色谱

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第39卷第2期目次

2021, 39 (2): 104-104.

摘要 ( 33 )

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核糖核酸-蛋白质复合物规模化富集与鉴定技术的研究进展

樊智雅, 秦伟捷

2021, 39 (2): 105-111. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07019

摘要 ( 181 )

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PDF(1876KB) ( 116 )

核糖核酸(RNA)在细胞中并非单独存在,从它们产生到被降解的过程中与大量蛋白质发生相互作用,RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)能与RNA结合形成RNA-蛋白质复合物(RP复合物),并以这种复合物的形式发挥生理功能。RNAs或RBPs任一组分的异常与缺失都会影响RP复合物的正常生理功能,从而导致疾病的发生,如代谢异常、肌肉萎缩症、自身免疫性疾病和癌症。因此,定性定量分析RBPs及其在正常细胞和肿瘤细胞中与RNAs靶标之间的复杂相互作用网络有助于挖掘RP复合物在肿瘤发生发展中的作用,开发肿瘤生物标志物和新的治疗方式。要深入研究和理解RNAs与RBPs的相互作用网络,须依赖组学技术对RP复合物进行大规模鉴定。而作为在组学层面系统性解析RP复合物组成、含量和功能的第一步,大规模富集RP复合物极具挑战性。为了解决这一难题,研究者们发展了各种富集鉴定策略。该文针对RP复合物富集策略的最新进展进行了综述,包括紫外光交联和免疫沉淀(crosslinking and immunoprecipitation, CLIP)及其衍生技术、基于“点击化学”的富集策略和基于相分离的富集策略,比较分析了它们的技术原理、优缺点,以方便研究者们选择合适的策略来解决感兴趣的生物学问题。该文最后总结了当前的RP复合物富集方法仍然存在富集效率低和操作繁琐等亟需解决的技术挑战,为富集策略的发展提供了研究方向。

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高通量蛋白质组学分析研究进展

吴琼, 隋欣桐, 田瑞军

2021, 39 (2): 112-117. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08023

摘要 ( 566 )

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基于质谱的蛋白质组学技术已经日趋成熟,可以对细胞和组织中的成千上万种蛋白质进行全面的定性和定量分析,逐步实现“深度覆盖”。随着生物医学日益增长的大队列蛋白质组学分析需求,如何在保持较为理想的覆盖深度下实现短时间、快速的“高通量”蛋白质组学分析已成为当前亟需解决的关键问题之一。常规的蛋白质组学分析流程通常包括样品前处理、色谱分离、质谱检测和数据分析。该文从以上4个方面展开介绍近10年以来高通量蛋白质组学分析技术取得的一系列研究进展,主要包括:(1)基于高通量、自动化移液工作站的蛋白质组样品前处理方法;(2)基于微升流速液相色谱与质谱联用的高通量蛋白质组检测方法;(3)利用灵敏度高、扫描速度快的质谱仪实现短色谱梯度分离下蛋白质组深度覆盖的分析方法;(4)基于人工智能、深度神经网络、机器学习等的蛋白质组学大数据分析方法。此外,对高通量蛋白质组学面临的挑战及其发展进行展望。总而言之,预期在不久的将来高通量蛋白质组学技术将会逐步“落地转化”,成为大队列蛋白质组学分析的利器。

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活性氧刺激响应纳米载体

周雯, 杨开广, 赵宝锋, 张丽华, 张玉奎

2021, 39 (2): 118-124. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.11014

摘要 ( 197 )

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纳米载体一般是由天然高分子或人工合成高分子组成的、纳米级范畴的运输系统,具有减少药物毒性、提高药物的靶向性、增加药物有效性等优点。随着生物医学技术的进步,有研究表明,作为氧化代谢产物的活性氧(ROS)在疾病部位常常伴随着过表达的异常现象。基于此,近年来ROS刺激响应纳米载体获得了关注和发展,以不同响应机制的ROS响应基团为基础,发展了一系列的ROS响应纳米载体,实现了疾病部位ROS刺激下的药物特异性可控释放。该文聚焦于近年来常用于纳米载体的ROS响应基团,依据元素划分为两大类:硫族元素类响应基团(硫醚、缩硫酮、硒化物、二硒化物、碲化物)和其他元素类响应基团(芳香硼酸酯、过氧草酸酯、二茂铁);通过不同的设计理念将其引入纳米载体,根据ROS响应纳米载体的不同响应机制(疏水-亲水相变、断裂),探讨了载体各自的ROS响应情况、体外药物释放情况,以及在活体中的应用情况。

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三嗪基多孔有机材料的合成及在固相微萃取应用中的研究进展

王灼, 王文瑾, 张帅华, 王春, 王志

2021, 39 (2): 125-129. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07036

摘要 ( 93 )

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三嗪基多孔有机材料(TPOPs)具有较大的比表面积、可调的孔道结构、较高的热和化学稳定性、丰富的π键体系等诸多优点,目前被广泛应用于气体储存、催化、能源转化和吸附等诸多领域。基于TPOPs的固相微萃取(SPME)技术近年来引起了人们的极大兴趣,成为样品前处理技术领域的研究热点之一。该文简要地综述了近年来TPOPs的合成方法及其在固相微萃取领域的应用与发展,并对该领域研究进行了展望。

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离子色谱电渗析技术的研究进展

杨丙成, 李宗英

2021, 39 (2): 130-133. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07016

摘要 ( 117 )

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电渗析器件通常定义为在电场作用下操纵离子从一种溶液穿过离子交换膜迁移到另外一种溶液的一种设备。它可以通过电解水产生氢离子或氢氧根离子,从而用于离子色谱系统的淋洗液在线制备、抑制或检测。相较于人工配制淋洗液或再生液,电渗析技术具有绿色、高效、纯度高、自动化程度高等优势。因此基于电渗析器件的离子色谱系统应用范围越来越大。该文简要评述了近几年该器件的研究进展,具体包括电致淋洗液发生器、电致膜抑制器和电渗析样品前处理器。

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片段/虚拟分子印迹聚合物的应用新进展

王艺晓, 李金花, 王莉燕, 齐骥, 陈令新

2021, 39 (2): 134-141. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08008

摘要 ( 179 )

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PDF(1987KB) ( 82 )

分子印迹聚合物(MIPs)是通过模拟酶与底物或抗原抗体特异性结合原理而制备的高分子聚合物,以其结构预定性、识别特异性、制备简便、成本低、耐受性强等优点而被广泛用于样品前处理、传感分析、生物医药、环境/食品分析等多个领域。目前已发展多种策略用于MIPs制备,达到简化制备过程或提高聚合物性能等目的,极大拓宽了MIPs的应用范围。对各种先进印迹策略及其组合使用的探索已成为MIPs制备的研究热点之一。其中,片段印迹策略和虚拟模板印迹策略备受青睐。片段印迹策略是选择目标分子中含有特定官能团的一部分(片段结构)作为模板进行印迹,通过对片段的识别达到对整个分子的识别,能够克服某些目标物不易获得或体积较大不适合作为模板的问题,为印迹易失活、易传染的目标物及整体印迹困难的大分子提供可行的方法。虚拟模板印迹策略是选用与目标物特异性结构相似或相同的其他物质代替目标物作为模板制备MIPs,可在很大程度上解决模板不易获得或较昂贵等问题,以及避免模板可能泄漏对结果造成的影响,尤其适用于目标物造价高、具有感染性、易燃易爆、易降解等不适合作为模板分子的情况。该文选取了最近4年发表在ACS、Elsevier、RSC等数据库约20篇相关文献,综述了片段/虚拟MIPs(FMIPs/DMIPs)的应用新进展。首先,针对蛋白质和微生物检测以及哺乳动物细胞印迹,介绍了FMIPs在生物医药领域的应用,另外介绍了FMIPs在食品分析领域的研究进展。随后,介绍了DMIPs在样品前处理和传感分析领域的应用。在样品前处理中,DMIPs主要作为固相萃取吸附剂进行装柱固相萃取、分散固相萃取、磁固相萃取、基质固相分散萃取等,或作为分子印迹膜材料,用于选择性萃取和富集分离样品中的目标分析物。在传感分析领域,DMIPs主要作为传感器的传感和转导元件,提高化学发光或荧光检测等方法的灵敏度和准确度。最后,对片段印迹和虚拟模板印迹策略的优缺点、区别与联系进行了总结,并展望了这两种策略的发展与应用前景。

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基于质谱的单细胞蛋白质组学分析方法及应用

秦少杰, 白玉, 刘虎威

2021, 39 (2): 142-151. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08030

摘要 ( 403 )

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细胞是生命体的最小组成单位,遗传及外部环境等因素使单细胞异质性广泛存在于众多生物体中。传统的生物学实验获得的结果多是大量细胞的平均测量值,因此在单细胞层面开展研究对于精确理解细胞的生长发育以及疾病的诊断与治疗至关重要。而作为重要的细胞和生命活动的执行者,蛋白质由于其不具备扩增特性,且种类繁多、丰度低、动态分布范围宽,与核酸等其他生物大分子相比,其单细胞组学研究相对滞后。而在所有的检测手段中,荧光检测以及电化学分析方法具有极高的灵敏度,但是囿于其研究通量有限,以及电化学活性依赖,很难成为普适性的单细胞蛋白质组学研究方法。质谱分析作为传统蛋白质组学中最为核心的研究技术,由于其高灵敏、高通量、结构信息丰富等特点,在单细胞蛋白质组学研究中独树一帜。该文综述了近年来基于质谱的单细胞蛋白质组学研究中的代表性方法,根据质谱分析前蛋白质分离方式的差异,将其分为基于毛细管电泳分离、液相色谱分离和无分离手段的直接检测3类方法,在介绍研究现状的同时对这些方法在细胞通量、蛋白质鉴定数目、灵敏度以及方法应用方面进行了总结与比较。最后,基于目前研究中面临的挑战以及发展趋势对基于质谱的单细胞蛋白质组学的研究前景进行了展望。

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基于低共熔溶剂的萃取分离技术及其应用研究进展

赵泽馨, 纪颖鹤, 刘晓妹, 赵龙山

2021, 39 (2): 152-161. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07015

摘要 ( 573 )

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随着绿色化学的发展,开发和应用符合绿色化学要求的溶剂和方法备受关注。作为离子液体类似物,低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES)是通过氢键受体(hydrogen bond acceptor, HBA)和氢键供体(hydrogen bond donator, HBD)的氢键作用而形成的一种混合物,具有环境友好、制备简单、成本低、可生物降解等优点,在很多领域均有越来越广泛的应用。DES可以从不同样品中萃取和分离不同的目标化合物,其作为萃取溶剂具有独特的优势,可以获得较高的萃取效率且样品基质对分析过程的影响较小。在分散液液微萃取(dispersive liquid-liquid micro-extraction, DLLME)程序中,DES可以萃取复杂基质中的残留药物、金属离子和生物活性成分;与传统的萃取方法相比,该方法具有对有机试剂需求少,萃取效率更高等明显优势。而且,在DLLME中加入DES作为分散剂,能够加速萃取剂在样品溶液中的扩散,具有小型化、成本低等优点。相比于传统分散剂甲醇、乙腈的高挥发性、易燃性,DES的高稳定性、低毒性使其在绿色化学领域中更具有优势,应用更广。因此,DES与DLLME的结合近年来发展迅速。不仅如此,DES与固相萃取联合应用也具有广泛的应用前景,在与固相萃取小柱和搅拌棒联合应用时,DES可以作为洗脱剂,氢键供体及氢键给体的用量之比是洗脱效率的重要考察因素之一。在与磁性材料联用时,DES能与磁性多壁碳纳米管、磁性氧化石墨烯等纳米复合材料结合,通过氢键、π-π作用力和静电作用力等特异性吸附目标分析物。并且能够参与磁性凝胶和分子印迹聚合物的合成,推动磁性材料向绿色化学的方向发展,进一步拓展DES的应用。作为一类新兴的绿色溶剂,DES在化合物的萃取分离技术方面受到广泛关注,在不同的萃取技术中扮演了不同的角色,并表现出良好的性能,因此逐渐成为绿色化学领域的研究重点。该文整合了DES在萃取分离技术中的研究进展,介绍了DES的制备、性质和分类,对DES在DLLME和固相萃取中的应用进行了总结和归类,并展望了DES在萃取分离技术中的应用前景,为DES未来的应用提供参考。

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用于食品安全分析样品前处理的共价有机聚合物的制备及应用进展

王平利, 陈彦龙, 胡玉玲, 李攻科

2021, 39 (2): 162-172. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08013

摘要 ( 131 )

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食品安全关系身体健康和生命安全,是全球关注的热点之一。食品基质复杂,痕量有毒有害物质分析之前必须经过有效的前处理。目前发展的前处理技术如固相萃取、磁固相萃取、固相微萃取等,其关键是吸附介质。共价有机聚合物是一类通过共价键连接而成的有机多孔材料,具有质轻、稳定性好、比表面积大、结构可控、易于修饰等特性,是一类优异的新型吸附材料。该文综述了近年来共价有机聚合物(COPs)在食品安全分析前处理中的应用进展。共价有机聚合物及其功能化复合材料通过简单的装填、聚合反应或化学键合固定到小柱或毛细管柱中用作固相萃取的吸附介质;通过一锅法、原位还原法、原位生长法或共沉淀法生成具有磁性的固相萃取吸附介质;或者通过物理涂覆、化学键合、溶胶凝胶法及原位生长法制备固相微萃取纤维。基于以上高吸附容量共价有机聚合物的样品前处理技术,食品中农残兽残、添加剂、环境污染物及生物毒素等得到了有效富集。最后,展望了COPs在食品分析样品前处理应用中的发展方向:简单高效绿色制备方法的开发,功能化COPs的设计合成;萃取机理的研究;高通量、高灵敏度分析方法研究。这些研究将促进COPs在样品前处理领域获得更广泛的应用。

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基于环糊精的农药吸附剂的研究进展

张金凤, 李萍, 马玖彤, 贾琼

2021, 39 (2): 173-183. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08018

摘要 ( 122 )

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农药的研发与使用极大地提高了农作物的产量,为解决人类温饱、改善人类生活品质做出了贡献。但是,农药广泛残留于农副产品以及土壤和水体中,造成的污染日趋严重。残留的农药通常具有微量致毒、难生物降解、生物累积等特性,对生物健康与生态系统造成了巨大威胁。高效检测微量农药、减小污染危害是亟待解决的问题。吸附法具有成本低、操作简单、稳定性强、可重复性强的特点,在农药分离预富集领域得到了广泛关注。作为一种常用的农药吸附剂材料,环糊精是一类具有空腔的超分子化合物,能够作为主体通过主客体作用形成包合物;另外,可以通过醚化、酯化、氧化等化学反应对环糊精进行后修饰以提高其吸附性能。疏水作用、静电作用、范德华力、氢键作用、立体效应协同促进对农药的吸附。环糊精在农药吸附领域已经取得了一定进展,但是目前还没有基于环糊精的农药吸附剂的综述。该文针对杀菌剂、杀虫剂、除草剂、植物生长调节剂这4类农药,系统性地评述了基于环糊精的农药吸附剂的制备、吸附机理及应用,目前存在个别吸附剂吸附容量不高、降解机理不明确、降解产物对环境不友好、容易造成二次污染的问题,研发高吸附容量、易回收、易分离、易再生的基于环糊精的农药吸附剂是未来的主要研究方向。

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蛋中全氟/多氟化合物的分析方法及其作为污染指示物的应用

叶童, 陈雨, 符杰, 张爱茜, 傅建捷

2021, 39 (2): 184-196. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.09023

摘要 ( 130 )

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全氟和多氟化合物(perfluoroalkyl and poly-fluoroalkylated substances, PFASs)在环境中有极强的持久性和生物富集能力,在全球生态系统及人体中已被普遍检出,其潜在的毒性引起了人们高度关注。蛋是卵生动物生命的起源,同时其营养丰富,是人类主要的蛋白质来源之一,因此,蛋中的污染物水平一方面有可能影响卵生动物种族繁衍,另一方面也关系到人类的健康风险。近年来禽蛋类样品作为非损伤性生物基质已广泛应用于生物体和生态系统污染情况的评估,同时利用蛋类样品中污染物水平评估相应的遗传发育毒性风险和摄入健康风险的研究也逐渐增多。该文对现有文献中蛋中PFASs的样品前处理和仪器检测方法进行了归纳总结,并且对蛋作为PFASs污染指示物的适用性和先进性进行了讨论。

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基于集成化多柱二维液相色谱系统分析血清中的氨磺必利

王丰琳, 杨三东, 周新颖, 封娇, 唐涛, 李彤

2021, 39 (2): 197-202. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07035

摘要 ( 103 )

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快速准确的治疗药物监测对于临床上确保患者用药有效性及安全性至关重要,同时也能够确定患者用药依从性,制定个性化给药方案。该文以两支疏水性略有差异的反相分离柱Supersil ODS2和SinoChrom ODS-BP,及强阳离子交换捕集柱Supersil SCX构建了基于集成化的多柱二维液相色谱系统。通过二维色谱接口,以pH 3.0的磷酸缓冲液调整第一维分离后的洗脱液组成,降低有机相含量并维持pH,改善了中心切割模式下样品转移和捕集的效率。利用该多柱二维液相色谱系统发展了血清中氨磺必利的二维液相色谱检测方法,血清样品经过高氯酸和甲醇混合液沉淀蛋白质并离心后直接300 μL大体积进样,以乙腈/磷酸缓冲液(25 mmol/L, pH 3.0)(20/80, v/v)作为第一维分离流动相,磷酸缓冲液(25 mmol/L, pH 3.0)作为捕集过程的稀释流动相,乙腈/磷酸缓冲液(25 mmol/L, pH 7.0)(25/75, v/v)作为第二维分离流动相,12 min内即可完成分析。方法在10~200 ng/mL的范围内线性相关性良好(r=0.9998)。样品在50 ng/mL和100 ng/mL两个加标浓度下的回收率稳定,在73.7%~76.8%之间。方法的检出限为7.28 ng/mL,定量限为24.27 ng/mL,能够满足《神经精神药理学治疗药物检测共识指南》中推荐的药物监控范围要求。由于该系统日常使用及维护成本较低,且能够实现自动化分析,故该方法适合在临床上用于治疗药物监测研究。

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