我国科学仪器研发进入了新阶段

本文简要地论述了发展科学仪器的重要性,并简略点评了本期专辑中收录的部分文章。

高校科技创新助力思想政治工作的理念、措施与平台

思想政治工作贯穿高校教育教学全过程,是高校各项工作的生命线。实现全员、全过程、全方位的“三全育人”,全面做好高校思想政治工作,是落实“立德树人”根本任务的必由之路。“科研思政”作为高校思想政治工作的全新理念,对丰富和完善“三全育人”架构具有重要意义。时代与科学的发展凸显“科研思政”的必要性、紧迫性与可行性。抓好“党建进实验室”“开放式党校”,不仅可为“科研思政”搭建立体化平台,还可将“三全育人”思想融入高校各项具体工作之中。

微液滴中N,N-二甲基苯胺类化合物的氧化行为研究

小尺寸、高电场的微液滴具有独特的化学性质,可以加速化学反应或实现液相中一些无法进行的反应。本文基于微液滴的化学特点,搭建了微液滴喷雾质谱平台,研究N,N-二甲基苯胺(DMA)类化合物的氧化行为和裂解反应。利用微液滴在空气-水界面自发产生的超高电场,使DMA类化合物发生氧化反应,形成了丰富的、其他手段难以获得的高活性自由基阳离子(DMA^(+·)),发现在整个微液滴反应中,DMA^(+·)占据主导地位,引导其他氧化反应进行。另外,通过改变DMA反应条件,探究实验条件和取代基模式对产生DMA^(+·)丰度和稳定性的影响,结果表明,对位有供电子基团有利于自由基阳离子的稳定。此外,DMA^(+·)解离后主要丢失氢自由基以及进一步发生甲基迁移反应丢失HC≡N,当DMA的对位连有供电子基团时,会促进该迁移反应的发生。该研究有助于加深对水微滴化学促进氧化反应特性的理解,有望将制备的高活性自由基阳离子等活性物种应用于化工或制药等领域。

表面解吸常压化学电离质谱快速鉴别硫磺熏蒸八角

采用自行研制的表面解吸常压化学电离质谱(DAPCI-MS),无需样品预处理,对硫磺熏蒸八角和未熏八角直接进行正、负离子模式检测,获得其化学指纹图谱,并通过主成分分析(PCA)及聚类分析(CA)方法对所获指纹谱图信息进行分析,进而对不同样品进行鉴别。结果表明,在正、负离子模式下,DAPCI-MS都可对八角表面多种特征化学成分进行分析,快速获得八角的化学指纹谱图,并能够对目标组分进行多级串联质谱鉴定,结合PCA及CA方法可对八角是否经硫磺熏蒸进行快速鉴别。本方法无需样品预处理,灵敏度高,分析速度快,无污染,可望应用于市场上硫熏制品的快速鉴别。

微波等离子体炬-质谱法测定饮用水中微量钙

以微波等离子体炬（MPT）作为离子源,廉价离子阱为质量分析器,建立了用常见有机质谱仪测定饮用水中微量钙的方法.实验考察了MPT工作气流量、载气流量等参数对待测元素信号的影响,并对这些参数进行了优化.在优化的实验条件下,采用标准加入法对井水、自来水及瓶装饮用矿泉水等样品中的微量钙进行了测定.结果表明,该方法的检出限（LOD）为3.88 ng/L,相对标准偏差（RSD）为2.87%~8.04%,加标回收率（R）为101.3%~115.1%.

微波等离子体常压解吸电离质谱法快速检测化学药剂中的活性成分

构建了一种新型电离源——微波等离子体常压解吸电离源,等离子体由微波等离子体炬产生,工作气体为Ar气,微波频率为2450 MHz,该离子源可在大气压下产生稳定的等离子体.将该电离源与具有大气压接口的Corsair API-TOF型飞行时间质谱仪结合,实现了化学药剂中单一或多种主要活性成分的快速分析,在手动进样条件下,检测速度可达每小时360次.在微波等离子体环境下,活性物质成盐时母体化合物上结合的酸性物质可被直接除掉,谱图中主要离子为母体化合物的准分子离子[M+H]+,便于识别.微波等离子体常压解吸电离质谱法无需化学试剂,具有实时、快速及无污染等特点,为药剂研发及化学工业提供了一种新的检测技术.

电喷雾萃取电离质谱直接检测人体呼出气体中的乙腈

人体呼出气体携带大量的生理病理信息,在临床诊断和代谢组学研究中发挥着日益重要的作用。本研究在未对样品进行预处理条件下,采用电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术直接测定呼出气体中乙腈分子。在优化的实验条件下,结合多级串联质谱,有效地获得了人体呼出气体中乙腈含量的信息。对气相乙腈的检出限为5.71 pL/L,线性范围为76.4～1910 pL/L。以两名健康志愿者呼出气体为实例,实际检测了其中乙腈的含量分别为134.49和104.40 pL/L,相对标准偏差(RSD)分别为6.3%和7.2%。结果表明,本方法灵敏度高、精密度好、分析速度快、特异性强,能够承受呼出气体中复杂基体的影响,适合于呼出气体中痕量乙腈的直接半定量检测,也可为呼出气体中其它小分子物质的检测提供新思路。

单光子电离质谱法用于不同品牌真假酒的快速鉴别

利用单光子电离飞行时间质谱法(SPI-TOF-MS),结合主成分分析(PCA),在无需样品预处理的条件下,建立了快速准确鉴别酒(包括白酒和劲酒)类样品真假的方法。同时,利用光电子电离质谱法(PEI-TOF-MS)对SPI-TOF-MS的准确度和可靠性进行了验证。结果表明,本方法不仅能快速实现对茅台等5种不同品牌酒的真假区分,还可以对影响酒的品质的特征物质进行分析和鉴定。与其它离子化技术(如EI,PEI,ICP等)相比,SPI作为一种"软"电离源,更容易产生分子离子峰,图谱更简单。因此,本方法有望应用于市场上酒类饮品的真假鉴别及品质的鉴定,对于快速筛选伪劣酒类产品有着重要的应用价值。

表面解吸常压化学电离质谱法快速鉴别羊肉真伪

采用自行研制的表面解吸常压化学电离源(DAPCI),在无需样品预处理的条件下,通过DAPCI-MS方法直接获取不同肉类样品(鸭肉、牛肉、猪肉、羊肉、自制假羊肉)的指纹谱图。采用主成分分析(PCA)方法对指纹谱图信息进行数据分析,以区分不同肉类样品。结果表明:鸭肉、牛肉、猪肉、羊肉和自制假羊肉的指纹谱图之间存在差异,采用PCA方法能较好地区分这些肉类样品。本方法无需样品预处理,分析速度快,可实现高通量肉类的快速鉴别,为食品安全中辨别肉类样品提供了一种快速、高效的分析方法。

组织样品的直接质谱分析及其应用

质谱技术具有灵敏度高、分析速度快、能提供分子结构信息等特点,在生命科学研究领域扮演着重要角色,常用于组织样品分析。传统地,组织样品分析一般需经过研磨、萃取、分离等繁杂的预处理过程,导致耗时低效,无法满足大量样品高通量分析的实际需求,且不可避免地使组织样品中的一些活性成分损失。近年来,随着新型常压质谱技术的发展,使得组织样品可在无需样品预处理的条件下进行实时、非破坏、在线直接质谱分析,大大提高了分析效率。该文着重介绍了新型直接质谱技术在组织样品分析中的应用,并简要展望了该技术在生命科学、临床医学、食品科学、活体分析等领域的发展趋势。

多批次肝衰竭患者呼出气体的电喷雾萃取电离质谱检测及代谢组学数据分析

采用高分辨电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术对肝衰竭患者和健康志愿者呼出气体样本进行快速检测,结合多块偏最小二乘分析(MB-PLS)方法,对多批次获取的呼出气体代谢数据进行统计建模分析,并与传统的PLS方法进行比较.结果表明,MB-PLS方法能有效消除批次差异对统计建模的影响.此外,利用MB-PLS模型变量VIP值对变量进行筛选,可降低数据的冗余,消除无关变量对模型的影响,从而有效提高了模型的性能.

微波等离子体炬质谱直接分析水中镉的研究

建立了一种测量水中痕量镉的质谱电离新方法。以微波等离子体炬（MPT）为离子源,结合质谱仪器可直接分析水样而无需任何样品预处理。水样直接通过雾化器雾化形成气溶胶,气溶胶经加热冷却循环及浓硫酸干燥后,由MPT中心管道引入等离子体,产生的离子采用四极杆质谱仪（QMS）检测,得到镉的MPT特征质谱。根据镉的特征质谱进行定量分析。结果表明,114Cd的信号强度与溶液中镉离子浓度在300~3 000ng/L范围内呈良好线性关系,相关系数可达0.994 96,检出限（LOD）为72.7 ng/L。对实际水样（自来水、太湖湖水、赣州龙南井水、矿泉水）进行分析,加标回收率为90.6%~112.2%,10次测量的相对标准偏差（RSD,n=10）为7.1%~21.5%,单个样品测试可在2~3 min内完成。因此,MPT质谱法对水中有害金属镉的快速测量具有一定优势,作为传统ICP质谱检测的有力补充,可以发展成为在线分析方法,应用于环境水、生活水质量监控等领域。

表面解吸常压化学电离质谱法直接分析牙齿微区表面

采用纳升取样表面解吸常压化学电离质谱法(nano-SDAPCI-MS)结合主成分分析(PCA),建立了一种采用具有微米级针尖的金属取样针直接对龋齿不同部位取样并进行快速质谱分析的方法.数据分析结果表明,同一颗龋齿不同部位的质谱指纹谱图之间存在差异;在不需要样品预处理的前提下通过串联质谱快速测定了龋齿中的乳酸、丙酮酸、苯乙酸和丙酸等成分.采用PCA方法可较好地将龋齿病灶位置与邻近正常组织进行区分,也可对不同牙病及健康牙齿进行区分.本方法可方便地对牙齿进行直接微区分析,为鉴别牙齿疾病及观测治疗效果提供了一种快速、简单的方法,为生物体中微细部位的快速取样及直接质谱分析提供了一种可能的解决方案.

电喷雾萃取电离质谱法检测1-羟基芘

采用电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)分析致癌性环境有机污染物多环芳烃(PAHs)生物标志物1-羟基芘(1-OHP),探究1-OHP在EESI源中电离的可行性,考察ESI溶剂和样品溶液组成对方法灵敏度的影响,初步建立1-OHP的EESI-MS半定量分析方法。结果表明,溶液中1-OHP能够在EESI源中有效电离,生成准分子离子[M-H]-(m/z217),并得到其二级质谱特征碎片离子[M-H-CO]-(m/z189);水、甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇5种ESI溶剂中,使用甲醇时,离子峰m/z217信噪比最大。样品溶液中甲醇含量越高,离子峰m/z217强度越强。离子峰m/z217强度与1-OHP浓度在10～200μg/L内的线性相关性相对最好;相关系数(R)0.982;相对标准偏差(RSD)为3.4%～14.0%(n=5);定量下限约为10μg/L(S/N=10);单次检测时间小于0.5min。

栀子大黄汤对酒精性肝损伤保护作用的质谱评价

采用液体辅助表面解吸常压化学电离质谱(LA-DAPCI-MS)技术对正常大鼠肝脏(正常组)、急性酒精性肝损伤大鼠肝脏(模型组)和接受栀子大黄汤治疗的肝损伤大鼠肝脏(治疗组)3组切片进行质谱成像研究,结合主成分分析(PCA)法对3组大鼠肝脏进行区分,识别出不同组动物肝内的差异性磷酸胆碱PC(34∶2),PC(36∶4)和PC(38∶4)。成像结果显示,在0.01 mm2的空间分辨率下,3种磷酸胆碱在肝组织中分布较均匀,在模型组中的含量相较于正常组和治疗组均降低,揭示了急性酒精性肝损伤与肝内磷脂变化的关系,在分子水平上评价了栀子大黄汤对急性酒精性肝损伤引起的肝内磷脂变化的保护作用。

气动雾化进样-微波等离子体炬质谱法快速测定水样中的钙离子

环境水样中金属元素的分析通常采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）,检出限低、线性范围宽,但仍存在使用功率高、耗气量大、分析成本高以及不适用于现场分析等不足。本文为降低金属元素分析成本,建立了微波等离子体炬（MPT）与有机质谱耦合的方式检测水样中钙离子的新方法。详细探究了载气流速和维持气流速对钙离子响应信号的影响,方法检出限为224.56 ng/L,相对标准偏差（RSD）为1.2%~9.8%,加标回收率在86.3%~110.4%之间。本方法无需样品预处理,分析速度快、灵敏度和精确度高,为环境水样中金属离子的测定提供了新途径,有望应用于金属离子的实时在线分析。

电喷雾萃取电离质谱法分析莲子中的生物碱

在无需样品预处理的前提下,直接对莲子醇提液进行电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)检测,并对其中可能存在的生物碱母离子进行串联质谱分析确认,通过主成分分析(PCA)对不同贮藏时间莲子的醇提液进行区分.研究结果表明,电离电压、离子传输管温度和样品进样流速的最佳条件分别为3.5 kV,250℃和5μL/min;串联质谱结果表明莲子醇提液中存在莲心碱、甲基莲心碱、莲心季铵碱、荷叶碱及O-去甲基荷叶碱等生物碱.PCA可将不同贮藏时间的莲子明显区分在二维平面的不同区域.本方法无需样品预处理,可用于复杂基体样品中生物碱的快速鉴定,与化学计量学结合可对不同新陈度的莲子样品进行有效区分.

两种微波等离子体炬质谱测定水中铅的对比研究

建立了一种新型的能够灵敏分析水中痕量铅的质谱方法,以微波等离子体炬（MPT）为离子源,可无需样品预处理而直接分析水样。样品经雾化和去溶后由MPT的中心管道引入等离子体,离子由国产的四极杆质谱仪（Q-MS）检测,得到铅的MPT特征质谱。定量结果表明,该方法的检出限为20 ng/L,线性范围为200~1 000 ng/L,相对标准偏差（RSD）为5.3%;所得定量指标优于相同条件下商用的线性离子阱质谱（LTQ-MS）测试结果,且四极杆质谱仪上所得的铅离子特征质谱信号更简单、易归属,无需复杂的多级串联质谱加以确认。这种MPT可与国产质谱仪器相结合发展成为一种低成本的现场检测铅的质谱仪器,在环境监控、饮用水检验等方面具有一定的应用价值。

牙签电喷雾电离质谱分析脐橙果汁成分

在无需样品预处理的前提下,采用牙签电喷雾电离质谱（wooden-tip ESI-MS）法对脐橙果汁成分进行快速检测。结果表明：在正离子模式下,检测到的主要成分为胆碱、蔗糖、葡萄糖、脯氨酸、正壬醇等,其中胆碱和脯氨酸产生[M＋H]＋信号,蔗糖和葡萄糖产生[M＋K]＋信号;在负离子模式下,检测到的主要成分是脂肪酸、酚酸、羟基酸等有机酸。同时,对抗坏血酸进行了半定量测定,方法检出限为3.7μg/L,相对标准偏差为7.4%~9.7%,单次检测时间小于0.5min。该方法无需样品预处理、操作简便、检出限低、分析速度快,有望成为农产品品质分析的一种新方法。

常压直接质谱技术在快速鉴别肺癌与癌旁组织中的应用

目的研究常压直接质谱分析技术（AMS）快速鉴别肺癌与癌旁组织的效果及应用。方法在不对肺组织进行任何预处理前提下,采用自制的甲醇萃取辅助的针尖电喷雾离子源对15例肺癌患者的肺癌和癌旁组织样品进行快速质谱分析,萃取剂甲醇的流速为4μL/min,设置离子源为正离子模式,质荷比（m/z）750-850Da,离子传输管温度150℃,喷雾电压3.5 kV,透镜电压65.0 V。应用matlab软件对谱图数据进行分析,肺癌与癌旁组织质谱峰丰度差异采用独立样本t检验;用主成分分析（PCA）方法对肺癌与癌旁组织样品的质谱指纹谱图进行快速分类和鉴别。结果肺癌和癌旁组织样品指纹谱图在m/z为756.7、772.6、780.7、808.7、824.7、832.7等处的相对丰度在肺癌和癌旁组织中差异有统计学意义（P〈0.01）;PCA分类图中,肺癌组织和癌旁组织样品分别落在不同的区域,两类样品能有效区分。结论 AMS耦合PCA能够有效地将肺癌与癌旁组织样品的质谱指纹区分,从而快速鉴别出肺癌与癌旁组织,并获得相关样品的分子尺度信息,为快速诊断肺癌及肺癌肿瘤标志物研究提供新的思路和策略。