基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)在微生物鉴定中的应用*

基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)是一种新型软电离生物质谱,具有检测速度快、操作简便、结果准确等优点,目前已成为可靠的微生物快速鉴定技术。就工作流程而言,与常规生化方法相比,MALDI-TOF MS可以将微生物鉴定的时间缩短为一天甚至更短。对于具有抗生素耐药性的微生物,使用MALDI-TOF MS鉴定也有很好的准确性。在病毒鉴定中,MALDI-TOF MS也可以发挥作用,已有报道将MALDI-TOF MS和机器学习(ML)分析方法结合来检测鼻拭子中SARS-CoV-2。此外,MALDI-TOF MS还可用于细菌的无光谱库鉴定。目前,MALDI-TOF MS正通过与其他技术(例如傅里叶红外光谱FTIR)相结合进一步扩大微生物鉴定范围。     

嵌段共聚物薄膜快速自组装方法

嵌段共聚物 (BCP) 薄膜可通过不同的退火方法诱导其微相分离,从而获得大面积圆柱状、层状和球状等纳米图案。这些长程有序的纳米结构形态,已经广泛应用在纳米光刻和电子器件等多个领域中。目前,有效且快速的退火方法仍然是BCP薄膜自组装技术中的研究热点。本文首先介绍了制备BCP薄膜纳米结构图案常用的退火技术,然后综述了三种新型快速退火技术,最后分析总结了这些退火技术的优缺点。     

色谱在药物-机体复杂巨系统研究中的应用进展

色谱是一门以分离分析为主,旨在追求复杂事物纯而净的分析化学的重要分支学科。其经过百余年的发展,理论与技术日臻完善,集科学、技术与艺术于一体。近年来,色谱及其与质谱、核磁共振波谱、原子发射光谱等联用技术极大推动了环境、食品、石油化工、生物医药等领域中所涉及复杂体系的研究进展。作为我国传统文化的核心代表,中医药为中国乃至世界人民的健康服务逾千年,从古至今历经上千年临床考验,疗效经久不衰。近年来,中国政府强调继承与创新,加大推进中医药的现代化与国际化。然而中药自身的多成分协同起效复杂性及其与机体时刻新陈代谢变化的复杂性往往相互作用,由此形成了药物-机体复杂巨系统。该复杂巨系统的分析研究是中医药现代化进程的关键瓶颈。色谱的优势在于复杂成分的分离与分析,此恰能为上述复杂巨系统提供技术支撑,色谱及其联用技术已成为推动中医药分子化、数字化、信息化乃至现代化的主流技术。该文综述了色谱及其联用技术在中药复杂体系、复杂生命过程及药物-机体复杂巨系统中的应用进展,介绍了笔者研究团队对中医药现代化的认识、研究思路和研究工作,最后笔者结合对于百年色谱与千年中医药文化之现代化交织的感悟,对色谱技术在此领域的前景做出了展望。     

Large scale synthesis of red emissive carbon dots powder by solid state reaction for fingerprint identification

Red emissive carbon dots(CDs) powder was synthesized on a large scale from phloroglucinol and boric acid by a novel solid state reaction with yield up to 75%. This method is safe and convenient, for it needs neither high pressure reactors nor complicated post-treatment procedures. The as-prepared carbon dots powder exhibited strong red fluorescence with excitation-independent behavior. XPS measurement and PL spectra suggest that such red fluorescence arise from boron-doped structures in CDs, which increases along with the boron concentration on CDs surface but decreases when the concentration quenching effect takes place. To overcome the aggregation induced fluorescence quenching of the solid CDs powder,the conventional methods are dispersing CDs into a large amount of inert substrates. But our present work provides a new strategy to realize strong red fluorescence of CDs in solid state. As a result, such carbon dots powder works well for latent fingerprint identification on various material surfaces.     

作为表面增强拉曼光谱基底的高度均匀Au纳米棒的构筑及对福美双的检测

采用种子生长法制备Au纳米棒(GNRs),随后进行组装和煅烧得到单层致密堆积的GNRs薄膜。在煅烧过程中,组装所需有机物在煅烧过程中分解,从而使得GNRs表面具有较高的清洁度。研究中发现,煅烧前后金纳米棒表面的间隙进一步提高,增强了其SERS(表面增强拉曼光谱)活性。为了研究其SERS活性,选择了2种探针分子以研究其灵敏度和均匀性,发现其具有较高的灵敏度和高的信号稳定性。随后将所制备的SERS基底成功用于检测超低浓度的农药分子。     

Rapid and label-free classification of pathogens based on light scattering,reduced power spectral features and support vector machine

The rapid identification of pathogens is crucial in controlling the food quality and safety. The proposed system for the rapid and label-free identification of pathogens is based on the principle of laser scattering from the bacterial microbes. The clinical prototype consists of three parts: the laser beam, photodetectors, and the data acquisition system. The bacterial testing sample was mixed with 10 mL distilled water and placed inside the machine chamber. When the bacterial microbes pass by the laser beam, the scattering of light occurs due to variation in size, shape, and morphology. Due to this reason, different types of pathogens show their unique light scattering patterns. The photo-detectors were arranged at the surroundings of the sample at different angles to collect the scattered light. The photodetectors convert the scattered light intensity into a voltage waveform. The waveform features were acquired by using the power spectral characteristics, and the dimensionality of extracted features was reduced by applying minimal-redundancy-maximal-relevance criterion (mRMR). A support vector machine (SVM) classifier was developed by training the selected power spectral features for the classification of three different bacterial microbes. The resulting average identification accuracies of E. faecalis,E. coli and S. aureus were 99%, 87%, and 94%, respectively. The overall experimental results yield a higher accuracy of 93.6%, indicating that the proposed device has the potential for label-free identification of pathogens with simplicity, rapidity, and cost-effectiveness.     

基于宏微辨析核心素养分析高中《化学1(必修)》教材*

教材分析是连接教材和课程的桥梁,基于宏观辨识和微观探析核心素养,比较分析了2004年版和2019年版高中《化学1(必修)》教材的特点。通过运用“三序结合”原则,从静态视角对比教材栏目设置、内容组织形式、核心素养呈现方式、学生认知水平以及作业布置形式等5个维度要素在宏微辨析核心素养领域的建构。分析结果显示,2019年版《化学1(必修)》教材在以上要素方面均围绕宏微辨析核心素养,呈现不同水平阶梯型设置。建议在“宏微符”概念形成的过程中增设更为细致的过渡内容,以及更为详尽的与教材配套的辅助内容,便于教材的二次开发。     

基于机器学习的直接电离质谱爆炸物检测方法

直接电离质谱系统在现场快速检测中的应用日益广泛,主要用于爆炸物、毒品、食品添加剂等的检测。然而,直接电离质谱系统中质谱信号波动大且同一浓度样品峰强呈现对数正态分布,严重影响了检出限附近低浓度样品的检测准确性。该研究将乙酰水杨酸(115个样品)作为爆炸物模拟物,利用介质阻挡放电离子源与质谱系统,研究了基于机器学习的直接电离质谱数据预处理和分类算法,以提高低浓度样品的检测准确率。对两种浓度为1 ng/mL的常见爆炸物样本(三硝基甲苯和硝酸铵分别为110、90个)及空白对照样本(366个)开展了应用实验。结果表明,与传统提取离子流方法和高斯混合模型方法相比,采用随机森林算法可将F_score从0.74、0.89提升至0.96,显著提高了检测准确率,且单个样本数据分析时间远少于0.1 s,满足实时检测需求。     

快速蒸发电离质谱技术及其应用研究进展

近年来,原位电离质谱技术成为质谱分析领域的研究前沿和热点。快速蒸发电离质谱技术源于外科手术中的手术烟雾现象,自2009年报道以来,作为一种新型原位电离质谱技术已被广泛应用于医学、微生物鉴定、食品真伪鉴别、代谢物研究、药用植物成分鉴定等领域。该技术通过电离切割组织或其他生物样品产生的含丰富特定区域生物特征的气溶胶,对其进行原位、在线、实时、快速质谱分析。该文阐述了快速蒸发电离质谱技术的发展历程、电离机制及工作原理,并对其在不同领域的应用研究进展进行了综述,可为相关领域研究人员提供科研思路和技术参考。     

实时直接分析-串联质谱法快速筛查火锅底料、牛肉面汤及调味料中罂粟壳生物碱

建立了采用实时直接分析-串联质谱(DART-MS/MS)对火锅底料、牛肉面汤及调味料中5种非法添加的罂粟壳生物碱进行快速筛查的方法。样品经乙腈提取净化后,在离子化温度为300℃、栅极电压为150 V、进样速率为0.8 m m/s的DART离子源正离子模式条件下进样,以电喷雾离子源正离子多反应监测(MRM)模式进行检测,实现了样品经简单预处理后使用DART-MS/MS进行检测的新方法。该方法简便、快速,能满足大批量非法添加样品的快速筛查分析要求。