化学同位素标记-质谱分析技术在环境健康研究中的最新进展

代谢组和暴露组的分析表征在环境风险和健康效应研究中具有重要意义。由于人体代谢物和外源性化合物的理化性质多样和样品基质复杂,对其进行综合分析与表征是一项巨大的挑战。质谱(MS)虽然具有强大的定性和定量能力,但存在对一些分析物的灵敏度、特异性等不足的问题。化学同位素标记(CIL)技术与MS结合不仅可以提高检测灵敏度,而且在特异性、准确度、组学覆盖率和分析通量等方面有着显著的优势。近年来,化学同位素标记-质谱(CIL-MS)技术广泛应用于与环境和健康相关的代谢物和暴露标志物的靶向或非靶向分析。本文综述了近3年来CIL-MS在含氨基、羧基、羰基、羟基和巯基的代谢物/外源性化合物研究中的最新进展,关注与其相关的环境风险与健康效应,并总结CIL技术在MS分析中的优势、最新动态以及存在的不足,展望CIL-MS技术的发展趋势。

邻苯二甲醛对还原型谷胱甘肽的光谱分析——推荐一个仪器分析实验

推荐一个仪器分析创新实验——以市售邻苯二甲醛为底物采用光谱分析法检测还原型谷胱甘肽。内容涉及溶液配制、光谱分析及核磁共振氢谱和高分辨质谱测试。通过对本实验的实施,不仅可以让学生巩固分析化学、有机化学的相关基础知识,将其用于实际分析中;也可帮助他们了解科研前沿,培养科研能力和研究思路,激发学生的科研热情。

智能手机辅助双探针比色法检测α-葡萄糖苷酶

该文以3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)和罗丹明B为比色探针,建立了α-葡萄糖苷酶的比色检测方法,并在此基础上基于智能手机策略,通过RGB值对α-葡萄糖苷酶进行检测。结果表明,Fe^(3+)-TMB-罗丹明B显色体系的吸光度与α-葡萄糖苷浓度在20~100 U/L范围内呈线性关系,检出限为3.3 U/L。采用photo⁃shop软件分析样品图像和样品荧光图像的RGB值,其与α-葡萄糖苷酶浓度在10~100 U/L范围内呈线性关系,检出限分别为2.5 U/L和1.2 U/L。该法已成功用于α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖抑制率评估和胎牛血清中α-葡萄糖苷酶浓度的测定。所构建的智能手机辅助检测法为α-葡萄糖苷酶的临床分析和酶抑制剂的快速筛选提供了简便、快捷和准确的方法。

功能化石墨烯对亚甲基蓝染料吸附的密度泛函理论研究

由于染料在食品,印刷,纺织等行业的广泛应用,水中的染料被广泛发现,染料污染是造成水污染的重要原因之一,因此,对于水中染料进行前处理变得尤为重要.石墨烯和功能化石墨烯的吸附性能可以被应用于水中染料的检测和去除.本研究采用密度泛函理论方法详细探讨了纯石墨烯和功能化石墨烯对亚甲基蓝有机染料污染物的吸附机理.研究结果表明,纯的石墨烯和功能化石墨烯表面对亚甲基蓝染料均有一定程度的吸附,其中环氧原子,羧基和羟基功能化的石墨烯对亚甲基蓝的吸附能力较纯石墨烯吸附能力强,其次是环氧,羧基和羟基三者共同功能化的石墨烯吸附能力最强.研究结果有望为石墨烯材料在有机染料的吸附应用方面提供有意义的理论指导.

化学发光免疫分析检测人血清中的癌胚抗原

基于辣根过氧化物酶(HRP)催化H2O2氧化3-(4-羟苯基)丙酸(PHPPA),生成能发荧光的3-(4-羟苯基)丙酸二聚体,在乙腈介质中,在增强剂咪唑参与下,与双[2,4,6-三氯苯基]草酸酯(TCPO)和H2O2反应产生强化学发光。用辣根过氧化物酶(HRP)标记癌胚抗原(CEA)单克隆抗体,通过CEA的双抗夹心免疫反应,建立了简单、灵敏和快速检测人血清中的癌胚抗原(CEA)含量的化学发光免疫分析方法。CEA在1.0～80.0μg/L范围具有良好的线性关系;检出限为0.3μg/L(S/N=3),相对标准偏差(n=11)为3.9%。已成功用于人血清样品中CEA含量的测定。

藏药蕨麻多糖的光谱性质及单糖组成分析

本研究对藏药蕨麻多糖进行了分离提纯,并测定其水溶性多糖含量为99.4%;通过紫外光谱与红外光谱分析表明,蕨麻多糖为分子量较小的α-吡喃糖,并含有氨基糖;蕨麻多糖的水解单糖经过NMP衍生后进行毛细管电泳分析,测得其单糖组成为木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸,含量分别为3.945、77.445、17.568、17.646、3.942、2.165、65.268、13.037μg/mg和33.484μg/mg,与GC-MS的定性分析结果一致。

本征及掺杂磷烯对2,3,7,8-TCDD吸附机理的计算模拟研究

2,3,7,8-四氯二苯并对二噁英(2,3,7,8-TCDD)是二噁英家族中危害人类和环境最显著的一种.设计一种高效,灵敏的吸附剂来检测和去除2,3,7,8-TCDD对人类和环境的影响是亟需解决的问题.本研究利用基于密度泛函理论(DFT)的计算模拟方法探索了本征磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附机理,并详细考察了掺杂Ti,Fe,Ca,Al金属原子后磷烯对2,3,7,8-TCDD吸附的影响.研究结果表明2,3,7,8-TCDD初始构型会影响磷烯对其吸附,当平躺于磷烯表面时有较大的吸附.而且掺杂金属原子的磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附也存在较大的影响,掺杂金属原子均增大了磷烯对2,3,7,8-TCDD的吸附,其中Ca掺杂磷烯>Fe掺杂磷烯>Ti掺杂磷烯>Al掺杂磷烯.研究结论对于2,3,7,8-TCDD的处理带来了新的思考方向,有望为二噁英的检测和去除提供有用的理论指导.

氮杂多环光致发光分子用于食品中脂肪胺的分析及质谱鉴定

对含氮类光致发光分子2-（11H-苯[a]咔唑）-异丙基氯甲酸酯进行柱前衍生处理，并经荧光检测对脂肪胺进行高效液相色谱（HPLC）分离和质谱定性。衍生物于λex=279nm产生强烈荧光，发射波长为λex=380nm。40℃下在pH9．0的硼酸缓冲液中，衍生反应3min后获得稳定的荧光产物。在Eclipse XDB-C8色谱柱（4．6mm×150mm，5μm）上，采用梯度洗脱对12种脂肪胺衍生物进行了优化分离。采用大气压化学电离源（APCI Source）正离子模式进行质谱定性，实现了各种脂肪胺衍生物的快速、准确测定。该方法具有良好的重复性，多数脂肪胺的线性回归系数大于0．9994，检出限在2．73～23．16fmol水平。

仪器分析课程的教学策略研究

为提高仪器分析教学质量,使学生能轻松有效地掌握所学内容,培养具有创新能力人才,本文主要从五个方面介绍仪器分析课程的教学策略。从培养学生兴趣,拓宽学生视野入手,寓德育教育于教学实践,培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生创新意识和实践能力,全面提高学生的素质。

一种比率型Cu^2＋电化学传感器及其分析应用

本研究以硫堇聚合物作为内参比探针分子,通过电化学聚合法将硫堇聚合于单壁碳纳米管修饰玻碳电极(SWNTs/GCE)上,并以该修饰电极为工作电极,建立了一种比率型检测Cu^(2+)的电化学传感方法。结果表明,在1~25μmol/L浓度范围内,Cu^(2+)的阳极溶出峰电流ICu^(2+)与聚硫堇氧化峰电流ITh的比值与Cu^(2+)浓度呈较好的线性关系,检测限为96nmol/L,方法用于加标自来水样中Cu^(2+)的检测,回收率较好。

浅谈多元智能理论在仪器分析教学中的应用

多元智能理论倡导学生主动参与、探究发现、交流合作地学习,与我国提倡的素质教育、注重学生的全面发展相一致,与仪器分析的教学目的一致。在仪器分析课堂教学中引入多元智能理论有助于改进教学方法,激发学生潜能,促进学生全面发展。本文从八个方面入手探索多元智能理论与仪器分析教学的整合,内容涉及教学理念的转变、教学模式的多样化、教学方法的多样性、教学内容的开放化、教师知识结构的全面性等。希望通过探讨仪器分析中多元智能评价的特点及做法,有效提高学生学习的兴趣和信心,发挥其特长和优势,自主、能动地以各种形式参与学习。

DNAzyme聚乙烯吡咯烷酮/Ru(bpy)3^2＋/SiO2纳米粒子相互作用及铅(Ⅱ)的电化学发光分析方法研究

合成了一种对单、双链DNA具有不同亲和能力的纳米粒子PVP/Silica/Ru(bpy)_3^(2+)。实验结果发现,Pb(Ⅱ)能够诱导DNAzyme结构的变化,纳米粒子PVP/Silica/Ru(bpy)_3^(2+)在Nafion/碳纳米管修饰电极表面具有电化学发光特性,据此建立了一种检测铅离子的电化学发光新方法。该方法具有免标记DNA探针、无需固定化DNAzyme、灵敏度高等特点。在最佳实验条件下,该方法对铅离子的检测限达0.5nmol/L,实现了水样中Pb(Ⅱ)的电化学发光分析检测。

生物纳米孔分析技术研究进展

生物纳米孔传感技术因其快速、低成本、无需荧光标记等优点,在化学和生物等诸多研究领域得到广泛应用,已发展成为一种新颖的、独具特色的单分子分析手段。该技术目前主要应用于DNA测序研究,同时在单分子分析领域也取得了令人瞩目的成就。该文简要介绍了生物纳米孔分析技术的原理和生物孔的种类,主要总结了近20年来生物纳米孔在DNA测序和单分子分析中的研究进展并予以了展望。

两极隔离式双极电极的电化学发光行为及其分析特性研究

设计了一种两极隔离式双极电极电化学发光装置,并以此装置为基础,研究了电化学发光试剂鲁米诺在此装置中的电化学发光行为和分析特性。通过外加电场的诱导,可以在双极电极的两极富集、分离对应的阴、阳离子,使鲁米诺阴离子富集于双极电极的阳极端,待检测的阳离子富集于双极电极阴极端。根据鲁米诺在阳极端的电化学发光信号定量分析阴极端所富集的阳离子的总量。在最佳条件下,鲁米诺电化学发光信号与分析物浓度在1.0×10^-9~1.0×10^-8mol/L范围内呈线性关系,检出限达1.1×10^-10mol/L。以此为基础,发展了一种电化学发光方法测定溶液电导的新方法。

醛类标志物的化学衍生化色谱-质谱分析方法进展

人体接触环境中的化学污染物会导致多种疾病,包括癌症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病(阿尔茨海默症、帕金森病等)等。作为一类具有高反应活性的亲电化合物,醛类(包括外源性醛类或环境污染物暴露后产生的内源性醛类)可与人体中多种重要生物分子形成共价修饰产物而产生毒害作用。暴露组研究自2005年被首次提出以来一直是一个前沿热门领域,暴露组研究可绘制生物标志物与疾病风险之间的复杂关系,因此,所有生物标志物的可测量的和特征性的变化共同构成了暴露组研究的关键基础。醛类是化学暴露组的主要成分之一。由于醛类化合物自身物理化学性质和样品大量基质干扰存在,对它们进行分析和表征特别困难。醛类化合物的分析检测方法主要有传感分析法、电化学法、荧光成像、色谱法、质谱法、色谱-质谱联用法等。基于色谱-质谱的分析技术已成为化学暴露组研究的主要方法之一。化学衍生化,特别是稳定同位素标记衍生化(亦称化学同位素标记)结合液相色谱-质谱(LC-MS)技术能够解决靶向和非靶向代谢组和暴露组分析工作中的诸多问题。化学衍生化联合色谱-质谱的分析策略是复杂体系中醛类精准分析非常重要的解决方案之一。特别是近5年,基于化学衍生化的色谱-质谱分析方法开发与应用已成为醛类分析方法中的热点和亮点。该文主要总结与评述了近5年基于化学衍生化的气相色谱-质谱(GC-MS)和LC-MS最新进展,重点关注生物基质(血液、尿液、唾液、生物组织等)中醛类暴露标志物的分析方法进展。通过探讨标记小分子醛的各种衍生试剂、定性/定量分析方法及应用价值,评述醛类暴露标志物不同分析方法的优缺点以及未来发展趋势,为暴露组学、代谢组学、脂质组学的整合发展和环境生态健康研究提供一定的帮助。为了阐明外源性和内源性醛类化合物在生理和病理事件中所起的复杂作用,需要大力改进研究醛组学(aldehydome)的分析表征技术和工具。随着更先进的质谱仪的研发和使用,以及高效色谱分离和不断进步的生物信息学手段,并同时伴随着单细胞分析、质谱成像的兴起,未来的醛类暴露组分析方法会具有更高的灵敏度、更高的分析通量,更有希望筛选鉴定未知醛类化合物并发现新的暴露组生物标志物。

水环境中微囊藻毒素分析技术新进展

微囊藻毒素是常见的蓝藻毒素,具有很强的肝脏神经系统和肾脏毒性.由于水的富营养化,蓝藻会爆发产生大量的微囊藻毒素,进而对水生生物和食用它们的人类构成巨大威胁.随着浓缩、富集、分离方法和仪器技术的进步,定量分析微囊藻毒素的方法也在不断进步,且应用越来越广泛.综述了水、沉积物和生物中微囊藻毒素的富集和检测方法,结果显示:目前常见的采样方法是主动采样法,开发简便可靠和实用的被动采样方法是急需的研究方向之一.衍生化方法可以降低基质效应,有利于使用不同的检测方法和试验观察,因此开发一种高效、灵敏的衍生化方法检测微囊藻毒素将是重要的研究方向之一.

明胶银纳米复合材料封装的毛细管阵列用于甲醛的可视化比色分析

以明胶为还原剂和稳定剂,借助低温速冻终止反应技术,一锅式合成了包含银纳米颗粒与银离子的明胶银纳米复合材料,进而将之共价修饰于经氨基化的毛细管内壁,制成对甲醛敏感的功能化毛细管阵列。通过毛细现象自动吸取样品,在碱性环境下,利用银纳米颗粒催化甲醛还原其中银离子,引起银颗粒的增长变色,实现了对水产品中甲醛的灵敏、快速、高通量、可视化的比色检测。

镊子型dsDNA稳定的纳米金光度法快速检测Hg^(2+)的研究

利用Hg2+对胸腺嘧啶(T)T-T错配的特异性结合,建立了一种利用盐诱导金纳米粒子聚集的比色定量检测Hg2+离子的方法。设计了一种镊子型dsDNA,其一半为互补碱基形成的双螺旋结构,另一半为T-T错配。错配部分保持单链状态吸附在纳米金表面,使纳米金的稳定性增强,抑制盐诱导的纳米金团聚。当存在Hg2+时,"T-Hg2+-T"结构的形成导致错配部分形成双链,纳米金去保护在盐诱导下发生团聚。溶液颜色由红变蓝,紫外-可见光谱的最大吸收峰由520 nm红移至620 nm。在优化条件下,吸光度的比值(A620/A520)与Hg2+的浓度在5.0×10-8~5.0×10-7mol/L范围内呈良好线性关系,检出限达3.0×10-8mol/L。研究了Ca2+、Mg2+等常见离子的干扰,结果表明该方法具有良好的选择性。由于镊子型dsDNA的独特结构,使得纳米金的团聚在Hg2+加入后的数秒内发生,1 min内达到平衡,大大加快了分析速度。

基于Hg^2＋诱导DNA双链形成的荧光增强法检测Hg^2＋

基于Hg2+与胸腺嘧啶(T)形成"T-Hg2+-T"结构的原理建立了一种简单、灵敏的荧光增强法检测Hg2+的方法。两条部分互补的富含T碱基的ssDNA在常温下分别以单链状态存在。当加入Hg2+,由于T-Hg2+-T键的形成,两条ssDNA形成DNA双螺旋结构,溶液中荧光分子溴化乙锭(EB)嵌入DNA双螺旋结构,EB荧光强度增强。考察了DNA序列及DNA与EB浓度比等因素对检测灵敏度的影响。在优化的条件下,EB荧光强度和Hg2+浓度在1.0×10-8～9.0×10-7 mol/L范围内呈线性关系,检出限为3.0 nmol/L。Ca2+,Mg2+等常见阳离子对Hg2+的检测不产生干扰,方法具有良好的选择性。

晶种导向干凝胶法制备成型ZSM-5分子筛(英文)

在干凝胶法制备ZSM-5分子筛的体系中添加晶种导向剂,控制分子筛的生长,制备了纳米沸石组装的无粘结剂成型多级孔ZSM-5分子筛,一步完成纳米分子筛的制备及组装成型,即克服了传统纳米粒子难以过滤分离的问题,同时组装所形成的多级孔有助于改善分子在催化剂内的扩散,从而提高催化反应效率.以硅胶、薄水铝石为原料,四丙基氢氧化铵(TPAOH)和ZSM-5晶种导向胶作为粘结剂,通过混捏、挤条得到直径2mm的条状前驱物,随后通过干凝胶转换法制备成型分子筛.所用晶种导向剂组成为0.35TPAOH:1SiO2:20H2O:4C2H5OH.通过X射线衍射(XRD),热重(TG)分析和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等方法对分子筛晶化过程进行了表征,结果表明晶种导向剂加入量对分子筛生长速度及多级孔结构均有影响.当所加晶种导向剂中TPAOH与SiO2的摩尔比为0.025时,经过3h晶化,分子筛相对结晶度达到100%.扫描电镜(SEM)结果表明,合成的分子筛尺寸约为200nm,组装形成的多级孔分子筛的介孔体积为0.28cm3·g-1.通过NH3程序升温脱附(NH3-TPD)考察了所得成型分子筛的酸性,发现该分子筛酸性与市售的粉末H-ZSM-5分子筛类似.