碳材料修饰电极的电化学性能,探究材料的形貌结构和理化参数与碳材料电化学传感性能之间的构效关系。研究结果表明,以Na2CO3为活化剂制备的分级多孔碳材料(CS-Na2CO3)修饰电极具有更大的电化学活性面积和更快的电子转移速率,并对3种二羟基苯异构体(对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚)表现出更优异的电催化性能。基于CS-Na2CO3的电化学信号增强作用,构建了一种对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚连续测定的电化学传感平台,3种分析物的氧化峰电流与浓度分别在0.050~1.5 μmol/L、0.050~1.5 μmol/L和0.50~15 μmol/L范围内呈线性关系,检出限(3σ)分别为0.012、0.017和0.29 μmol/L。将本传感平台用于江水样品分析,展示出良好的准确度。
主动靶向近红外二区诊疗一体化纳米颗粒用于三阴性乳腺癌的研究
邹志凤, 高晶, 来旖, 徐志爱
2022, 50(6): 912-923  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221115
[摘要]  (286) [HTML全文] (286) [PDF 6994KB] (286)
摘要:
供体-受体-供体(D-A-D)型荧光探针通常具有优异的光学稳定性和生物相容性。通过分子设计,D-A-D型分子的荧光发射可以到达近红外二区(NIR-Ⅱ),同时还具有光热转换性质,因此具有生物成像和光热治疗的潜力。但是,D-A-D型分子的分子量较大,水溶性差,严重限制了其在生物诊疗领域的应用。本研究设计了具有肿瘤主动靶向性的高分子聚合物(CRGDK-PEG-b-PLGA)用于负载D-A-D型荧光探针(TQTCD),从而提高了TQTCD探针的水溶性、肿瘤特异性和光热治疗效果,并实现了诊疗一体化。CRGDK-PEG-b-PLGA与TQTCD探针在水溶液中可自组装形成均一稳定的纳米颗粒(RPP@TQTCD),并且非共价负载不影响TQTCD探针的荧光特性和光热效应。在CRGDK靶向肽的作用下,RPP@TQTCD纳米颗粒可特异性蓄积于肿瘤部位,并作用于肿瘤细胞表面高表达的神经纤毛蛋白-1(NRP-1)受体,通过受体介导的途径促进肿瘤细胞对纳米颗粒的摄取,随后在808 nm激光照射下可有效杀伤肿瘤细胞。本研究通过对疏水性探针的靶向递送,为三阴性乳腺癌(TNBC)的诊断及光热治疗提供了一种有效的策略。
基于Nafion管-高场不对称波形离子迁移谱的环境湿度下硫化氢快速检测方法
李山, 陈圳, 刘昌杰, 金娇, 王晗, 胡俊, 马贺, 史家亮, 任谦, 程玉鹏, 刘友江, 陈池来
2022, 50(6): 924-931  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221019
[摘要]  (207) [HTML全文] (207) [PDF 1802KB] (207)
摘要:
高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)是一种快速、灵敏度高的现场检测技术,但利用其检测极性物质时极易受湿度的影响。Nafion管可选择性地快速滤除水汽,基于此本研究提出了适用于环境湿度下硫化氢(H2S)气体快速检测的nafion-FAIMS技术。采用自制的nafion-FAIMS装置,研究了不同湿度条件下nafion-FAIMS技术检测H2S的稳定性,以及典型环境干扰物存在条件下的H2S分离识别能力、定量检测线性度和检出限。结果表明,当相对湿度为5%~50%时,H2S的nafion-FAIMS谱图峰位置和峰高RSD分别小于0.4%和0.2%,比单一的FAIMS技术分别小10倍和250倍,表现出极高的识别和定量检测稳定性。在分离电压为1200 V条件下,苯与H2S混合气体谱图的峰高和峰位置与单一物质的相对偏差仅为0.7%和2.0%,说明nafion-FAIMS技术对现场混合物检测具有良好的适应性。利用nafion-FAIMS技术检测浓度为0.08~0.46 mg/m3的H2S气体样品,其信号线性度达到0.98,检出限低至0.04 mg/m3
聚腺嘌呤保护的金纳米团簇与金属有机框架材料ZIF-8复合物的聚集诱导发光增强及用于抗坏血酸的高灵敏荧光检测
曹程程, 林祥芳, 任晨宇, 苏磊
2022, 50(6): 932-939  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210807
[摘要]  (195) [HTML全文] (195) [PDF 2028KB] (195)
摘要:
纳米金属有机框架材料(NMOFs)在生物诊断和治疗领域中具有良好的应用前景。本研究建立了一种基于聚腺嘌呤保护的金纳米团簇(PolyA-AuNC)和金属有机框架沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)纳米复合材料的荧光分析方法,用于血清中抗坏血酸(AA)的高灵敏检测。所制备的纳米复合材料(Poly A-Au NCs@ZIF-8)通过MOF (即ZIF-8)的限制效应显示出聚集诱导的荧光发射增强现象。当AA与ZIF-8作用时,复合材料的骨架被破坏,PolyA-AuNCs从聚集态转变为分散态,导致荧光强度大大降低。将本方法用于AA的检测,线性范围为10~100μmol/L,检出限(LOD,S/N=3)为0.3μmol/L。本方法可在2 min内完成AA的检测,对AA的选择性高。将本方法用于检测人血清中的AA,回收率为95.7%~100.9%。
蛋白修饰定量质谱法研究两种不同作用模式基因毒化合物对组蛋白H3乙酰化的影响
瞿敏敏, 陈佳, 徐斌, 李治, 郭磊, 徐华, 谢剑炜
2022, 50(6): 940-947  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221025
[摘要]  (217) [HTML全文] (217) [PDF 1338KB] (217)
摘要:
建立了细胞中组蛋白H3的9位(H3K9ac)或14位(H3K14ac)赖氨酸乙酰化及其相应原型特征多肽片段的高效液相色谱-三重四极杆质谱同时定量分析方法。样品经胰酶消化、丙酰化衍生、除盐及肽段富集等前处理后,在ACQUITY UPLCBEH C18色谱柱上分离,采用质谱技术在正离子多反应监测模式(MRM)下检测。空白细胞样品中组蛋白H3的各特征肽段在1~250 ng/mL浓度范围内线性关系良好(R2> 0.99),检出限(LOD,S/N=3)均为0.1 ng/mL,准确度、精密度、基质效应及提取回收率均符合方法学要求。本方法具有操作简便、灵敏度高、检测速度快及定量分析准确等优势。将本方法应用于2种典型的不同作用模式的基因毒性化合物(喜树碱和秋水仙碱)对2种人源细胞株即肝癌细胞HepG2和宫颈癌细胞HeLa中组蛋白H3的9位或14位赖氨酸乙酰化修饰影响的研究,测得了组蛋白H3中H3K9ac及H3K14ac修饰含量的变化,探讨了其与不同基因毒性化合物作用模式的关系,为基因毒性化合物的DNA损伤/修复及转录研究提供了技术支持。
基于真空紫外光电离质谱的氯原子引发诺蒎酮氧化反应研究
胡荣荣, 马子吉, 岳浩, 林晓晓, 温作赢, 张为俊, 顾学军, 唐小锋
2022, 50(6): 948-956  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221081
[摘要]  (217) [HTML全文] (217) [PDF 1762KB] (217)
摘要:
采用微波放电流动管反应器模拟大气中氯原子(Cl)引发的诺蒎酮(C9H14O)氧化反应,结合自行研制的真空紫外光电离飞行时间质谱仪,在线检测获得反应中的关键物种,包含反应物、自由基和产物,并开展其反应动力学研究,通过比较关键物种的动力学实验与模拟计算结果,探讨了反应中关键物种的反应路径。结果表明,Cl原子和诺蒎酮分子之间的反应经夺氢通道生成自由基C9H13O,产生的自由基C9H13O与O2分子反应主要生成过氧自由基C9H13OO2,并且新生成的C9H13OO2在无NO或NO2条件下进一步与HO2自由基反应生成氢过氧化物C9H13OO2H,以及与自身发生双分子反应生成自由基C9H13OO、羰基化合物C9H12O2和C9H13OOH。本研究通过实验研究和模拟计算揭示了Cl原子引发的诺蒎酮大气氧化反应机理。
超声探针辅助酶解结合全自动固相萃取快速测定动物组织中β-受体激动剂残留
肖志明, 王石, 索德成, 李阳, 姚婷, 娄迎霞, 赵新雪, 张峰, 樊霞
2022, 50(6): 957-963  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210662
[摘要]  (209) [HTML全文] (209) [PDF 3321KB] (209)
摘要:
建立了猪、牛、羊肌肉和肝脏中22种β-受体激动剂残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法。样品采用β-葡萄糖醛酸酶/芳基硫酸酯酶在超声探针辅助下进行快速酶解提取,酶解后在全自动固相萃取仪上净化,UPLC-MS/MS测定,采用内标法进行定量分析。结果表明,超声探针辅助酶解在120 s内即达到了传统酶解16 h的提取效率,回收率为81.2%~100.7%。结合全自动固相萃取的批量、自动化处理,30 min内可同时处理36份样品,显著提升了工作效率,避免了因人员操作导致的结果偏差,相对标准偏差低至0.3%~7.9%。与传统酶解和固相萃取方法相比,本方法具有快速、简便和高通量等优点,适用于大批量动物组织样品的日常监测。
超高效合相色谱-质谱技术对芬太尼类物质异构体的快速分离和检测
胡爽, 花镇东, 黄钰, 程芳彬, 刘耀
2022, 50(6): 964-972  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210839
[摘要]  (213) [HTML全文] (213) [PDF 1759KB] (213)
摘要:
芬太尼类物质作为一类新型精神活性物质,具有种类繁多、更新换代迅速、结构极其相似等特点,对其同分异构体进行准确定性分析是当前毒品分析工作面临的难题。超高效合相色谱法是实现同分异构体高效分离的有力手段,基于此,本研究建立了超高效合相色谱-质谱技术快速分离和检测芬太尼类物质的分析方法,对分离过程中色谱柱、改性剂、柱温等条件进行了优化。在最优条件下,采用Waters ACQUITY UPC2 BEH色谱柱,以超临界流体CO2为主要流动相、含20 mmol/L甲酸铵的甲醇为改性剂,在柱温50℃下进行梯度洗脱,使用Xevo TQD三重四极杆质谱进行检测,6.5 min内即可实现13种芬太尼类物质的有效分离,所有同分异构体的分离度均大于1.5,并且色谱峰对称性良好。方法的检出限为0.01~0.05 ng/mL,保留时间的相对标准偏差均小于0.6%,9种常见毒品对13种目标物的测定没有干扰。与常规的超高效液相色谱-质谱检测方法相比,本方法在异构体分离方面具有显著优势,可满足当前公安禁毒部门对于芬太尼类物质准确定性分析的需要。