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分析化学 2022年第50卷第6期 封面及目次
2022, 50(6): 0-0
[摘要]  (8) [HTML全文] (8) [PDF 4842KB] (1)
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]  (7) [HTML全文] (7) [PDF 3432KB] (0)
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
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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]  (5) [HTML全文] (5) [PDF 2028KB] (0)
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]  (10) [HTML全文] (10) [PDF 2242KB] (1)
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]  (6) [HTML全文] (6) [PDF 4896KB] (0)
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]  (8) [HTML全文] (8) [PDF 3492KB] (0)
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]  (4) [HTML全文] (4) [PDF 3264KB] (0)
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]  (7) [HTML全文] (7) [PDF 1715KB] (0)
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]  (5) [HTML全文] (5) [PDF 5410KB] (0)
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]  (6) [HTML全文] (6) [PDF 6994KB] (0)
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]  (8) [HTML全文] (8) [PDF 1802KB] (0)
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]  (4) [HTML全文] (4) [PDF 2028KB] (0)
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]  (5) [HTML全文] (5) [PDF 1338KB] (0)
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]  (4) [HTML全文] (4) [PDF 1762KB] (0)
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]  (5) [HTML全文] (5) [PDF 3321KB] (0)
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]  (7) [HTML全文] (7) [PDF 1759KB] (0)
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。
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分析化学 2022年第50卷第3期 封面及目次
2022, 50(3): 0-0
[摘要]  (155) [HTML全文] (155) [PDF 19437KB] (155)
摘要:
评述与进展
拉曼光谱在感染性疾病诊断中的应用进展
李岩, 祁昱, 李赫
2022, 50(3): 317-326  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210810
[摘要]  (185) [HTML全文] (185) [PDF 3913KB] (185)
摘要:
感染性疾病危害人类健康,以及全球公共卫生安全。引起感染性疾病的病原微生物种类非常复杂,已有的检测技术通常检测时间长且检出率低,因此临床上急需可用于快速诊断感染性疾病的检测技术。拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术为无标记非侵入式检测,无需复杂的前处理,具有无损伤、检测时间短等优点,在感染性疾病快速诊断中表现出巨大应用潜力。本研究对近年来拉曼光谱技术在细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体、螺旋体及立克次氏体感染等感染性疾病临床快速诊断中的研究和应用进展进行了总结和评述。
抗生素消毒副产物的分析检测及毒性效应研究进展
蔡东明, 欧阳洁, 丁锦建, 林敏, 章维维, 李敏杰, 郭良宏
2022, 50(3): 327-340  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210811
[摘要]  (191) [HTML全文] (191) [PDF 3350KB] (191)
摘要:
由于抗生素的大量使用和持续排放,其环境污染水平逐年升高,个别抗生素在地表水中浓度接近300 ng/L,在饮用水原水中浓度超过200 ng/L。在饮用水消毒过程中,抗生素会与消毒剂反应生成不同种类的消毒副产物(DBPs),其中一些副产物具有较高的致癌性和急性毒性。饮用水中的抗生素DBPs可危害人体健康,是环境健康科学研究的重要方向之一。本文基于近年文献报道,针对5类常见抗生素(氯霉素类、磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类)的DBPs,首先总结归纳了包括样品前处理、色谱分离和光谱、质谱检测的DBPs分析鉴定方法;然后,按照抗生素类别,概述了特定消毒条件下检测发现的DBPs种类;最后,介绍了包括发光菌抑制法的常见毒性测试方法,以及一些DBPs的毒性评估结果。目前已经发现的抗生素DBPs种类多、数量大,其中一些副产物的毒性显著高于前驱体,有必要开展深入研究。
过氧化氢荧光探针的研究进展
刘爽, 姜文硕, 兰欣宇, 冷俊强, 贾文萱, 刘振波
2022, 50(3): 341-355  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210768
[摘要]  (170) [HTML全文] (170) [PDF 5062KB] (170)
摘要:
过氧化氢(H2O2)与生命系统中的许多生理和病理过程有关。但是,过量的H2O2会导致一系列生理疾病,因此,有效地识别和检测H2O2非常重要。近年来已经报道了许多用于检测生物体系中H2O2的荧光探针,与传统的检测方法相比,其具有灵敏度高、无创检测及实时成像等优点。本文根据不同的荧光团,评述了近五年H2O2荧光探针的研究进展,探讨了该领域面临的挑战和发展方向。
研究报告
二维片层卟啉基共价有机框架材料修饰电极用于污水中汞离子的高灵敏检测
彭灿伟, 汪莉, 陈受惠
2022, 50(3): 356-364  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210582
[摘要]  (146) [HTML全文] (146) [PDF 4963KB] (146)
摘要:
基于5,10,15,20-四(4-氨基苯)卟啉(TAPP)和对苯二甲醛(TPAL)间的胺醛缩合反应,合成了一种卟啉基共价有机框架材料(TAPP-TPAL-COF)。此材料呈多孔二维片层状,具有四边形拓扑结构和平面共轭π键。TAPP-TPAL-COF上丰富的π键可与玻碳电极(GCE)表面发生π-π共轭作用,被稳定地固载于电极表面。材料的多孔结构有利于Hg2+的传输,并且卟啉环上的4个N原子可与Hg2+发生配位作用,使溶液中的Hg2+富集于电极表面,从而提高传感器的灵敏度。基于TAPP-TPAL-COF修饰GCE构建了一种Hg2+电化学传感器,线性范围为10.9 nmol/L~17.5 μmol/L,检出限为3.3 nmol/L,灵敏度为111.5 μA·L/(μmol·cm2),仅需250 s即可完成检测。构建的TAPP-TPAL-COF传感器具有稳定性好、灵敏度高、线性范围宽、检出限低、响应速度快的特点,为现场实时检测重金属离子提供了一种可选方案。
表面增强红外光谱电化学揭示电极-电解质界面处的抗衡离子效应
程晓伟, 李姗姗, 武烈, 姜秀娥
2022, 50(3): 365-374  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210873
[摘要]  (140) [HTML全文] (140) [PDF 3904KB] (140)
摘要:
选用4种中性电化学反应体系中常用的电解质,利用表面增强红外吸收光谱电化学技术结合振动斯塔克效应对电极-电解质溶液界面处特殊的抗衡离子效应进行谱学-电化学表征。应用不同分子长度的振动斯塔克探针,揭示了阴离子作为抗衡离子,因与电极表面相互作用强度的差异而在双电层中具有不同的浓度分布,进而对界面局域电场产生不同的屏蔽效应。与电极表面存在特异性相互作用的离子可大量吸附到紧密层,使界面局域有效电场强度显著降低。此外,本研究还提出了定量分析离子与电极界面相互作用程度的方法。本研究结果对进一步理解电化学双电层的结构以及电催化反应的构效关系具有重要意义。
基于目标物调控原位生成量子点的杀扑磷荧光传感新方法研究
王雪梅, 赵岁欣, 李海银, 李峰
2022, 50(3): 375-383  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210847
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摘要:
基于目标物调控原位生成荧光物质,建立了硫化镉量子点(CdS QDs)介导的荧光传感器,实现了大米中有机磷农药杀扑磷的高灵敏、高选择性分析检测。乙酰胆碱酯酶(AChE)催化水解硫代乙酰胆碱(ATCh)生成硫代胆碱(TCh),其作为稳定剂诱导原位生成大量CdS QDs,体系荧光信号增强。当目标农药杀扑磷存在时,AChE活性被抑制,无法有效催化水解ATCh生成TCh,CdS QDs生成量减少,致使检测体系的荧光信号降低。基于目标物加入前后检测体系荧光强度的变化,实现了杀扑磷的高灵敏检测,检出限为0.024 ng/mL(S/N=3)。利用本方法检测大米样品中杀扑磷的含量,加标回收率在96.7%~102.4%之间。本研究为食品中有机磷农药残留的灵敏与精准检测提供了新思路。
基于原位电化学石英晶体微天平技术的硅基负极粘结剂性能分析
崔亚楠, 孙琪, 任晓燕, 逯乐慧
2022, 50(3): 384-391  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210874
[摘要]  (133) [HTML全文] (133) [PDF 3750KB] (133)
摘要:
粘结剂是锂离子电池硅基负极材料的重要组成部分,与锂离子电池的性能密切相关。本研究选取两类不同作用机制的典型粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(ALG),通过原位与非原位结合的方式对不同作用机制的粘结剂对硅电极充放电过程电化学行为的影响进行了初步探讨。首先利用恒电流充放电测试、循环伏安法、交流阻抗法和扫描电子显微镜等方法对粘结剂的粘结效果进行表征和评估。结果表明,使用ALG作为粘结剂的硅电极可以稳定循环200圈,每圈循环容量衰减率仅为0.2%,并且电极表面平整,电化学阻抗小,与使用PVDF作为粘结剂的硅电极相比优势明显。为了深入分析造成差异性结果的原因,引入原位电化学石英晶体微天平技术(In-situ electrochemical quartz crystal microbalance,In-situ EQCM)实时、定量地记录首圈放电时硅基负极表面的质量和电流变化过程。结果表明,粘结剂ALG的羧基基团与硅表面羟基基团间的氢键相互作用增强了纳米硅颗粒对集流体的黏附作用,促进电极表面生成薄而致密的固体电解质界面(SEI)膜,并且减少了电极表面电解液的分解,从而显著提高了电化学性能。
钴-钴普鲁士蓝类似物衍生的SnCoOx中空纳米立方体的制备及电化学检测氯氮平的性能研究
王强明, 蒋成, 赵继华, 方建
2022, 50(3): 392-404  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210608
[摘要]  (147) [HTML全文] (147) [PDF 6613KB] (147)
摘要:
通过化学沉淀法合成了钴-钴普鲁士蓝类似物(CoCo-PBA)纳米立方前驱体,掺杂Sn4+后,将其在空气中高温热解,制备中空多孔SnCoOx,然后通过超声将SnCoOx固定在石墨毡(GF)上,制成复合电极(SnCoOx/GF)。利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)以及电化学工作站对电极材料的结构和形貌进行了表征,并测试了其电化学性能。将SnCoOx/GF复合电极用于检测药物分子氯氮平(CLZ),结果表明,复合电极对CLZ氧化表现出良好的电催化活性(催化速率常数kcat=1.04×105 L/(mol·s)),线性检测范围为0.01~100 μmol/L,灵敏度为6.02(A·L)/mol,检出限(LOD,S/N=3)为0.7 nmol/L。SnCoOx/GF复合电极具有良好的稳定性、较强的抗干扰性及实用性,为电化学检测CLZ提供了一种新方法。
基于金纳米颗粒的裂分型适配体传感器检测三磷酸腺苷
任林娇, 彭政, 孟晓龙, 张培, 秦自瑞, 徐晓萍, 徐鹏, 姜利英
2022, 50(3): 405-412  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201749
[摘要]  (146) [HTML全文] (146) [PDF 3726KB] (146)
摘要:
构建了一种基于金纳米颗粒(Gold nanoparticles,AuNPs)的裂分型适配体荧光传感器,用于检测三磷酸腺苷(ATP)。将ATP核酸适配体序列分裂为P1和P2两个片段,在P1的5'端修饰荧光基团羧基荧光素(FAM),3'端巯基化修饰的P2通过Au-S键以自组装的方式修饰在AuNPs表面。未加入ATP时,P1与P2不结合,此时P1远离AuNPs,荧光信号较强;加入ATP后,可形成P1-ATP-P2的三明治结构,P15'端的FAM荧光基团靠近AuNPs,发生荧光共振能量转移,导致荧光信号减弱。对AuNPs与P2的结合、浓度比例以及加入P1和ATP后的稳定时间等实验条件进行了优化。在最优的条件下,传感器的荧光强度与ATP浓度在0.03~3.33 nmol/L和3.33~15 nmol/L浓度范围内呈两段的线性关系,检出限为0.03 nmol/L。该传感器对ATP表现出良好的特异性。
电化学膨胀计联用现场X-射线衍射表征螺环季铵盐插嵌石墨负极
陈聪聪, 李家玉, 黄玉豪, 张磊, 王云举, 王宏宇
2022, 50(3): 413-423  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.211138
[摘要]  (152) [HTML全文] (152) [PDF 6371KB] (152)
摘要:
以活性炭/石墨电容器为平台,通过电化学膨胀计(ECD)和原位X射线衍射(XRD)技术,对螺环季铵盐阳离子(SBP+)电化学插嵌不同石墨负极过程中的膨胀现象进行了研究。ECD能准确监测石墨电极的宏观厚度变化,而原位XRD可以实时探测石墨电极微观晶体结构的变化。通过两者数据相互对照,发现微观尺度上因离子插嵌导致的石墨XRD数据非常接近(晶格膨胀程度为56%~59%),但在宏观上却展现出截然不同的膨胀现象,大颗粒片层状石墨电极表现出更大幅度的膨胀(12%),而小粒径的片层状石墨和球状石墨电极的膨胀幅度却很小(5%~6%)。通过扫描电子显微镜观测发现,造成此现象的原因与石墨形貌结构以及其在集流体上的排列密切相关。大颗粒片层状石墨结构和排列上的高度有序性导致电极膨胀相对更大,而小粒径片层石墨杂乱的排列以及天然球状石墨独特的结构会使膨胀向各个方向分散,造成整体膨胀幅度更小。
基于环介导等温扩增联合表面增强拉曼光谱检测巨细胞病毒的研究
关鑫, 武毅, 徐冰, 金正洋, 梁重阳
2022, 50(3): 424-432  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221007
[摘要]  (145) [HTML全文] (145) [PDF 3897KB] (145)
摘要:
巨细胞病毒(Cytomegalovirus,CMV)对器官移植患者、产妇及新生儿等免疫功能失调人群的危害极大。目前,临床检测CMV的主要方法为荧光定量PCR法(Quantitative polymerase chain reaction,qPCR),但其检测成本高,仪器操作复杂,不适于现场快速检测。环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一种超灵敏且简单快速的核酸检测技术,其扩增效率优于qPCR,但其引物间易产生二聚体,导致非特异性扩增,从而出现假阳性结果。本研究针对LAMP扩增产物中的DNA单链环状结构,设计了两段序列互补的探针,分别连接磁珠(Magnetic beads,MNs)和修饰有拉曼探针信号分子4-巯基苯甲酸(4-Mercaptobenzoic acid,4-MBA)的银纳米粒子(Sliver nanoparticles,AgNPs),二者与环状结构结合,形成MNs-LAMP产物-AgNPs复合物。通过磁场富集此复合物,表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)光谱监测结果表明,复合物的SERS信号更强。采用本方法检测了CMV标准核酸序列,检出限低至1000 copies/mL。本研究在扩增产物结构原理层面上解决了LAMP技术可能出现假阳性结果的问题,对研发新型快速核酸检测技术具有参考价值。
吡啶二甲酰胺基桥联双β-环糊精手性固定相的制备和评价
钟慧, 曾庆丽, 张天赐, 双亚洲, 李来生
2022, 50(3): 433-444  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210787
[摘要]  (123) [HTML全文] (123) [PDF 4517KB] (123)
摘要:
基于吡啶-2,3-二甲酸和6-氨基-β-环糊精的缩合反应,合成了桥联β-环糊精,将其键合到硅胶表面,制备了一种新型的吡啶二甲酰胺基桥联双β-环糊精手性固定相(PyCDP)。以黄烷酮类、三唑类、氨基酸类、β-受体阻滞剂类共38种手性药物和农药作探针,系统评价了此固定相的手性色谱性能,并采用自制的天然环糊精固定相(CDCSP)作为对比。结果表明,PyCDP可在反相和极性有机两种模式下拆分全部38种手性物质,其中2'-羟基黄烷酮、粉唑醇、苯丙氨酸和艾司洛尔对映体的分离度(Rs)分别为2.36、1.98、1.86和1.62,分析时间较短(<30 min)。反相色谱模式下,PyCDP可在15~30℃温度范围通过调节流动相中乙腈体积分数(20%~35%)实现三唑类农药的基线分离,并能将含两个手性中心的三唑醇和联苯三唑醇分别拆分为4个峰。在流动相pH 5.0~6.5范围内,PyCDP可基线拆分易电离的酸性、碱性和极性氨基酸对映体。此外,PyCDP也适用于极性有机模式,如较大位阻的卡维地洛也能被拆分(Rs=1.42),并首次实现了贝凡洛尔在环糊精类固定相上的拆分。而CDCSP只能拆分其中的20种手性物质,且分离度偏低。PyCDP结构中,桥联环糊精上邻近的两个空腔的协同包结作用和吡啶二甲酰胺桥基提供氢键、π-π作用有助于手性分离。研究结果表明,PyCDP是一种多功能的手性分离材料。
人体呼出挥发性有机物的口罩微萃取气相色谱-质谱分析
陈伟妮, 袁子程, 蔡深回, 邹颖通, 辛国斌, 狄丹丹, 宋昕, 赵鹏, 吴曼曼, 胡斌
2022, 50(3): 445-453  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210828
[摘要]  (407) [HTML全文] (407) [PDF 4694KB] (407)
摘要:
人体呼气中含有大量与人类行为和健康状况有关的挥发性有机物(VOCs)。本研究采用口罩微萃取方法富集人体呼出VOCs,并联用3种气相色谱-质谱仪(GC-MS)对呼出VOCs进行分析鉴定与比对。优化了固相微萃取探针及富集采样时间;通过对比正常生理呼出VOCs和口罩的背景信号,探索了人体经过不同的食物摄入和口腔护理对呼出VOCs的影响,以及特征VOCs的可检测性和持续性;对比了常规、便携式和全二维GC-MS仪器对人体呼出VOCs的分析性能与特性。结果表明,口罩微萃取气相色谱-质谱方法可有效地检测口腔中大量的内源性和外源性挥发VOCs,并且具有采样安全简便、高效便捷、与不同仪器的适配性强等特点,为人体口腔健康与疾病诊断提供了新方法。
基于化学成分关联的二烯类橡胶垫对汽油鉴定干扰性研究
李慷旭, 金静, 李秋璠梓, 钱佩雯, 殷果, 张金专
2022, 50(3): 454-464  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210674
[摘要]  (140) [HTML全文] (140) [PDF 4004KB] (140)
摘要:
基质干扰一直是火灾现场助燃剂物证鉴定领域研究的重点和难点。本研究基于前期对分子结构中含有"烷基苯"的典型基质丁苯橡胶的研究结果,考察了干扰性与分子结构的相关性,为进一步探究基质材料干扰助燃剂检验鉴定的官能团结构,选择4种二烯类橡胶垫(丁苯橡胶垫、天然橡胶垫、丁基橡胶垫和三元乙丙橡胶垫)为研究对象,以确定含二烯类结构的橡胶制品对汽油鉴定的干扰性。采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对汽油、橡胶垫和橡胶垫加载汽油后的燃烧残留物进行成分分析。结果表明,所有二烯类橡胶垫样品燃烧残留物中几乎均能检出国家标准中用于认定汽油燃烧残留物的所有目标化合物,包括烷基苯、茚满、稠环芳烃及多环芳烃,对汽油鉴定造成显著干扰,过度依赖定性的组分分析容易得出"假阳性"的错误结论;5 g橡胶垫加载0.5 mL汽油混合燃烧的残留物与汽油特征组分种类基本相同,但是C2苯与C3苯的相对含量不同,同时C2苯中3个典型组分的相对含量也与汽油不同。本研究结果再次验证了火场基质对易燃液体残留物(ILRs)检验鉴定的干扰程度与其化学成分存在关联性,可为理解火场助燃剂物证检验鉴定基质干扰机理提供新思路,为预测基质干扰性及干扰程度提供参考。
基于极少量采样的彩绘文物颜料成分分析
孙凤, 许惠攀, 王若苏, 同杨阳, 康宁武, 艾健
2022, 50(3): 465-471  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201505
[摘要]  (134) [HTML全文] (134) [PDF 3190KB] (134)
摘要:
随着文物保护理念的提升,越来越提倡文物样品的无损或微损分析;同时由于文物样品的复杂性,对分析技术提出了更加严苛的要求。彩绘类文物的颜料分析研究,对其文物信息的提取,以及古代人类历史、社会、文化的研究和阐述具有重要作用。结合本研究组前期的研究成果,本研究提出了一种在极少量采样的情况下,分析研究文物颜料的方法,并用于榆林卧虎湾墓出土的一件彩绘陶钫和一件彩绘陶甑表面的彩色颜料的分析鉴定。采用超景深三维视频显微系统(OM)、扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)、微区X射线衍射(μ-XRD)和显微激光拉曼(MLRM)等多种技术进行分析研究。结果表明:白色颜料是骨白(Ca10[PO4]6[OH]2),红色颜料是朱砂(HgS),绿色颜料为孔雀石(Cu2[OH]2CO3)与石膏(CaSO4)混合而成,紫色颜料是中国紫(BaCuSi2O6)。本方法用于极少量实际文物的分析并取得了可靠的分析结果,可为分析类似文物样品提供借鉴,也可指导采样工作者采集所需的最小量样品,更大程度地避免文物的"保护性破坏"。
基于晶体生长法的磁性石墨化碳黑的制备及在茶叶农药残留检测中的应用
周书威, 傅红, 薛晓康, 柯秋璇, 常巧英, 杨方
2022, 50(3): 472-481  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210844
[摘要]  (124) [HTML全文] (124) [PDF 5469KB] (124)
摘要:
基于晶体生长法制备了一种均匀稳定的四氧化三铁负载石墨化碳黑磁性纳米材料(GCB/Fe3O4),通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和振动磁强计对GCB/Fe3O4的表面形貌、晶体结构、磁学性能进行了分析,并以儿茶素、姜黄素、槲皮素、叶绿素铜钠和β-胡萝卜素为对象,研究了GCB/Fe3O4对色素、多酚等干扰物质的吸附性能。结果显示,所制备的磁性纳米材料GCB/Fe3O4保留了GCB原有的吸附特性并具备磁性,对儿茶素、姜黄素、槲皮素、叶绿素铜钠和β-胡萝卜素的饱和吸附量分别为7.87、9.19、5.65、3.35和6.13 mg/g,较GCB的饱和吸附量分别提高了187.2%、28.9%、55.2%、52.3%和4.6%。以GCB/Fe3O4为磁性吸附剂,用于茶叶中405种农药残留检测的净化,相比现行的固相萃取法或QuEChERs法,操作更简便快速,净化时间至少可节约15%;茶叶中393种农药残留的回收率为60%-120%,相对标准偏差为2.6%-14.6%。实验结果表明,GCB/Fe3O4具备良好的吸附性能,且稳定性好,可用于茶叶中多种农药残留检测的样品前处理过程。
红外光谱对苏云金杆菌制剂中违禁添加溴虫腈的定量检测
韦芸, 夏静静, 徐惟馨, 陈玥瑶, 毛欣然, 熊艳梅, 闵顺耕
2022, 50(3): 482-490  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.210794
[摘要]  (129) [HTML全文] (129) [PDF 3025KB] (129)
摘要:
建立了利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)结合偏最小二乘法(PLS)对苏云金杆菌制剂中违禁添加的溴虫腈含量进行快速测定的方法。在3种不同来源的苏云金杆菌制剂中加入不同质量的97.00%(m/m)溴虫腈原药,配制成溴虫腈浓度为0.00%-5.00%的153个混合样品。选择3种预处理方法:Savitzky-Golay卷积平滑法(S-G)、标准正态变换法(SNV)和多元散射校正法(MSC)以及5种变量选择算法:区间偏最小二乘法(iPLS)、移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)、无信息变量消除法(UVE)、竞争性自适应重加权采样(CARS)、自助软收缩法(BOSS),考察了不同预处理方法及变量选择方法对模型结果的影响。其中,MSC预处理结合BOSS算法获得最优的模型效果:交叉验证均方根误差(RMSECV)为0.0017,交叉验证集决定系数(Rcv2)为0.9859,预测均方根误差(RMSEP)为0.0016,预测集决定系数(Rpre2)为0.9868。对于溴虫腈含量范围在0.50%-5.00%的样品,外部检验样品预测平均相对误差为0.0540;并且BOSS算法选取的变量主要集中在溴虫腈特征峰的吸收区域。本方法不仅具有优异的模型效果,而且具有很好的化学可解释能力,可用于苏云金杆菌制剂中违禁添加溴虫腈的快速检测。
技术交流
基于移动端的电子天平数据记录系统的研制
王如海, 唐昊冶, 徐仁扣, 钱薇, 高德民, 倪俊, 涂勇辉, 龚华
2022, 50(3): 491-493  doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.181080
[摘要]  (128) [HTML全文] (128) [PDF 1325KB] (128)
摘要: