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近红外光谱智能分析方法研究进展
付家顺;郭琼;谢有超;蔡文生;邵学广;近红外光谱(NIRS)技术因具有快速、无损、样品前处理简单及适于在线检测等优势,已在众多领域获得广泛应用。随着复杂样品分析需求的提升,NIRS研究正由传统的预处理、变量筛选和校正建模等流程优化,拓展到机理解析、空间-光谱融合和前沿智能分析方法等方向。围绕上述发展脉络,本文综述了近年来水光谱探针、高光谱成像、大语言模型与光谱分析智能体、量子计算及量子启发式方法等方面的研究进展。重点讨论了水结构响应在近红外信息机理解析中的作用,分析其在揭示复杂体系分子相互作用及信息来源方面的研究价值;阐述了高光谱成像在异质样品空间-光谱联合表征中的优势,说明其在提升复杂样品识别、定位与定量分析能力方面的重要意义;总结了光谱分析智能体在知识组织、流程协同和建模支持中的应用潜力,探讨了大语言模型推动光谱分析由单步建模向知识增强与多工具协同发展的可能路径;并讨论了量子计算及量子启发式方法在谱图模拟、数据扩增、高维特征映射、变量筛选和空间-光谱数据处理中的潜在价值。在此基础上,进一步对NIRS机理解析、空间-光谱融合与前沿智能分析方法的发展趋势进行了展望,以期为相关研究提供参考。
基于细菌代谢活性的抗生素药敏快速检测技术研究进展
陈彦羽;丁陈玲;王茜茜;杨朝勇;高娟;抗生素耐药性日趋严重,临床对抗生素药敏检测(Antimicrobial susceptibility testing,AST)的时效性与准确性提出了更高要求。传统基于细菌增殖培养的药敏检测方法虽为金标准,但其检测周期长,难以满足早期精准用药的临床需求。因此,开发能够在短时间内直接检测细菌对药物反应的快速表型药敏检测技术具有重要意义。该综述聚焦于基于细菌代谢活性变化监测的快速药敏检测策略,从代谢响应作为早期药物作用指示信号的角度出发,系统梳理了不同信号转导路径下的技术进展。通过分析细菌在抗生素作用后呼吸耗氧、细胞壁合成、能量代谢、胞外电子传递及代谢产物释放等变化,本文进一步归纳了以发光与荧光信号、拉曼光谱、电化学及比色法为代表的检测方法,并比较了其在检测速度、灵敏度、样本适配性及临床转化方面的特点。总体而言,基于代谢活性的药敏检测方法较依赖细菌生长的传统方法检测速度更快,能够实现对细菌药物响应的早期识别,在提升检测效率和临床用药指导价值方面具有重要潜力。
大气压低温微等离子体合成法:原理、装置与应用
安浩璠;阳琳;何娟;江雪;侯贤灯;大气压低温微等离子体作为一种非热力学平衡态的气体放电技术,近年来在多功能纳米材料的合成领域展现出独特优势。该技术利用丰富的活性粒子(光子、电子、离子、自由基、激发态分子和原子等)作为引发剂或还原剂,诱导前驱体的裂解、还原或聚合,从而实现材料的成核与生长。与常见合成方法相比,大气压低温微等离子体法不仅合成时间短(几十分钟)、合成过程更为绿色(无需额外添加剂),而且其合成装置体积小、结构紧凑、低功耗、可在常温常压下操作,合成条件相对温和。本文介绍了该技术的基本原理、合成装置、纳米材料合成(金属氧化物及复合材料、有机框架化合物、贵金属纳米粒子、碳基纳米材料等)以及近年来在分析测试方面的应用,展现了其在精准纳米合成、绿色化学和分析传感等领域的应用潜力。
外泌体即时检测技术在肿瘤液体活检中的研究进展
王南;张桂华;朱志;肿瘤来源外泌体携带母细胞的核酸、蛋白质和脂质等关键信息,能够动态反映肿瘤发生发展及治疗响应,是液体活检的重要标志物。然而,其在体液中丰度低、复杂基质干扰强且分子异质性显著,使床旁快速检测面临富集效率、识别特异性和信号稳定性等多重挑战。本文系统综述肿瘤外泌体即时检测(POCT)技术的研究进展。首先,分析微量样本、复杂基质和非标准操作环境下外泌体POCT的核心瓶颈;随后从信号转导机制与平台集成载体两个维度,阐述比色、荧光、表面增强拉曼散射和电化学传感的信号放大原理,以及微流控芯片和纸基分析器件在样本预处理、外泌体富集、反应控制与便携读出中的集成策略,并比较不同技术在检测限、线性范围、检测时间、成本、操作复杂度及适用场景方面的差异。同时,重点讨论多靶点联合检测、逻辑门双重识别及蛋白质-核酸正交验证对提高肿瘤源性外泌体判别特异性的作用。进一步按乳腺癌、肺癌、结直肠癌和胃癌总结临床样本验证进展。最后,分析标准化、芯片量产和前瞻性多中心验证不足等转化障碍,并展望多模态信号融合、人工智能辅助决策、可穿戴与居家检测及单外泌体组学等发展方向,以期为外泌体POCT的临床转化和肿瘤早筛提供参考。
环境样品中钚同位素分析现状与挑战
黄平;黄钊;王妍芸;侯小琳;自20世纪开始利用核能以来,大气层核武器试验、核事故和乏燃料后处理向环境中释放了大量放射性同位素,包括高毒性钚同位素。环境样品中钚的含量及同位素组成是评价人为放射性污染水平、判别核污染来源、认识其环境过程的重要指标,对核环境安全研究具有重要意义。现有环境钚同位素分析方法综述论文多集中于特定样品类型、单一分离材料或测量技术,对钚同位素分析各环节及其衔接关系缺乏系统梳理,不利于读者根据分析需求选择合适的样品处理、钚分离纯化和钚同位素测量方法,也不利于不同分析方法的比较。本文围绕环境中钚同位素分析技术和方法,系统论述了土壤、沉积物和水体等环境样品的预处理、这些类型样品基体中钚的分离纯化及环境主要钚同位素的测量技术,重点阐述了其研究现状和最新进展,比较了不同技术在处理能力、分离选择性、干扰去除、检出限和测量精度等方面的特点。另外还简述了钚同位素分析方法在核环境安全评价和环境过程示踪中的应用,包括来源解析、沉积定年、水团示踪和土壤侵蚀等,希望进一步推进这些分析技术在相关领域的应用。最后,对环境样品中钚同位素分析技术的挑战和发展趋势进行了展望,以期为放射性污染监管、核环境安全评价和环境过程研究提供技术支撑。
核磁共振波谱技术中的专用试剂及其应用
扶晖;王丽娟;张秀;核磁共振(NMR)波谱技术作为现代化学与结构生物学的重要表征手段,其测试结果的准确性、分辨率和效率高度依赖于专用试剂的合理选用。本文系统梳理了NMR波谱技术中的4类关键试剂。氘代试剂通过提供稳定的锁场信号和消除溶剂质子干扰,构成了溶液NMR测试的基础。化学位移参比物与定量参比物分别为谱峰校准和组分精确定量提供了标准化参照。弛豫试剂不仅通过加速核自旋弛豫来缩短实验时间、提高信噪比,其代表性的顺磁弛豫增强技术,更可通过引入长程距离约束,为蛋白质等生物大分子的三维结构解析与动态相互作用研究提供独特的空间信息。化学位移试剂则利用顺磁性金属配合物、手性衍生化试剂及手性溶剂化试剂等不同机制,诱导各向异性位移或形成非对映异构体,显著扩展谱峰分离度,在手性化合物绝对构型测定和对映体定量分析中具有不可替代的价值。深入理解这些专用试剂的作用机制与应用特性,对优化实验参数、设计实验方案、提升数据质量、拓展NMR技术在不同学科领域的应用深度具有重要指导意义。
现代智能光谱分析技术的演进、进展及展望
李伟俊;褚小立;陈瀑;李敬岩;许育鹏;刘丹;现代智能光谱分析技术以光谱仪器为载体,通过智能算法与系统集成,实现对物质组成与性质的快速、无损、在线或现场分析。本文系统梳理了该技术从化学计量学驱动的范式突破、硬件与算法协同的体系构建到与人工智能深度融合的演进脉络,揭示了其从单一测量工具向智能分析系统转型的内在逻辑。重点探讨了现代光谱技术与传统湿化学分析在多层次的协同关系,二者并非简单的替代,而是在校准溯源、快检协同、效率重构及工业融合等维度形成了深度互补的共生体系。在此基础上,从光谱机理认知、样品体系表征、全场景光谱采集、建模评价与标准化以及消费级产品演进等维度,剖析了技术发展中的关键问题与前沿探索。当前该领域在模型可解释性、高维数据知识提炼、工程化集成及规模化应用等方面仍面临显著挑战。未来发展趋势将呈现从数据拟合转向知识创造、从独立仪器融入智能生态、从封闭工具演进为开放平台的路径,并通过硬件创新与标准化建设协同推动技术生态的持续发展,使现代智能光谱分析逐步成为嵌入科学研究、工业生产与日常应用的重要基础设施与创新引擎。
质谱及其联用技术在稳定同位素标记化合物的同位素纯度分析中的应用进展
梁辰龙;刘清钦;周博文;凌琳;王昊阳;同位素纯度是影响稳定同位素标记化合物研究可靠性与实验结果准确性的重要指标,其分析方法的革新对化学、生物学及医学等领域发展具有重要意义。本文系统综述了质谱(MS)技术在同位素纯度分析中的应用进展。气相色谱-质谱(GC-MS)适用于分析挥发性小分子的同位素纯度,液相色谱-质谱(LC-MS)在极性化合物及大分子的同位素纯度分析中更具优势,基于静电场轨道阱质谱仪(Orbitrap)等高分辨率质谱(HR-MS)的直接进样法能够实现已知纯化合物同位素纯度的免色谱分离快速筛查,同位素比质谱法(IRMS)凭借极高的检测精度为各类样品的同位素组成分析提供了高精度基准数据。针对等质量同位素异构体(Isobaric isotopolog)区分与天然同位素丰度校正等关键问题,系统明晰了等质量数离子(Isobaric ions)、同位素异构体(Isotopolog)及等质量同位素异构体等术语的具体含义,严格区分了同位素纯度、丰度与富集度的区别。基于最新的研究进展,建议引入“代表性同位素异构体离子(Representative isotopolog ion)”概念以优化数学计算模型,阐明了优先采用“同位素纯度”对规避非标记位置天然同位素丰度干扰的科学必要性,为同位素标记化合物的高精度定量奠定了理论基础。
标准物质发展的简要回顾与展望
卢晓华;汪斌;王江南;薄梦;标准物质作为具有足够均匀和稳定的特定特性的物质,在全球范围有120年的发展和应用历史。我国自上世纪80年代建立标准物质管理制度以来,累计发布的国家(有证)标准物质已突破2万种。面临新的形势,国家标准物质管理政策发生重大调整,以进一步提升管理效能,释放政策利好,促进我国标准物质领域的高质量发展。通过总结国际合作基础上的全球标准物质发展标志性事件时间线、国内标准物质发展历史及管理概况等,本文简要勾绘了标准物质的国内外发展历程,对我国标准物质当前发展态势进行概括性分析,维度包括:总体增长趋势;应用领域,包括环境、化工、临床、食品、地质、钢铁等;物质类型,包括纯度、气体、溶液等;特性值种类,包括化学成分、物理化学特性、生物特性、物理特性等;代表性新品种;产业分布,包括公益与市场导向研发机构等。通过介绍标准物质相关国际标准体系和国内标准物质管理政策的最新动态和趋势,分析政策导向、发展空间与挑战、新型标准物质和高计量溯源等级标准物质需求、标准物质数字化和数字化标准物质发展与应用创新等,对标准物质的未来发展进行了展望。
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期刊信息
期刊名称:《化学试剂》
创刊日期:1979年4月•月刊
主管单位:中国石油和化学工业联合会
主办单位:中国分析测试协会
国药集团化学试剂有限公司
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编辑出版:化学试剂编辑部
主 编:卿凤翎
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