在全球公共卫生形势日益严峻的当下，由细菌、病毒所导致的大范围疾病传播已经成为全球公共卫生领域的一大挑战，严重威胁着人类健康。因此，病原体的快速、准确检测对于预防和控制传染病的传播、保障公共卫生安全具有至关重要的作用。在此背景下，开发高效、简便、成本低廉且可广泛使用的检测方法已成为公共卫生领域的重点研究方向。纸基微流控芯片作为一种新型的检测平台，凭借其独特的集成化设计与特性，为病原体检测开辟了新路径。该装置集成了多种生物识别分子，包括抗体、核酸适配体、噬菌体和酶等，可高效捕获和检测病原体；因其具有低成本、易于加工、生物降解、高热稳定等优势，在医学诊断、环境监测和生化分析等多个领域展现出巨大的应用潜力，尤其是在病原体的即时检测领域，已逐渐成为研究和应用的热点。本文对纸基微流控装置从纸芯片的材料、二维和三维结构设计、制作方法以及检测技术等多个方面进行了详细阐述。同时，本文通过大肠杆菌（E. coli）和诺如病毒等的检测案例，展现了纸基微流控装置在病原体快速检测中的显著优势。随着材料科学、纳米技术和生物工程的交叉融合，纸基微流控技术可与高灵敏度传感器、智能化数据处理模块等结合，在病原体检测领域发挥重要作用，实现更精准、更快速的现场诊断，为全球公共卫生安全提供关键技术支撑。

冈田海绵酸（OA）是一种由甲藻产生的脂肪酸聚醚类生物毒素，检测其在海水中的含量不仅可以对海洋生物体中潜在毒素的积累进行早期预警，还可以描述毒素在海洋生态环境中的实际影响。然而，海水中OA的浓度很低，且基质含盐量很高，因此，在进行高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）分析前，需要对样品进行必要的前处理。本研究通过液-液界面合成法在温和条件下制备了一种亲水性的非均相共价有机骨架薄膜（TPB-BTCA），其拥有高比表面积（1 261.6 m²/g）、高孔隙度（0.6 cm³/g）、介孔结构等特点。将其用于薄膜固相萃取（F-SPE），在高盐浓度下表现出对OA优异的萃取性能。在最佳条件下，将F-SPE方法与HPLC-MS/MS技术相结合，建立了一套兼具高灵敏和高效率特性的新分析方法。该方法具有线性范围宽（0.8~500.0 pg/mL）、线性良好（r=0.999 0）、检出限低（0.2 pg/mL）和精密度高（RSD≤6.4%，n=5）的优点，并成功地在两个实际海水样品中分别检测到了5.4 pg/mL和61.8 pg/mL的OA。实验结果表明，共价有机骨架薄膜在样品预处理方面具有极大的应用潜力。

水产食品中含有脂肪、蛋白质等干扰物质，这些干扰物质不仅会影响目标化合物分析检测的结果，大大降低检测效率，也会对检测仪器造成污染。干扰物质的有效去除是食品质量检测领域的关键环节之一。为了降低水产品中干扰物质的影响，本研究采用磁性一步式净化，结合高效液相色谱-三重四极杆/复合线性离子阱质谱（HPLC-QTRAP-MS/MS）建立了鲤鱼中54种兽药残留的检测方法。对样品前处理过程进行优化，添加一定量的四氧化三铁颗粒使得净化材料获得磁性，以金属有机骨架材料（ZIF-67）作为去除提取液中的脂肪酸和有机酸等干扰物质的净化剂，以十八烷基键合硅胶净化材料（C₁₈）作为去除非极性杂质的辅助净化剂材料，采用磁性一步式净化进行净化处理；借助超高效液相色谱实现快速分离，三重四极杆质谱仪进行测定，基质匹配外标法定量分析，实现快速、准确测定鲤鱼中54种兽药残留量。54种兽药在0.5~50.0 µg/L范围内线性关系良好，相关系数（r²）均在0.99以上，其检出限和定量限分别为0.5~1.0 µg/kg和1.0~2.0 µg/kg；在2.0、5.0、20.0 µg/kg 3个水平下，样品加标回收率为81.34%~109.85%，精密度的考察结果显示日内及日间相对标准偏差均小于10%。该方法可作为鲤鱼中兽药监测方法，其符合经济、简便、高效的要求，且灵敏度高，重复性好。

本研究建立了在线固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法快速筛查和检测水源水及饮用水中51种全氟和多氟烷基物质（PFASs）的分析方法。样品中加入甲酸铵及24种PFASs内标物质，混匀后使样品中甲酸铵浓度为2 mmol/L，PFASs内标物质质量浓度为2.5~50 ng/L，样品经0.22 μm孔径醋酸纤维素滤膜过滤后5 mL进样，经HLB在线固相萃取柱吸附后用2 mmol/L甲酸铵淋洗，以乙腈和2 mmol/L甲酸铵水溶液为流动相在线固相萃取后经BEH C₁₈色谱柱进行分离，采用电喷雾离子源负离子模式电离、多反应监测模式检测，内标法定量。以水源水及饮用水作为基质，对其准确度和精密度进行方法学验证，结果表明：51种PFASs在其相应范围内线性关系良好（相关系数r²>0.995），方法的检出限和定量限分别为0.03~1.5 ng/L和0.1~5.0 ng/L。将目标分析物在1、10、50 ng/L水平下加标，水源水和饮用水的加标回收率分别为60.2%~126.9%和60.4%~122.6%，相对标准偏差分别为0.3%~17.9%（n=6）和0.4%~17.7%（n=6）。用该方法测定水源水和饮用水中PFASs残留，结果显示，全氟烷基羧酸、全氟烷基磺酸、全氟烷基醚酸有较高水平的检出，其中水源水中检出质量浓度为0.1~209.7 ng/L，饮用水中检出质量浓度为0.1~63.6 ng/L。与离线固相萃取方法相比，本方法样品用量少，提高了样品采集便捷性的同时减少了内标物质用量。分析速度快且灵敏度高，重复性好，样品从在线富集至检测完成仅耗时20 min即可完成51种PFASs ng/L水平的同时测定。该方法适用于水源水和饮用水中全氟烷基羧酸、全氟烷基磺酸、全氟烷基醚酸、氟调聚物、氟烷基磺酰胺等多类PFASs的痕量测定，有效提高了水体中PFASs类物质的检测效率，实际应用价值较高。

基于阳离子型金属有机骨架膜材料，建立了一种分散膜萃取（DME）与超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）相结合的分析方法，用于同时检测海水中8种全氟及多氟烷基化合物（PFASs）。优化的色谱-质谱条件如下：ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱（100 mm×2.1 mm， 1.7 μm），进样体积为10 μL，柱温保持在40 ℃，流速为0.4 mL/min，采用1.0 mmol/L乙酸铵水溶液和乙腈为流动相进行梯度洗脱；在负离子模式下，通过电喷雾离子源（离子源电压-2 500 V，离子源温度300 ℃）进行质谱检测，并使用多反应监测模式采集化合物质谱信息。在最优条件下，8种PFASs在各自的浓度范围内线性关系良好，相关系数均≥0.990 7，方法的检出限为0.07~0.49 ng/L，定量限为0.22~1.63 ng/L。在10、50和100 ng/L加标水平下PFASs的回收率为50.4%~116.4%，日内和日间相对标准偏差分别为1.0%~19.2%和2.2%~19.5%。将该方法应用于胶州湾表层海水中8种PFASs的检测，共检出7种PFASs。其中，全氟-11-氯-3-氧杂十一烷磺酸检出浓度最高，平均质量浓度为17.11 ng/L。与2018年胶州湾表层海水中PFASs的检出结果对比，全氟辛酸的平均质量浓度水平明显降低。同时新型PFASs中全氟-9-氯-3-氧杂壬烷磺酸钾在胶州湾表层海水中被检出，可能与近些年PFASs的生产转型有关。新型PFASs的广泛使用可能带来与传统PFASs类似的环境风险，需引起人们高度关注。综上所述，本方法操作简便、快速且灵敏度高，适用于海水中8种PFASs的分析。

本研究以低致敏婴幼儿配方乳粉为研究对象，结合抗原表位特征序列和质谱响应，对先前挖掘的18条表征牛乳过敏蛋白的特征多肽进一步筛选，得到6条定量多肽。随后建立了同时定量测定低致敏婴幼儿配方乳粉中6种牛乳致敏蛋白（α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、αS1-酪蛋白、αS2-酪蛋白、β-酪蛋白及κ-酪蛋白）的超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）分析方法。添加牛乳致敏蛋白标准品的空白低致敏婴幼儿配方乳粉经过蛋白提取、酶解和净化后进行UHPLC-MS/MS分析。根据每种蛋白不同添加浓度和质谱响应建立标准曲线。结果表明：6种牛乳致敏蛋白在0.05~500 mg/kg内线性范围良好，相关系数（r²）均大于0.99，检出限为0.05~5.0 mg/kg，定量限为0.1~10.0 mg/kg，优于文献报道的3种基于质谱和2种基于酶联免疫吸附试验（ELISA）的检测方法。在低、中、高3个添加水平下，6种牛乳致敏蛋白的加标回收率为74.8%~93.4%，日内准确度为-25.09%~-6.09%，日间准确度为-24.0%~-5.41%；日内精密度为1.08%~5.05%，日间精密度为1.35%~4.85%。运用该方法对市售低致敏婴幼儿配方乳粉进行检测，3种部分水解低致敏婴幼儿配方乳粉（pHF）和2种深度水解低致敏婴幼儿配方乳粉（eHF）检出牛乳过敏蛋白，检出量为0.48~27.36 mg/kg。本方法灵敏度好，通量高，可用于低致敏婴幼儿配方乳粉中牛乳过敏原的定量筛查。

烟草中有机酸的组成与含量测定对烟草的品质评价具有重要意义，为实现烟草中挥发性、半挥发性和非挥发性有机酸的同时、准确、快速测定，本研究开发了一种异丙酯化衍生-气相色谱-质谱法同时测定烟草中29种有机酸的方法。研究系统优化了酯化衍生反应条件及实验参数，最终确定以10%硫酸异丙醇溶液（含0.1 g/mL对甲苯磺酸）为异丙酯化衍生试剂，衍生反应温度为70 ℃，反应时间为3 h，反应结束静置至室温后，加入10 mL去离子水，2 mL正己烷作为萃取溶剂，选用DB-FASTFAME色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）进行程序升温分离，气相色谱-质谱法定量检测。在既定仪器参数及衍生化条件下进行方法验证，结果表明：29种有机酸在检测范围内线性良好，相关系数（r²）均大于0.99，不同加标水平下的回收率为81.8%~118.7%，日内重复性为0.5%~8.1%，日间重复性为0.9%~8.2%，检出限（S/N=3）为0.01~49.02 μg/g，定量限（S/N=10）为0.03~163.41 μg/g。针对烟草中半挥发性及非挥发性有机酸，本方法与经典的甲酯化衍生法测定结果一致。将新开发的方法应用于烤烟、雪茄烟、白肋烟3种类型烟草样品的测定，均成功检出29种有机酸。该方法操作简便，检测通量高，实现了烟草中挥发性、半挥发性及非挥发性29种有机酸的同时、准确、快速测定，满足大规模检测的需求，为烟草有机酸研究与烟叶品质评价提供了新的方法支撑。

建立了一种高效液相色谱-电喷雾电离串联质谱（HPLC-ESI-MS/MS）方法，用于测定克唑替尼原料药中潜在基因毒性杂质（WHT1408-Q2H）的含量。实验中利用Agilent Eclipse XDB C8色谱柱（150 mm×4.6 mm，3.5 µm），以0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈为流动相，流速为0.4 mL/min，梯度洗脱，柱温为40 ℃，进样量5 μL；质谱部分采用电喷雾正离子（ESI⁺）多反应监测（MRM）扫描模式，杂质WHT1408-Q2H的［M+H］⁺母离子为m/z 205.3，碎片离子为m/z 121.0。结果显示，所建立的方法专属性良好，WHT1408-Q2H在2~40 ng/mL范围内呈现出良好的线性关系，相关系数（r）为0.999 9；检出限为0.396 9 ng/mL，定量限为1.984 6 ng/mL；在低、中、高3个水平下的回收率为95.6%~102.7%，RSD为0.4%~0.7%。应用该方法对3批克唑替尼原料药样品中的WHT1408-Q2H进行测定，3批样品中均未检出WHT1408-Q2H，表明当前生产工艺可有效控制该基因毒性杂质的含量。该方法专属性强，灵敏度高，操作简单，适用于克唑替尼原料药中基因毒性杂质WHT1408-Q2H的严格质量控制。依据M7基因毒性杂质指导原则，该方法能够准确定量测定痕量的遗传毒性杂质，将进一步确保药物符合监管要求并保障药物安全。未来该分析方法将扩展到其他治疗药物中类似的遗传毒性杂质评估，从而推进药物杂质分析和控制。

在学科深度交叉融合，赋能复合型人才培养新模式的教育背景下，本创新训练实验着眼于分子考古学的热点交叉学科，针对呈现碎片状态、不具备形态学鉴定特征、无法进行准确种属鉴定的古生物遗存，基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱，利用胶原蛋白肽质量指纹图谱开发动物考古质谱分析（ZooMS）方法，并成功应用于晚更新世古生物遗存碎片样本的种属鉴定研究。ZooMS具有操作便捷、鉴定精度高、适用范围广、测试成本低、高通量检测、严控污染的显著优势，在古生物遗存碎片的种属鉴定及“潜信息”挖掘与重建研究中具有重要价值。通过该创新训练实验的开展，加强了文理学科之间的相互渗透和深度融合，激发了学生的科学思维，提高了学生的科研素质，为复合型创新人才的培养奠定了坚实基础。

针对传统分析化学实验课程教学中仪器分析缺失等问题，本研究基于成果导向教育（OBE）理念，提出综合实验的育人目标、素养目标和课程目标。在此背景下，以软电离质谱技术为核心，结合非共价相互作用的教学内容，设计了电喷雾电离质谱（ESI-MS）测定双链脱氧核糖核酸（DNA）和天然药物柚皮苷非共价相互作用的综合实验。该实验面向本科三年级学生，以选修形式开放。实施过程践行线上、线下混合式教学模式，包含课前预习、课中实践和课后复盘环节，搭建了完备的教学平台。实验流程具体包括样品溶液配制、双链DNA的退火合成、药物与DNA反应以及质谱分析和数据处理，体现了多学科交叉知识的综合运用。学生运用ESI-MS负离子和正离子分析模式，结合一级和二级质谱（MS/MS）数据，深入探讨柚皮苷与目标DNA的结合计量比、相对结合强度和作用力类型等信息。实验考评从预习、操作到成果展示，全方位评估学生的综合能力，实行过程性评价，构建了完整的教学体系。本实验将基础知识与科研前沿相融合，操作安全、易行，具有很强的趣味性、拓展性和创新性。该实验的开展不仅丰富了分析化学课程的教学内容，激发学生的科研兴趣，锻炼学生全面的思辨能力，提高其安全意识，还为其未来的科研工作奠定了坚实基础，实现了全面育人的实验教学目标。