痕量污染物因其在环境中的微量存在和基质的复杂性,难以直接通过仪器进行检测,对人类的健康构成潜在威胁。磁性固相萃取(MSPE)技术因具有操作简单、成本低廉、富集效率高等优势,在样品前处理领域一直备受关注。磁性固相萃取的研究聚焦于磁性材料的功能化,近年来研究者深入探索了磁性材料的功能化途径,将多种新兴材料引入磁性材料的修饰,有效拓展了磁性功能化材料的性能和应用领域。其中,磁性共价有机骨架材料(MCOFs)是一种具有代表性的材料,不仅具有比表面积大、稳定性高的特点,还兼具磁性材料的快速分离特性;可通过氢键作用、疏水作用、π-π共轭作用实现对目标物的快速、高效富集。本文重点综述了MCOFs的种类、合成方法及其在富集检测农药、内分泌干扰物(EDCs)及药物和个人护理产品(PPCPs)中的应用,并对该领域未来研究的发展方向进行了展望。

固相微萃取(SPME)是一种快速、简便的样品前处理技术,能够实现分析物的富集,并便于与其他检测技术联用,从而建立准确、灵敏的分析方法。SPME技术已被广泛应用于环境监测、食品安全、生命分析、生物医药等诸多领域。SPME技术的核心是萃取涂层,萃取涂层的性能直接决定着萃取选择性、萃取效率和富集效应等,因此新型、高性能萃取涂层材料的开发一直是分析化学及样品前处理领域的热点。共价有机框架(COFs)是一种通过共价键连接形成的多孔结晶性网状高分子材料,具有比表面积大、孔隙率高、稳定性好、可设计性强、合成及后修饰简便等优点,已广泛应用于气体吸附、催化、传感和药物输送等领域。近年来,COFs在样品前处理领域引起了广泛关注,多种基于COFs的新型SPME材料被开发出来,并应用于不同类型样品中多种分析物的萃取和富集。本文主要总结了近三年COFs在纤维SPME、管内SPME以及膜SPME等方面的研究进展。通过物理涂覆、原位合成以及化学键合的方法,将功能化COFs或COFs杂化材料修饰于纤维表面,制备出SPME纤维;将SPME纤维与色谱分析技术联用,可用于环境和食品样品中多环芳烃、邻苯二甲酸酯类化合物、多氯联苯类化合物和农药等多种分析物的检测,并能够展现出良好的富集能力、较宽的线性范围和较高的灵敏度。基于管内SPME技术,COFs基整体柱型萃取管和纤维填充型萃取管能够与高效液相色谱在线联用,分别开发出针对合成酚类抗氧化剂和双酚类化合物的高灵敏检测方法。此外,COFs也被应用于膜SPME技术,并能够实现环境水中痕量多氯联苯的高效萃取。最后,本文展望了COFs在SPME领域的发展趋势。

化学修饰在蛋白质组学定量和相互作用分析等研究领域应用广泛。本工作发展了一种针对复杂组织提取蛋白质酶解样品的多肽溴化、碘化光化学修饰新方法,实现了酪氨酸、组氨酸、色氨酸位点的高效溴化和酪氨酸、组氨酸位点的高效碘化修饰。进一步采用193 nm真空紫外激光解离(UVPD)串联质谱技术对光化学溴化和碘化标记后的鼠肝酶解肽样品进行了序列、修饰位点和光解离机制分析。由于Br和I原子对193 nm紫外光子的强吸收特性,193 nm UVPD可引起卤化位点的C-Br/C-I键断裂并产生多肽自由基离子,自由基迁移进一步引起多肽骨架碎裂。此外,193 nm UVPD与常规的高能碰撞诱导解离(HCD)模式结合可以提升蛋白质组学的卤化位点定位准确性。因此,整合光化学卤化修饰和193 nm UVPD可引发新型自由基解离途径,提升蛋白质组学的分析性能。

缺血性脑卒中(ischemic stroke, IS)生物标志物的探索仍未满足临床需求。本研究应用非靶向代谢组学方法,探索IS后血浆和脑组织中的差异代谢物和代谢通路,寻找新的潜在生物标志物和治疗靶点。将12头西藏小型猪随机分为模型组和假手术组,采用额颞入路电凝闭塞大脑中动脉构建缺血性脑卒中模型。术后36 h收集血浆及脑组织样本,采用液相色谱-质谱联用技术进行检测,在p<0.05的条件下进行主成分分析与偏最小二乘判别分析,筛选差异代谢物并剔除外源性代谢物,最后进行HMDB(Human Metabolome Database)化合物分类、KEGG通路分析及VIP分析。血浆代谢组学结果显示,86个差异代谢物上调,149个下调,显著差异代谢产物包括(Z)-3-氧代-2-(2-戊烯基)-1-环戊乙酸、反式肉桂酸和肉桂酰甘氨酸。脑组织代谢组学结果显示58个差异代谢物上调,53个下调,显著差异代谢物包括2,3-二氢黄酮-3-醇、胍基乙酸(GAA)、N-乙酰-D-色氨酸、氧化型谷胱甘肽、2-羟基喹啉和N-乙酰-L-天冬氨酸(NAA)。在血浆和脑组织中,前五类化合物中共同化合物类别为有机酸及其衍生物、脂质和脂质样分子、有机杂环化合物以及有机氧化合物。血浆和脑组织的共同代谢通路涉及氨基酸代谢、消化系统、癌症概述和脂类代谢通路。(Z)-3-氧代-2-(2-戊烯基)-1-环戊乙酸、GAA、氧化型谷胱甘肽及NAA可能是潜在的生物标志物。本研究为IS的早期筛查和临床治疗方法的开发提供了理论基础。

建立了同时测定人体尿液中血栓素A₂的3种代谢物(2,3-地诺血栓素B₂、11-脱氢-2,3-地诺血栓素B₂和11-脱氢血栓素B₂)和8-异前列腺素F_2α的超高效液相色谱-串联质谱检测方法。尿液经盐酸酸化至pH 2.0~4.0,经C18固相萃取柱净化后测定。使用ACQUITY UPLC^® BEH Phenyl色谱柱(50 mm×2.1 mm, 1.7 μm),以含0.002%氨水的2 mmol/L乙酸铵水溶液和乙腈作为流动相进行梯度洗脱,流速为0.3 mL/min,柱温为40 ℃,采用电喷雾离子源,在负离子和多反应监测模式下分析4 min,内标法定量。4种目标化合物在各自范围内线性关系良好,相关系数(R²)大于0.99;方法检出限为2,3-地诺血栓素B₂ 0.02 ng/mL,其余目标化合物0.01 ng/mL;定量限为2,3-地诺血栓素B₂ 0.1 ng/mL,其余目标化合物0.05 ng/mL;实际尿液中,4种目标物在定量限水平下的加标回收率为91.48%~104.87%,低、中、高水平下的加标回收率为92.95%~104.90%,日内精密度为2.79%~13.01%,日间精密度为4.45%~13.67%。应用该方法测定健康人群和缺血性脑卒中患者血栓素A₂的3种代谢物和8-异前列腺素F_2α的含量,并用肌酐进行校正。对目标化合物进行二元Logistic回归分析并绘制受试者工作特征曲线(ROC曲线)用于诊断,血栓素A₂(血栓素A₂的3种代谢物加和)的曲线下面积(AUC)为0.849, 8-异前列腺素F_2α的AUC为0.775,具有较好的临床价值,有望辅助缺血性脑卒中的早期筛查诊断。

建立了通过式固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定沉积物中草铵膦、草甘膦及其6种代谢物(3-甲基磷酸亚基丙酸、N-乙酰草铵膦、氨甲基膦酸、N-乙酰氨甲基膦酸、N-乙酰草甘膦、N-甲基草甘膦)的方法。样品采用4%(体积分数)氨水溶液提取,提取液经PRiME HLB固相萃取柱净化,过0.22 μm聚醚砜滤膜后供超高效液相色谱-串联质谱测定。目标化合物使用Metrosep A Supp 5阴离子色谱柱(150 mm×4.0 mm, 5 μm)分离,以水和200 mmol/L碳酸氢铵溶液(含0.05%(v/v)氨水)作为流动相进行梯度洗脱,在电喷雾离子源(ESI)、负离子扫描和多反应监测(MRM)模式下进行测定,基质匹配外标法定量。结果表明,草铵膦、草甘膦及其代谢物在15 min内即可完成色谱分离,色谱峰形良好,响应值高,目标化合物在2.0~200.0 μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.995。草铵膦、3-甲基磷酸亚基丙酸、N-乙酰草铵膦、N-乙酰氨甲基膦酸、N-乙酰草甘膦、N-甲基草甘膦的检出限为5 μg/kg,定量限为20 μg/kg;草甘膦、氨甲基膦酸的检出限为10 μg/kg,定量限为30 μg/kg。以空白沉积物为基质样品,在3个加标水平(定量限、5倍定量限和10倍定量限)下,低有机质含量的沉积物中目标化合物的平均回收率为78.5%~107%,相对标准偏差为1.32%~14.7%(n=6);高有机质含量的沉积物中目标化合物的平均回收率为76.4%~113%,相对标准偏差为2.60%~11.2%(n=6)。采用本方法对池塘、湖泊、水库、河流等不同类型的沉积物样品进行测定,结果显示,湖泊、水库、河流沉积物样品中未检出草铵膦、草甘膦及其代谢物,1个池塘沉积物样品中检出草甘膦和氨甲基膦酸,检出含量分别为31.7 μg/kg和52.3 μg/kg。本研究建立的方法具有简单、快速、绿色环保、准确度和灵敏度高、重复性好等优势,适用于沉积物中草铵膦、草甘膦及其代谢物的快速检测,为研究其在沉积物中的残留特征和环境行为提供了技术支持。

合成大麻素(SCs)是数量最多的一类新精神活性物质(NPS)。我国于2021年7月起对SCs实行了整类列管。然后,经过结构修饰后产生的新型SCs仍然层出不穷,给法庭科学实验室检测分析带来巨大挑战。因此,亟需构建高效、绿色和自动化的分析检测方法为真实案件样品的准确筛查提供技术支持。同时,吲唑类SCs因药效更强,自2013年后数量急剧增加,是SCs中需要重点关注的一个亚类,也是法庭科学实验室检测分析SCs的主要类别。本文开发了在线固相萃取前处理技术结合液相色谱-线性离子阱质谱(online SPE/LC-LIT-MS)从人体尿液和血液中检测51种吲唑类SCs的分析方法。将加入了51种吲唑类SCs混合标准溶液和内标溶液的人血液或尿液试样经乙腈沉淀蛋白后,用含0.1%甲酸的10 mmol/L醋酸铵溶液(pH=4.8)稀释,过滤后直接进样;以含0.1%甲酸(v/v)的乙腈-含0.1%甲酸的10 mmol/L醋酸铵溶液为流动相进行分析。在全扫描模式下,选择目标分析物的分子离子([M+H]⁺)和保留时间监测其二级离子,共实现了51种吲唑类SCs的定量分析;结合色谱和多级质谱数据也实现了的定性筛查(包括5组同分异构体)。各分析物检出限为0.02~1 ng/mL,定量限为0.04~4 ng/mL(尿液)和0.1~4 ng/mL(血液)。采用线性拟合时(权重因子1/x),各分析物在各自的线性范围内线性关系良好。同时在定量限、低、中、高4个水平下考察了方法的回收率和精密度,回收率为83.47%~116.95%,精密度为0.58%~13.79%。本文方法通过阀切换在动态模式下实现样品的提取、富集和分析,不仅操作简单,还实现了样品的自动化和高通量分析;同时,具有较好的灵敏度和更宽的适用范围,为实际案件中SCs的快速筛查和定量分析提供了科学依据和技术支持。

高效液相色谱系统作为诸多领域的关键分析手段,提升其分离效率、稳定性和普适性是研究重点。在该技术手段中,流动相的组成和比例、固定相的种类以及色谱柱的尺寸等显著影响分离效果,色谱柱和流动相的温度对分离效果也起到了至关重要的作用。高效液相色谱系统通常采用柱温箱进行温度控制,高精度的温度控制可提升色谱分离性能、缩短分析时间、确保分析结果的重复性。本文创新性地改进了柱温箱的结构,通过融合多种先进温度控制算法,实现了高精度、宽范围(4~90 ℃)的连续升降温控制,为色谱分析方法发展开辟了新路径。此改进摒弃了复杂的硬件系统,仅通过软件优化即达成了高度稳定的控温效果,控温精度提升至±0.1 ℃。此外,通过优化保温结构与采用环保隔热材料,也增强了控温精细化能力;对于热源热传导机制的研究,进一步提升了柱温箱的综合性能。结果表明,该改进显著提高了色谱分离的重复性和稳定性,为高效色谱分析方法的发展奠定了坚实基础。

建立了室内灰尘中25种传统邻苯二甲酸酯(PAEs)及19种新型替代品的全二维气相色谱-飞行时间质谱联用(GC×GC-TOF-MS)分析方法。灰尘样品经正己烷-二氯甲烷(1∶1, v/v)溶液超声萃取30 min后,以Rix-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)为一维柱、Rix-17Sil(1.39 m×0.25 mm×0.25 μm)为二维柱进行分离。在最佳实验条件下,可以实现快速、准确、灵敏的室内灰尘中25种传统PAEs和19种新型PAEs替代品的检测。44种目标物在1~500 μg/g范围内呈现良好的线性关系,相关系数均在0.99以上,检出限(LOD)为0.57~13.0 ng/g,在1、10、50 μg/g加标水平下,各待测化合物的回收率为72.8%~125%,相对标准偏差为1.29%~14.8%(n=3)。将该方法应用于40份校园室内环境(教室、食堂、实验室、宿舍)灰尘中PAEs及其替代品的分析。结果显示,室内灰尘中PAEs及其替代品的总含量范围为2.07~354 μg/g。其中,邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是最主要的检出物,含量范围为nd~158 μg/g,其次是PAE新型替代品对苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHTH),含量范围为nd~117 μg/g。不同室内环境中PAEs及其替代品表现出显著的组分和含量差异,提示室内PAEs具有广泛的来源。该方法简单、快速,精密度、准确性和稳定性良好,并且能够同时检出多种PAEs,适于室内灰尘中PAEs的含量测定,也可为未来室内多功能区PAEs的来源解析及风险评估提供技术参考。

药物分析实验课是药学专业人才培养过程中的重要一环,它注重学生理论知识在实际中的应用能力和大型仪器的使用能力,进而启发学生的创新思维,培养学生的应用开发能力。针对目前国内外药物分析实验课存在的不足,如国内高校实验课程设置的内容差异较大,相对滞后,且受经济、人力等条件的制约,学生缺少操作使用大型分析仪器的训练,国外高校开课配置的专业仪器不够全面,实验课时少,供实验教学使用的大型仪器数量有限,天津大学医学部药物科学与技术学院在药物分析实验教学中探索了助教制分组轮转式实验教学模式,依托学院大型仪器共享平台,引入“助教”“轮转”等教学方式,形成了一套较为完善的教学模式。该模式通过延长时间轴的方式降低某一时间点对实验仪器数量的需求,缓解了大型仪器分配的压力,同时按照课程要求系统设计了一套完整的药物分析教学方案,实验内容范围广、深度大,考核方式新颖全面,贴近药学专业行业标准和仪器分析前沿,涵盖了药物分析中常见的分析方法和仪器;借助实验助教分组教学,帮助学生巩固理论知识,系统掌握药物质量控制的检测项目和药物研究流程,并为学生开发新的药物分析方法奠定基础。经过多年的不断尝试与探索,该模式日臻成熟完善,取得了良好的教学效果,期望为国内高校药物分析实验课程的开展提供借鉴。