化学计量学/信息学助推化学与分析测试科学研究范式转换

该文回顾了科学研究范式的形成并讨论了化学与分析测试科学的相关发展历程。实验科学向理论科学演进实际是现代科学的形成过程，对化学而言是一个困难的数学化进程，直到第三即计算科学范式形成，化学的现代科学地位才得以确定。分析化学或分析测试科学发展过程中遇到类似的问题，化学计量学/信息学在助推其完善分析化学“数学化”进程的同时，也能够挖掘更多有效信息。随着现代分析仪器的快速发展和数据海啸的到来，化学计量学/信息学作为成熟的化学学科分支和有力“武器”，正在协助并推动化学和分析测试科学步入第四即“数据密集型”的科学新范式。该文以作者实验室的研究工作为基础，论述了化学计量学/信息学助力推动化学与分析测试科学研究范式的转换过程中的相关进展，并对未来的研究动向进行了展望。

成组毒理学分析仪在污染物识别与毒性测试中的应用

成组毒理学分析仪（Integrated toxicology analyzer，ITA）是我国自主研制的国际上首套具备化学分析与毒理学评价在线测试功能的新仪器系统。该系统是以高通量多靶点毒性测试及复杂污染物在线分离鉴定为核心，实现复杂介质样品毒性效应综合评估及目标污染物鉴定的通用技术平台。ITA系统通过多种自动化设备的连接与耦合，形成了复杂样品分离与制备、效应物质结构鉴定、多靶点毒性效应评价及数据一体化分析多个功能区，可完成复杂样品的高通量自动化前处理、组分分离、毒性测试与结构解析，显著提高了污染物筛查的可靠性和效率。ITA应用范围广泛，已服务于我国环境保护、食品安全、国家安全等各个领域。该文总结了ITA在环境与健康研究中污染物识别与毒性测试方面的应用进展，并对其未来发展及应用前景进行了展望。

可穿戴电化学传感器件的研制及其应用

可穿戴电化学传感器件是一种可直接穿戴在身体特定部位、甚至植入用户体内的柔性电化学传感器。其具有简易性、便携性、灵活性等特点，可实时电化学监测与跟踪分析待测物，被广泛用于医疗保健、人体健康和环境监测等领域。该综述概括了可穿戴电化学传感器件的硬件设计与研制，及其在汗液检测、神经化学监测、现场分析检测（POCT）中的应用，总结和展望了可穿戴电化学传感器件的未来发展趋势，以期为可穿戴电化学传感领域的进一步发展提供参考。

微小型近红外光谱仪的应用进展与展望

近些年，近红外光谱分析技术得到了迅猛发展，该技术可直接对气体、液体和固体等各种复杂混合物进行定性和定量分析，具有分析速度快、效率高，可实现无损和在线分析等优势，在科研和工农业生产中发挥着越来越重要的作用。近红外光谱分析仪的微小型化是一个重要的发展方向，近期出现了众多不同类型的商品化微小型近红外光谱仪器。手持式或便携式现场快速分析是一种更经济、更高效、更灵活的方法，具有小体积、低功耗、低成本、便于二次开发等优点，在农业、食品、医药、石油化工和安全等众多领域获得了广泛的研究与应用。物联网技术在智能农业、智能工厂、智能医疗和智慧城市等众多领域的兴起，成为推动近红外光谱传感器向着微型化方向发展的主要力量。该文主要综述了近些年新型的商品化微小型（便携式、手持式和袖珍式）近红外光谱仪器及其应用进展，并对该技术的发展趋势和应用前景进行了展望。

超薄共形电极的设计及其在电生理信号采集的研究进展

超薄共形电极由于具有超薄、柔软、可拉伸、透气和生物兼容等优点，可直接粘附在皮肤或生物组织上进行生理数据的长期、连续和实时监测，解决了传统凝胶电极透气性差、抗干扰能力弱和舒适性差的问题，被广泛用于健康监测、医疗诊断和人机交互等新兴领域。该文详细综述了超薄共形电极的背景需求、材料组成、制备方法及其在电生理信号采集等方面的研究进展，同时对超薄共形电极制备与应用过程中存在的关键科学与技术问题做了简要概述，并对超薄共形电极发展所面临的机遇和挑战进行了展望。

单细胞与空间转录组分析研究进展

单细胞的异质性在胚胎发育、神经系统发育、癌症病变等生物学过程中具有重要的研究意义。单细胞转录组测序利用测序技术解析细胞内转录本序列，为细胞异质性研究提供可靠、准确的研究手段及观测视野，为揭示生物发育规律、疾病发生发展机制等提供了重要的技术手段。该文围绕单细胞与空间组学分析，综述了近年来发展的各类单细胞转录组测序、单细胞多组学测序及空间转录组分析方法，分析了其优缺点。同时展望了单细胞与空间转录组分析领域的发展趋势，即开发低成本、全方位、高通量、高分辨的单细胞空间多组学分析方法以实现对单个细胞更为细致、全面及准确的描述和精准单细胞图谱构建。

质谱分子成像技术与应用进展

该文总结了二次离子质谱、基质辅助激光解吸电离质谱和常压敞开式离子化质谱三大类型质谱分子成像（MSI）技术的概况、技术与方法及其应用新进展。MSI技术作为免标记、高覆盖、高灵敏、检测范围广的可视化分析手段，不局限于生物组织或细胞中某种特定分子的检测，可对已知和未知多种分子进行同时成像分析，获得不同分子的空间分布、相对含量及结构信息，实现其分子的定性、定量与定位分析；还可提供不同生理及病理过程中功能分子的动态时空变化信息等。因此，MSI技术成为质谱领域以及分析化学等领域的研究前沿与热点方向之一，并在化学、医学、生命科学、药学和环境科学等领域显示出重大应用前景。此外，MSI技术是单细胞可视化分析和空间分辨代谢组学的强有力分析手段，可从动物或器官组织的整体、微区、单细胞等不同空间尺度，获取具有空间分布特征、时空动态变化的功能分子全景轮廓信息等而备受关注。

细胞外囊泡的单颗粒分析技术

细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是细胞分泌到细胞外基质中的纳米尺度的脂质小膜泡，携带着母细胞来源的各种生物活性分子，如蛋白质、核酸、脂质等，是细胞间沟通交流的信使。EVs参与免疫调控、血管新生、疾病发生、肿瘤转移等生理病理过程，广泛存在于各种体液中，在液体活检、疾病治疗中显示出巨大的应用前景，也因此成为生命科学领域炙手可热的前沿研究方向。然而EVs在粒径、生化组成等方面具有高度的个体差异性和多样性。因此，迫切需要发展EVs的单颗粒分析技术以精准表征EVs亚群的分子组成，深入了解其生物学功能，促进EVs临床诊断与治疗应用的发展。该文针对近年来发展的EVs的单颗粒分析技术进行综述，从检测原理、性能和应用范围等方面对这些技术进行讨论，并对单颗粒表征技术未来的发展趋势进行了展望。

微流控芯片－质谱联用技术在细胞代谢与药物代谢中的研究进展

细胞代谢与药物代谢是新药筛选和研发的关键环节，在推动人类大健康发展进程中具有重要意义。通常情况下，细胞代谢和药物筛选以传统细胞培养测定研究为主，多为静态培养条件，无法很好地模拟体内细胞动态微环境。微流控芯片－质谱联用是近年发展起来的一种新型高通量分析技术。微流控芯片模块可高度模拟细胞体内动态微环境，与质谱联用可实时在线检测样品物质，具有高效、快速、简便、样品和试剂消耗低等特点，广泛应用于细胞代谢和药物代谢分析，有利于加速药物筛选研发进程。该文重点综述了微流控芯片－质谱联用技术及其在细胞代谢和药物代谢方面的应用概况，并对目前存在的局限性进行了讨论和展望，以期为微流控芯片－质谱联用技术在新药研发与细胞分析领域的发展提供参考。

DNA脱碱基位点的检测方法及其生物学研究进展

DNA中糖苷键断裂形成的脱碱基位点（脱嘌呤/嘧啶位点，AP位点）是常见的DNA损伤类型之一，由核苷酸自发水解产生，也是DNA碱基切除修复途径中的关键中间体。若修复不及时，可能会导致DNA复制阻滞和DNA链断裂，产生突变和细胞毒性，同时还会引起形成DNA交联或DNA－蛋白质交联的损伤，因此对于AP损伤的检测有助于理解细胞氧化应激损伤和基因毒性物质的毒性评价。目前检测AP位点的方法有¹⁴C或³²P后标记法、酶联免疫吸附分析（ELISA）法和液相色谱－质谱（LC－MS）技术等。该文重点概述DNA中AP位点的检测方法和生物学研究进展，并展望了AP位点损伤相关研究的前景。

氧化铈在生物分析与传感检测中的应用研究进展

铈是镧系元素中活性最高的一种稀土元素，氧化铈已广泛应用于抛光剂、脱色剂、催化剂、发光增强剂等领域。Ce³⁺/Ce⁴⁺之间自发的氧化还原循环可在氧化铈晶面上产生许多氧空位（Vö），加快反应中的电荷转移，使氧化铈具有很高的催化活性和储放氧能力。混合价态自发的氧化还原循环以及由此产生的氧空位对氧化铈的性质有着重大影响，使其表现出独特的抗菌、抗炎、抗肿瘤和模拟酶等生物医学活性，可用于多种疾病的诊疗。此外，氧化铈还可单独使用或与其他材料掺杂、复合来构建灵敏的传感材料，应用于多种物质的分析与检测，并已成为国内外研究的热点。该文首先阐明了氧化铈作为传感材料的理论基础，然后分别从电化学传感、比色传感、荧光传感和化学发光传感四个方面对国内外氧化铈传感检测领域的应用进展进行了归纳，最后对氧化铈传感器的研发现状进行总结并对未来发展进行了展望，为高性能传感器的研发提供了参考。

膜蛋白质复合物提取方法研究进展

膜蛋白质通过与其他蛋白质相互作用形成膜蛋白质复合物（Membrane protein complexes，MPCs）形式来行使重要的生物学功能，譬如参与细胞－细胞交流、信号传导与分子识别等。MPCs的功能异常会导致多种疾病的发生和临床治疗耐药等问题。研究完整MPCs的组装对于绘制全景式蛋白质－蛋白质相互作用网络，进而揭示膜蛋白质机器的功能具有重要意义。然而，由于MPCs的过表达和纯化仍面临巨大挑战，如何从细胞中实现MPCs的高效提取尤为重要。因此，亟需发展既可确保MPCs提取效率，并能保持其结构稳定性的提取方法。该文对现有MPCs提取方法及其应用进展进行了综述，并对其发展前景加以展望，以期为MPCs的功能解析提供技术支撑。

核酸介导蛋白质共价修饰的研究进展

蛋白质是参与各种生理过程的关键生物分子。选择性的蛋白质化学修饰为开发新型生物制药和复杂生物系统中单个蛋白质的功能研究提供了有力工具。核酸作为一种多功能的分子工具，近十年被广泛用于构建选择性的蛋白质修饰策略。在这类策略中，核酸可以：（i）作为模板来辅助反应基团与蛋白质靠近，提高有效反应浓度；（ii）作为导向系统通过结合兴趣蛋白（Proteins of interest，POI）实现共价修饰的选择性；（iii）作为催化剂增强邻近区域的蛋白质修饰反应。该综述着重介绍核酸介导蛋白质共价标记策略的研究进展，并以不同的导向系统为分类，介绍了这类标记策略的发展及主要应用。

表面等离子体共振传感器生物识别分子的固定化方法

表面等离子体共振具有无需标记样品和实时检测等优点，广泛应用于药物筛选以及生物、药物、食品等领域的检测。构建合适的生物传感界面是提高检测灵敏度和选择性的重要途径。该文介绍了利用化学偶联生物识别分子的非定向固定方法，以及利用化学键合或生物分子的特异性反应定向固定生物识别分子的方法，比较了两种固定方法的优缺点，并讨论了未来的发展趋势。

高分辨质谱技术在中药分析中的研究进展

中药分析涉及中药物质基础研究、药物代谢、中药质量控制等多个领域，是中药现代化研究的基础。随着现代化分析技术的发展，中药分析研究取得了极大的进展。针对中药成分复杂、代谢过程多样、目标物浓度低等难点，高分辨质谱技术凭借精确质量数、高分辨率及高灵敏度的优点在中药分析中具有显著优势。该文对高分辨质谱技术在中药分析中的应用进行了综述，重点介绍了四极杆飞行时间质谱、静电场轨道阱质谱、傅里叶变换离子回旋共振质谱和离子淌度串联质谱等质谱技术的发展，以及高分辨质谱在中药化学成分鉴定、中药化合物代谢研究、中药植物代谢组学研究以及中药有害化学成分检测中的研究进展。同时，对高分辨质谱在中药分析中的应用进行了展望，以期促进中药现代化发展。

诊断离子技术在中药质谱分析中的应用

诊断离子是指在质谱碰撞过程中产生的能够代表某一类成分特征裂解行为的碎片离子。以诊断离子为基础，通过手动或自动过滤的方式对复杂中药样品中化学成分的结构类型进行快速判断、辅助化学成分的鉴定，是目前广泛采用的数据后处理方法。相比于质量亏损过滤、中性丢失过滤和分子网络等数据处理技术，诊断离子技术可以鉴定含有未知取代基的成分，且可在一定程度上消除大量杂质和共流出成分产生的干扰，在中药非靶向鉴定中具有独特的优势。该文对近十年来诊断离子技术在黄酮类、生物碱类、苯丙素类、酚酸类、萜类、甾体类等中药不同类型化学成分质谱鉴定中的应用进行总结，并对其后续发展进行了讨论和展望。

拉曼光谱检测手性化合物研究进展

手性化合物的结构和理化性质相似，但其在生物体内的药效作用或毒性程度有很大差异，误用可能造成严重危害，因此发展高效、准确的手性化合物检测技术十分重要。然而传统的检测方法不仅繁琐、耗时，而且难以检测复杂体系中的手性化合物，限制了手性化学的发展。拉曼光谱作为一种强大的表界面分析技术，不仅能提供化合物丰富的结构信息，而且具有无损和快速检测等优点，在手性化合物的检测中显现出广阔的应用前景。该文综述了近年来拉曼光谱检测手性化合物的研究进展，包括拉曼光学活性光谱、对映选择性拉曼光谱、低频拉曼光谱和表面增强拉曼散射光谱。最后提出了亟需解决的问题和未来的发展趋势。

基于分子识别的农药残留快速检测研究进展

为了提高农作物的产量和质量，农药的使用量逐年增加，导致土壤、水和农作物等的污染加剧，对环境和人类健康造成了严重的威胁。因此，对于农药残留进行快速、灵敏的检测至关重要。近年来，多种用于农药残留快速检测的技术和产品被开发。该综述对多种识别方式在农药检测中的进展进行了介绍，包括以蛋白质和适配体为代表的生物识别、以纳米材料和大环化合物为代表的非生物识别以及基于农药独特的光学性质和化学性质实现的直接识别。最后对农药残留的快速检测进行了展望，以期为农药的即时监测（POCT）提供研究思路和方向。