基于分子网络技术识别新污染物及其转化产物的研究进展

环境中新污染物及其转化产物分布广泛且风险未知。其种类繁多且结构复杂,使得传统的靶向分析和可疑物筛查分析难以满足分析需求。高分辨质谱技术的发展促进了基于液相色谱-高分辨率串联质谱的非靶向分析在环境领域的应用,尤其在识别未知转化产物方面有所贡献。然而,非靶向分析面临着如何从复杂数据中找到关注化合物及其转化产物的挑战。分子网络反映质谱之间的相似性,将结构彼此相似的分子家族成簇,实现海量质谱数据集的可视化和社区化,并通过网络和社区对污染物进行传播注释,可以全局展示和系统理解复杂串联质谱数据集,为非靶向分析提供了新方向。本文介绍了基于高分辨率串联质谱的分子网络分析方法及其在新污染物的非靶向筛查中的应用,包括技术原理、工作流程、应用现状和未来展望。本文重点展示了分子网络技术在药物、全氟化合物和消毒副产物等新污染物及其转化产物中的应用状况,强调分子网络技术普遍适用于各种环境介质中新污染物的筛查、揭示环境中污染物的全貌、推进化合物的环境行为和毒理学特性的研究。

二维富勒烯分子网络结构稳定性及电子特性

通过密度泛函理论计算,研究了不同大小的富勒烯分子(C_(20)、C_(24)、C_(36)、C_(60)、C_(72))构建的二维网络结构(准六方相和准四方相)的电子结构特性和力学性质。通过结合能计算,证实了未知二维富勒烯分子网络结构的合理性;通过分析电子局域化函数和差分电荷密度,阐明了二维富勒烯分子网络形成过程中共价键的强弱和电荷转移;通过计算不同网络的电子态密度、能带结构和电子轨道波函数,表明其具有金属态、半金属拓扑态、窄带隙半导体态和宽带隙半导体态等不同的电子结构特性。这些发现揭示了不同尺寸富勒烯分子网络具有丰富的物理化学特性。通过单轴拉伸测试计算发现,二维富勒烯分子网络拥有同二维材料脆性断裂的特征,随着应变的增加,能带的带隙逐渐减小。

基于UPLC-Q-TOF-MS结合分子网络技术快速表征大花红景天的化学成分

目的对大花红景天的化学成分进行全面表征分析,为其药效物质基础研究提供参考。方法采用UPLC-Q-TOF-MS结合分子网络技术,并与文献报道数据比较,结合质谱裂解特征规律分析,以及分子网络中对已知和未知化合物节点的关联分析,对大花红景天的化学成分进行快速表征。结果从大花红景天中共鉴定118个化合物,包括有机酸53个,黄酮类33个,醇苷类19个,其他类13个,其中8个化合物为首次在大花红景天中发现。结论UPLC-Q-TOF-MS联合分子网络策略能够快速、全面、系统地分析鉴定大花红景天中的化学成分,为今后进一步阐明其药效、质量标准及资源开发利用提供科学依据。

基于UPLC-Q-TOF-MS/MS和分子网络技术快速分析玉叶解毒颗粒醇提物的化学成分

目的采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)整合分子网络(Molecular Networking)策略对玉叶解毒颗粒的化学成分进行快速分析与鉴定。方法根据正负离子模式下质谱扫描获取化合物二级质谱数据文件,计算MS/MS碎片模式的相似性并创建全球天然产物社会分子网络(GNPS),根据分子网络中相似结构的分子簇对玉叶解毒颗粒中的各大类成分进行快速鉴定。对于在分子网络中未体现的化合物则采用Agilent Masshunter Qualitative Analysis工作站中的分子特征提取(MFE)功能和中药成分数据库(TCM-DATA),根据一级、二级质谱数据和相关参考文献进行人工解析鉴定。结果通过液质分析从玉叶解毒颗粒中共鉴定出89个化学成分,其中酚酸类化学成分22个,黄酮及其苷类化学成分21个,环烯醚萜苷类化学成分6个,三萜皂苷类化学成分28个,其他类化学成分12个。结论采用UPLC-Q-TOF-MS/MS整合分子网络技术可对玉叶解毒颗粒进行快速和系统的化学成分识别,为其质量控制和临床应用提供了理论依据,所建立的分子网络能为中药复方成分的快速定性分析提供借鉴。

基于UPLC-Orbitrap-MS/MS技术联合GNPS分子网络快速分析黑果腺肋花楸果实成分

本研究建立了超高效液相色谱-轨道阱串联质谱(UPLC-Qrbitrap-MS/MS)技术联合GNPS分子网络快速分析黑果腺肋花楸果实成分。在正、负离子模式下,采集黑果腺肋花楸果实提取物的高分辨质谱数据,总结串联质谱信息和碎裂规律,依据特征裂解规律的相似性创建分子网络。根据对照品的保留时间、精确相对分子质量及碎片离子等,对黑果腺肋花楸果实成分进行归属和鉴定。创建了花色苷类、原花青素类、黄酮类和有机酸类的分子网络,共鉴定出黑果腺肋花楸果实中42个成分,包括20个花色苷类、3个原花青素类、12个黄酮类和7个有机酸类。该方法能够快速、准确归类并鉴定黑果腺肋花楸果实成分,为其功效物质基础研究及开发利用提供了依据。

LC-MS/MS结合分子网络技术快速鉴定生三七和砂烫三七的三萜皂苷类成分

采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)和分子网络技术,快速鉴定了生三七和砂烫三七中的三萜皂苷类成分。通过170~220℃高温河砂炒制获得砂烫三七,70%乙醇-水回流提取获得生三七和砂烫三七浸膏,利用D101大孔树脂以70%乙醇-水洗脱获得三七总皂苷。采用Agilent C_(18)色谱柱(100 mm×2.1 mm,3.5µm),以0.05%甲酸-水和乙腈为流动相进行梯度洗脱,在负离子模式下采集三萜皂苷对照品、生三七总皂苷和砂烫三七总皂苷的二级质谱信息。将经格式转换后的MS/MS数据上传至全球天然产物社会分子网络(GNPS)平台计算分析,借助Cytoscape 3.9.1软件构建可视化分子网络,获得生三七和砂烫三七三萜皂苷的分子网络图。根据对照品、保留时间、特征碎片离子、MS/MS裂解规律和文献报道等信息,从生三七中鉴定出50个三萜皂苷,从砂烫三七中鉴定出60个三萜皂苷,二者共有23个皂苷类成分;生三七单独含有27个成分,包括11个丙二酰基取代的皂苷;砂烫三七单独含有37个成分,包括19个乙酰基取代的成分。其中有11个成分通过对照品进行验证。采用高效液相色谱法测定了生三七和砂烫三七总皂苷中人参皂苷Rb1、Rg1、Rg3、Rh4、Rk3和三七皂苷R1的含量,发现生三七中原生皂苷的含量较高,砂烫三七中转化皂苷的含量较高。

UPLC-Q-Orbitrap HRMS法结合分子网络分析吴茱萸汤的化学成分

采用UPLC-Q-Orbitrap HRMS技术结合分子网络,全面快速地分析和鉴定吴茱萸汤中的化学成分。使用Waters Acquity UPLC HSS T3型色谱柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)进行色谱分离,离子源为HESI,在正、负离子模式下进行数据采集。随后,将质谱数据导入GNPS平台生成分子网络对化合物进行分类,再将质谱数据导入Compound Discover 3.2软件进一步对化合物进行鉴定。最终在吴茱萸汤中共鉴定出100个化合物,其中以黄酮类、生物碱类、有机酸类、萜类、糖类化合物为主,还有少量的苯丙素类、苯酚类、苷类化合物。其分析方法和结果对中药复杂体系的成分表征具有借鉴价值。

La^(3+)掺杂TiO_(2)粉体的高分子网络凝胶法制备工艺优化及其光催化降解甲基橙性能(英文)

采用高分子网络凝胶法制备La^(3+)掺杂TiO_(2)粉体,通过正交实验优化制备工艺,采用比表面积测试(BET)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis)和扫描透射电子显微镜(STEM)对TiO_(2)粉体的晶体结构和光吸收性能进行了表征,并以甲基橙为目标进行了光催化降解实验。结果表明:高分子网络凝胶法制备La^(3+)掺杂TiO_(2)粉体时对TiO_(2)光吸收波长影响最大的是煅烧温度,其次是掺杂量,最后是保温时间;正交实验得到的最优制备条件为:La^(3+)掺杂量为0.5%mol、煅烧温度为800℃,保温时间为30 min;煅烧温度过高与过低都不利于提高La^(3+)掺杂TiO_(2)的光催化活性,其存在一个最佳的温度范围:650~700℃;La^(3+)掺杂抑制了锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大,但当La^(3+)掺杂量为1.0%mol时,其光催化效果最好;二氧化钛光催化降解甲基橙是零级反应,掺杂并没有改变光催化反应类型。

超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱结合GNPS分子网络技术检测抗生素类兽药残留

为研究兽药残留高通量检测方法,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱(ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS)对畜禽基质样品以及21种兽药标准品进行检测,得到各兽药标准品的保留时间和特征碎片离子质谱图等信息,获得各目标化合物的线性方程、相关系数、线性范围以及测定底限。利用GNPS(global natural products social molecular networking)网站进一步探究了兽药的二级质谱裂解规律,对化合物进行结构解析和确证,发现同一种类的兽药分子裂解规律存在相似性,可以借助兽药分子的二级质谱裂解碎片实现畜禽肉中兽药残留的快速高通量筛查。基于UPLC-Q-TOF-MS/MS及GNPS分子网络技术,在24个猪肉、鱼肉样品中检出10种抗生素阳性,其中有3种不包含在已建立的兽药标准品信息库中。结果表明,相比于常规检测方法,UPLC-Q-TOF-MS/MS结合GNPS分子网络技术可以快速、简便地实现畜禽肉中兽药残留检测,且能发现未知兽药。

基于LC-MS/MS的分子网络研究进展

质谱分子网络(molecular networking,MN)是一种基于液质联用串联技术(LC-MS/MS)的方法,能够在短时间内解析质谱数据,识别已知化合物和鉴别各种各样未知的天然产物及其代谢产物。本文以分子网络为主题,对分子网络的概念以及构建分子网络的步骤进行简要介绍。随后,分别从已知、未知、类似化学成分的快速鉴定、化学成分差异表征及质量控制、指导化学成分的纯化分离、整合分子网络与网络药理学新策略法、特征分子网络五个方面出发对分子网络应用范围等进行阐述;最后,对分子网络进行展望,以期分子网络能够更广泛地应用,促进现代科学研究发展创新。

高分子网络凝胶法制备纳米α-Al_2O_3粉体

用高分子网络凝胶法制备Ａｌ２Ｏ３粉体，通过网络的阻碍作用，阻止Ａｌ２Ｏ３的团聚，获得颗粒大小在 １０ｎｍ左右的α－Ａｌ２Ｏ３粉体，其煅烧温度比通常低 １００℃．

硅酸盐熔体分子网络分数维值的高温拉曼光谱研究

采用高温拉曼光谱技术 ,对CaO Al2 O3 SiO2 (简称CAS)三元系硅酸盐熔体试样从 2 5℃ (淬火玻璃相 )～ 170 0℃ (高温熔融相 )的分子网络分数维值进行了系统研究 ,首次获得了该熔体在升温和淬火过程中网络分数维值的变化规律 ,也即在纳米尺度上描述了熔体网络构象的蠕变特征。这对深入研究熔体的粘度、密度和表面张力等物化性质具有重要意义 ,也将为进一步探索地幔岩浆上升速率及其迁移演化规律 ,完善冶金炉渣构成机理和改进低维非晶态材料与高分子材料的制备工艺和性能提供新的重要信息和理论依据。

高分子网络法制备纳米NiO超细粉的研究

Superfine NiO powders,15～50nm ca., with single phase and uniform particle size have been prepared from Ni(NO3)2 by a polymer network gel process. The results demonstrate that the distribution of the particle sizes of final oxides depends on the heated temperature,time and concentration of original nickel nitrate solution. The control of particle size of nano NiO powders can be realized by the control of the condition of the process.

环糊精包合作用组装大分子网络

利用环糊精的包合作用可以组装构筑大分子网络体系。这种独特的组装方法交联模式简单、交联度易于调控,得到的网络体系既能为聚合物的缔合理论提供理想的实验模型,又能广泛用于黏度调节和药物控释。环糊精的独特结构及对多种客体分子的包合作用使其近年来成为分子组装研究的热点。本文综述了以环糊精包合作用构筑大分子网络的研究进展,分别介绍了链状大分子组装交联和环糊精分子管道结晶缔合这两种方法。

丹参活性成分靶点分子网络的生物信息学预测

目的:采用整合生物信息学方法预测丹参治疗心血管疾病的潜在机制。方法:从PubChem数据库中搜索丹参靶标蛋白,从NCBI数据库中搜索心血管疾病相关基因,利用IPA比较、分析搜索结果,预测丹参治疗心血管疾病的交互作用分子网络。结果:丹参治疗心血管疾病的靶标蛋白主要有FASN、PAFAH1B2、PLA2G7、PAFAH1B3和IL-1β,这些蛋白主要涉及LXR/RXR活化、动脉粥样硬化、肝纤维化/肝星形细胞活化、急性反应期信号、FXR/RXR活化等信号传导通路;交互作用分子网络主要涉及细胞运动、免疫细胞运输、血液系统发育,参与DNA的复制、重组和修复等。结论:预测了丹参治疗心血管疾病的几个蛋白质靶点以及参与的信号途径;整合生物信息学方法可以用于分析小分子化学成分的作用机制。

微波-高分子网络法制备可充锂离子电池正极材料LiM_xMn_2O_4(M=La,Nd,Y)

微波 高分子网络技术 (m p)作为一种新方法合成可充锂离子电池负极材料的同时 ,也被用于制备良好结晶的LiMxMn2 O4(M =La ,Nd ,Y)。XRD测试结果表明 ,用此法可合成尖晶石LiMn2 O4及掺杂LiMn2 O4。通过电化学测试证明 ,所合成样品的容量高 ,循环效率高。循环伏安及计时电量数据表明Li+在LiMxMn2 O4中嵌入 /脱嵌更容易。最后通过磁性测试对Li+在LiMxMn2 O4中的扩散行为作了说明。

溶胶-凝胶法和高分子网络凝胶法合成光催化ZnO纳米晶的比较研究

通过对比溶胶-凝胶法和高分子网络凝胶法合成的ZnO纳米晶的微结构和光催化活性来探讨不同制备方法对光催化剂的影响,用XRD、TEM、SEM、XPS和PL对所制备样品的晶体结构、形貌、化学成分和光学特性进行了研究。结果表明,随着温度的升高,两种方法制备的样品其晶粒尺寸都增大,颗粒团聚现象改善,化学吸附氧浓度增大,缺陷减少,结晶性变好。比较发现,煅烧温度为650℃,采用高分子网络凝胶法制备的光催化剂的光催化效果更好。分析认为,高分子网络凝胶法更适合ZnO光催化剂的合成。

高分子网络凝胶法制备ZnO超细粉体及其光学性能

采用高分子网络凝胶法制备球形ZnO超细粉体。通过聚乙烯醇（PVA）亚浓溶液交联网络的空间位阻作用，经过烧结，获得了具有球形形貌的粒径为1—3μm的ZnO粉体颗粒。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）分析了不同PVA浓度以及退火温度对产物形貌、结构的影响，发现在PVA溶液浓度为5％，并且经500℃热处理所形成的ZnO球形颗粒最为均匀规整。研究了球形ZnO粉体的光致发光性能，室温下经325nm波长激发，观察到两个中心波长分别位于407，468nm的微弱的荧光发射带，在合适温度下，在385nm处还出现了较强的紫外峰。PL光谱表明，退火温度对ZnO的光致发光影响较大，随着退火温度升高，由于表面缺陷和结晶性能发生变化，407nm处发射峰逐渐减弱消失，而紫外发光先增强后减弱，经500℃热处理样品的紫外发光性能达到最佳。

几种自组装拉胀分子网络的分子模拟

报道了几种蜈蚣形、双足蜈蚣形聚合物 ,以及单箭头、双箭头形小分子通过氢键自组装形成拉胀分子网络的分子设计 .分子力学计算结果表明这些自组装分子网络靠氢键相互作用规则排列 ,具有类似倒插蜂窝网络结构 ,所设计的聚合物、小分子的合成较之以往报道的二维网络结构的合成简便易行 。

硅溶胶高分子网络凝胶法合成堇青石粉

利用硅溶胶作为合成原料,通过高分子网络凝胶法制备了堇青石粉。采用XRD,TG—DSC,SEM,EDS等手段对其相变过程进行了研究。高分子网络法制得凝胶经过500℃脱碳后,在高温条件下发生了如下变化:在800℃以下煅烧形成无定性相,900℃时形成假蓝宝石相,假蓝宝石相在1 000℃与无定形SiO2形成β-堇青石,β-堇青石在1 100℃开始转化为a-堇青石,1 200℃时可以形成结晶良好的纯a-堇青石相。用高分子网络法比固相反应1450℃合成堇青石降低反应温度250℃。