分析化学研究进展.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,分析化学与分析仪器研究进展,屈凌波 博士,河南省化学生物与有机化学重点试验室,（郑州大学）,河南工业大学化学化工学院,1/98,什么是化学？,化学是一门试图了解物质性质和物质发生反应科学。,它包括存在于自然界物质地球上矿物，空气中气体，海洋里水和盐，在动物身上找到化学物质以及由人类创造新物质,它包括自然界改变因闪电而着火树木，与生命相关化学改变还有那些由化学家创造和创造新改变。,化学历史很长。实际上，人类化学活动可追溯到有历史记载以前时期。,2/98,化学是研究物质性质、组成、结构、改变和应用科学。,世界是由物质组成，化学则是人类用以认识和改造物质世界主要方法和伎俩之一，它成就是社会文明主要标志。,化学是包含生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、化学工程与工艺等在内其它科学分支主要科学基础和基础组成部分，当代科学技术领域重大成就无不直接或者间接依赖于化学发展。,化学是满足人类社会需要中心科学。,化学学科中心地位,3/98,21世纪将是生物学大发展世纪，但当代生物学是建筑在分子水平上 生物学，而化学是研究分子科学，所以化学研究和生物学研究是相互促进。假如淡化化学主要性，降低化学科学研究投入，在大学中吸引不到优异中 学生来投考化学专业，那么对生物学发展是十分不利。,诺贝尔化学奖取得者克罗托教授提问：“人们都说21世纪是生命科学和信息科学世纪，您能否告诉我化学有什么用，我们为何要学习化学呢？”克罗托回答说：“正是因为21世纪是生命科学和信 息科学世纪，所以化学才更为主要。”这里，克罗托回答是多么简练和巧妙,4/98,什,么是化学,？,从狭义角度看：,化学是研究物组成、结构、性质及其改变科学。,从广义角度看：,化学是一门中心科学。,当代化学已经渗透到自然科学和国民经济各个领域,成为,中心科学。,5/98,6/98,化学家做些什么？,化学包含着两种不一样类型工作,一些化学家在研究自然界并试图了解它,一些化学家则在创造自然界不存在新物质和完成化学改变新路径,诺贝尔奖取得者R.B.Woodward在讲述化学合成时曾说过：化学家在老自然界旁边又建立起了一个新自然界,7/98,化学发展趋势,随时着科学技术突飞猛进发展，化学这门科学也在发生深刻改变,从经验、斗经验描述化学向理论化学过渡；从侧重性研究到侧重于定量研究,从研究宏观问题到更多地注意微观现象；从重视静态研究到研究动态过程,从研究简单体系到更深入地研究复杂体系；在研究物质改变同时注意研究能量改变,从单一化学研究到更多地向其它学科渗透,化学已成为一个国家和国民经济主要支柱。在当今世界国力竞争中，化学能否保持领先地位，已成为一个国家能否取胜主要原因之一。,8/98,生命科学带给化学问题,大分子与大分子或者大分子与小分子之间反应,相对比较慢过程和比较复杂体系,作用形式也不但仅只是化学键断裂、组合或重排，而是包含了很多弱相互作用（氢键、偶极作用、范德华力等等）,大分子与大分子相互作用以及大分子与小分子相互作用又联络到复杂结构层次上改变,大分子可能经过有序高级结构重组，其中能量传递、信号分子传递又会产生新改变,化学家对小分子之间相互作用已经有了一系列监测、跟踪、定性、定量以及理论计算等方法，而对大分子与大分子、大分子与小分子相互作用复杂体系慢过程却缺乏对应方法和工具,化学家面临将是一个过去不熟悉领域，有待在理论上、实践上及对应技术上进行更深人研究,9/98,21世纪化工企业信条是五个“为了”和五个“关心”（Five“care”and five“for”）,（1）为了社会而关心环境保护（Environmental care for the society）；,（2）为了职员而关心安全、健康和福利（Safetycare for the employee）；,（3）为了用户而关心质量、声誉和商标（Qualitycare for the cuomers）；,（4）为了发展而关心创新（Innovation-care for the development）；,（5）为了股东而关心效益（Profit-care for the stockholders）,10/98,什么是分析化学,分析化学是研究获取物质化学组成和结构信息方法学及相关理论与技术 科学。,分析化学是化学一个分支。,分析化学基础：化学基本理论和试验技术为基础，并吸收 物理、生物、统计、电子计算机、自动化等方面知识以充实其本身内容，从 而处理科学、技术所提出各种分析问题。,11/98,Analytical Chemistry is a science discipline that develops and applies methods,instruments and strategies to obtain information on the composition and nature of matter in space and time.,EECS DAC,12/98,分析化学主要研究问题,物质中含有哪些元素和（或）基团（定 性分析）；,每种成份数量或物质纯度怎样（定量分析）；,物质中 原子彼此怎样联结而成份子和在空间怎样排列（结构和立体分析）；,研究对象从单质到复杂混合物和大分子化合物，从无机物到有机物，从低分子量到高分子 量（如107 个原子质量单位）,样品能够是气态、液态和固态,称样质量能够是 1 00克以上或毫克以下,13/98,分析化学发展历程,分析化学三个促进,40-50年代材料科学发展-材料分析化学,60-70年代环境科学发展-环境分析化学,80-90年代生命科学发展-生命过程相关分析化学,与生命过程相关分析方法排名：,色谱（液相色谱HPLC，气相色谱GC，电泳色谱 CE）、质谱（包含色质联用LC-MS，GC-MS，MS-MS 等）、电化学分析、红外光谱分析,14/98,新世纪分析化学所面临任务,更高灵敏度，更低检出限,更加好选择性，更少基本干扰,更高准确度，更加好精密度,更高分析速度，更高自动化速度,更完善多元素同时检测能力,更完善可信形态分析,更小样品量要求而且实现微损或无损分析,原位，活体，实时分析,远程遥测，极端或特殊环境中分析,高分辨成象,15/98,分析化学主要,发展方向,生物分析,环境分析,过程分析,表面分析,大分子表征,化学图象,无损分析,单细胞分析,单分子单聚集体分析,教育，定性，传感器，固定化,接口,分离技术,仪器和计算机,联用技术,化学计量学,在线分析,原位分析,实时分析,活体分析,自动化，微型化,新原理，新技术，新仪器,16/98,分析化学前沿,分析化学目标和任务,提供分析对象分析数据，从分析数据中获取有用信息,分析化学特征,经过利用物理、化学、生物、电子等领域新结果建立表征测量新方法、新技术,分析化学基本要素,理论新、方法新、仪器新、样品新,17/98,分析化学已发展成为分析科学,吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽,分析方法十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化(real time)、原位化(in situ)，在体化(in vivo)、智能化信息化，高灵敏化，高选择性化，单原子化和单分子化,单分子光谱、单分子检测，搬运和调控技术受到重视,分离和分析方法连用，合成和分离方法连用，合成、分离和分析方法三连用,18/98,美国化学家专业分布,19/98,分析化学发展新变革,因为生命科学、环境科学、新材料等科学发展要求，和生物技术、信息科 学、计算机技术引入，使分析化学进入了一个新境界,如分析研究对象越来 越多地选择了DNA、蛋白质、手性药品和环境毒物等生命活性相关物质,分析研 究体系由简单体系转向复杂体系,分析研究层次已进入单细胞、单分子水平和立 体构象,分析研究区间已由主体延伸至表面、微区及形态,分析研究方法除发展 各类仪器分析伎俩外，开始较多地研究酶和免疫学等生物化学方法,20/98,生命科学向分析化学家提出课题,多肽、核酸、蛋白、多糖、寡糖等生物大分子分析（包含含量、组成、结构、状态等）,生物药品分析（基因药品质量控制、药品体内分布、药品代谢过程、药品代谢形态、药品药效等,超微量、超痕量生物活性物质分析（单细胞内神经传递物质、单细胞内物质等，到达10,-15G,在线临床分析和生物过程控制分析,21/98,分析化学发展趋势,深入提升分析化学方法灵敏度研究处理复杂体 系分离、富集及提升方法选择性扩展取得时空多维信息方法研究,开展形态 分析、表面分析及微环境分析生物大分子及生物活性物质表征与测定,非破坏性 检测、遥测及过程分析用于分析检测新原理提出及新型分析仪器研究本学科,22/98,我国近期分析化学学科发展方向,高选择性简便、准确、灵敏分子识别方法,痕量活性物质在体、原位、实 时分析；单分子与单原子检测分析,多元、多维联合分离分析及数据处理技术；复杂体系（包含环境体系、生物体系、复方中医药等）内主要化学物质采样、分离与检测,表面、微区、形态和结构分析研究以及化学成像芯片分析化学和 分析仪器微型化等,尤其 勉励研究领域原位、活体、瞬时、多维和动态分析复杂体系（包含环境体系、生物体系、复方中医药等）内主要化学物质采样、分离与分析新原理、新技 术基础研究。,23/98,分析化学热点,勉励面向生命科学、环境科学、新材料科学问题中相关分析化学问题,勉励将 数学和统计学、物理学、生物学、计算机科学、仪表电子学、信息科学、系统科 学等学科新概念、新成就引入分析化学方面研究,勉励和支持分析,检测新 原理、新方法和新技术探索研究,24/98,当代分析和经典分析对比,25/98,氯化钠偏振,硼电子云,红磷微米,砷化铗隧道扫描图,26/98,分析化学前沿领域之一-？,新灵感来自充满活力创造者，,新方法来自试验需求,27/98,新时期分析化学几个热门领域,纳米技术,半导体激光器,近红外光谱法,化学发光和电生化学发光分析法,仿生技术,生物芯片技术,光谱视网膜技术,28/98,分析化学前沿领域之一-光谱分析,原子光谱-（原子发射光谱、X射线荧光光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱）ICP技术使用 灵敏度高 PG级,分子光谱-UV-可见分光广光度 增稳、增敏、增溶、多元配合物、多组分,红外光谱分析 FT-IR 、LASER SOURCE CHEMOMETRIC METHODS、NEAR INFRAC、,化学发光分析和生物发光分析-生命科学、免疫学上应用,激光光谱与传统方法结合组成了高灵敏度检测仪器,29/98,仪器分析前沿之一-色谱技术,色谱技术在,仪器分析方面仍是发展主要关键技术之一,色谱技术包含：,气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、薄层色谱(TLC)、超临界流体色谱(SFC)以及诸如气相色谱质谱联用(GC-MS)、液相色谱质谱联用(LC-MS)等一类联用技术,意在表明,色谱技术和其它仪器分析技术一样是与时俱进，而且和,当代生命科学、环境科学和,医药科学相互促进,新理论出现,对于全部,色谱分析,科学技术领域有极大,促进作用,30/98,毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE),优点,：,操作简便，每次电泳分离后无须从板上刮去用过凝胶,简便进样及充液无须灵巧手工操作,采取密集阵列毛细管，可进行大规模DNA测序,31/98,毛细管电泳中各组分差速运动图示,分离度计算,CZE迁移时间计算,理论塔板数计算,32/98,阵列毛细管电泳四色平面聚焦荧光扫描系统,33/98,分析化学前沿领域之一-电化学分析,微电机伏安技术-电机微小、扫描速度快、可到达超微量检测,化学传感器-生物传感器、仿生生物传感,光谱电化学-在光谱和波谱方法与电化学分析方法结合,生物电分析化学-,34/98,酶传感器,组织传感器,微生物传感器,免疫传感器,场效应晶体管生物传感器,生物传感器分类,35/98,生物传感器,原理,含有生物效能分子识别（如酶，抗原和抗体，结合蛋白质，植物凝血素，激素受体）同时产生可供换能器灵敏地检测到物理化学改变信号，从而分析出对应物质,含有识别效能分子,生物功效物质固化,信号转换,电流型,电位型,36/98,酶传感器示意图,37/98,确定目标,探针设计,芯片优化,数据分析,数,据,库,查,询,公共,数据库,专用,数据库,基因芯片,数据库,杂交,检测,图象,生物分子信息管理,数据挖掘,数据可视化,图象,处理,基因芯片数据流动过程,38/98,仪器分析发展趋势,综合科学技术发觉和相关学科原理，创新新型分析仪器,依据科学研究和生产实践需要，建立新型分析方法,制订新质量控制标准,仪器分析发展总趋势-智能化、微型化、痕量超痕量、原位无损、快速在线,39/98,仪器创新主要性,仪器是认识世界工具,这是相对机器是改造世界工具而言，而改造世界是以认识世界为基础,认识世界有两个方面，一是探索自然规律，积累科学知识；二是对生产现场了解，用以指导生产,认识世界和改造世界同等主要，而且认识世界往往是改造世界先导，所以仪器与机器也同等主要，在一定条件下，仪器也是生产物质先导,历史上许多主要仪器科研结果经常会带来生产力水平飞跃,40/98,仪器创新作用和地位,先进科学仪器设备既是知识创新和技术创新前提，也是创新研究主体内容之一和创新成就主要表达形式,科学仪器创新是知识创新与技术创新组成部分,发展科学仪器设备应该视为国家战略,41/98,仪器创新在科研中作用,科学仪器是从事科学研究物质伎俩，科研之成败决定于探测试验方法和仪器,有些科研工作能够用现成商品仪器来完成，这时对仪器配置，能够认为是技术条件后勤工作,用仪器装备创新开发来处理科研和生产中关键问题，探索研究试验方法和仪器设备研制，科学技术是第一生产力，首先要靠科学仪器仪表去认识世界,42/98,仪器分析是信息源头技术,仪器分析是一个信息搜集过程，起着不可或缺信息源作用,仪器是信息时代信息获取处理传输链条中源头技术,没有仪器，就不能获取生产、科研、环境、社会等领域中全方位信息，进入信息时代将是不可能,信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成,测量技术则是关键和基础,43/98,科学仪器发展已成为国家战略,发达国家中科学仪器发展，已从自发状态转入到有意识、有目标政府行为上来,美、日、欧等发达国家早已制订各自发展战略并锁定目标，专门投入，以加速原创性仪器创造，转移(化)和产业化进程,发达国家凭借其先进科学研究水平，长久高技术贮备，广泛占领世界市场基础，强大经济与军事实力,44/98,当代科学对仪器分析发展要求,对,当代分析仪器需求,研制面向任务，基于新原理、新技术以及由新理念（仪器=D/A(A/D)+CPU+software）指导含有一流水平新型分析仪器,当今科学仪器技术最引人注目标发展是在生物、医学、材料、航天、环境保护、国防等直接关系到人类生存和发展很多领域中,45/98,仪器分析趋势,科学研究尺度深入到介观(纳米)和微观,能确定分析对象中元素、基团和含量,能回答原子价态、分子结构和聚集态、固体结晶形态、短寿命反应中间产物状态和生命化学物理进程中激发态,46/98,仪器分析趋势,能提供空间分析数据，且可作表面、内层和微区分析，甚至三维立体扫描分析和时间分辨数据,发展高分辨率、高选择性、高灵敏度活体动态研究技术、原位技术、非接触(无损)测定技术等成为趋势,发展超快时间分辨和超高空间分辨技术成为仪器发展新追求目标,47/98,仪器分析趋势,研究对象和过程，从静态转入动态,国际上正在大力发展集采样、样品处理(制作)、自动检测分析和结果输出于一身流程分析系统；发展现场和实时研究伎俩,48/98,仪器分析趋势,仪器研制和生产趋向智能化、微型化、集成化、芯片化、系统工程化,利用当代微制造技术(光、机、电)、纳米技术、计算机理论、仿生学原理、新材料等高新技术发展新型科学仪器己成为主流,微型全化学分析系统、微型试验室、生物芯片、芯片试验室等,49/98,仪器分析趋势,测试仪器网络化,仪器自动化，智能化水平提升，多台仪器联网已推广应用，虚拟仪器、三维多媒体等新技术开始实用化,Internet网，仪器用户之间可异地交换信息和浏览，厂商能直接与异地用户交流，能及时完成如仪器故障诊疗、指导用户维修或交换新仪器改进数据、软件升级等工作,仪器操作过程愈加简化，功效更换和扩张愈加方便,网络化测试系统(仪器)是今后测试技术发展必定,50/98,仪器分析新成就,Mass Sensors企业推出微型质谱仪，重不到2千克，可测质量数在1-200任何气体。其关键部件(包含离子源、质量分析器和检测器)价格不到500美元,微型化到达及至，就是所谓“Lab-on-a-chip”或“-TAS”(微型全分析系统),-TAS已成为学术界和工业界研究和开发重点,51/98,电化学发光法可用于各种体液(血清、血浆、全血、尿等)分析而不需作任何样品前处理,可作活体细胞中分子氧监测纳米光学传感器,用于制做多层芯片试验室膜门(分子门)技术,检出限可达10个病原体定量生物芯片试验室(带微流控系统),可作三维化学反应动力学研究FT-IR化学成像技术,各式各样磁珠富集分离技术,用于微流控系统和体内给药单孔膜,新型膜进样质谱法,仪器分析新成就,52/98,仪器分析新成就,蛋白质组学芯片,可大量生产并可获高深宽比微通道新型芯片试验室聚合物材料,新型扫描电化学显微镜,生物学芯片(biology-on-a-chip),lab-on-a-bead,新型单细胞分析方法,多模化学成像光谱仪,二维异光谱相关分析,开路(open-path)红外光谱法,炬内蒸发ICP进样系统,新型通用SPR化学和生物传感器,波加热GC炉技术,53/98,仪器分析新成就,离心逆流色谱法,液晶分析应用,微腔电极,过程分析用中辨率NMR谱仪,傅立叶变换离子盘旋共振质语法,红外腔衰荡光谱法,扫描微波显镜,双光子荧光成像,连续监测用膜萃取术,超光谱成像技术,集成红外成像显微镜,电注入分析,54/98,仪器分析新成就,微型FTIR系统,超快速GC,有机蒸气实时微分析系统,全基因组分析系统,用于疾病早期诊疗超灵敏溶液相单分子和单纳米粒子检测,一次性小管固相萃取,傅立叶变换微波谱仪,非水溶剂芯片验室,电化学调制波导干涉计,双脉冲激光诱导击穿光谱法,55/98,仪器分析新成就,用喷墨技术制生物芯片,基因传感器芯片,ppq水平分析技术,手持式FRIR仪,现场分析用道分光光度计,水中农药检测新技术,BOD连续监测仪,56/98,仪器研制地位,在诺贝尔物理和化学奖中大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新,电子显微镜,质谱技术,CT断层扫描仪,X射线物质结构分析仪,光学相村显微镜,扫描隧道显微镜,57/98,农产品与食品安全检测中分析技术,在世界人口急剧膨胀今天，合理使用农药能够提升粮食产量，但过量使用会造成严重环境污染，并造成许多遗传疾病,因为农药在食品中残留超标而造成中毒事件时有发生,在食品安全这个全球关注热点问题中，怎样快速、准确地检测农副产品中残留农药问题就成为了重中之重问题,58/98,食品中农药残留分析存在困难,样品基质背景复杂,前处理过程繁琐,需要花费较多时间,被测成份浓度较低,分析仪器定性能力受到限制、仪器检测灵敏度不够等一系列问题,怎样处理这些问题，满足当前越来越严格法规要求，是许多分析工作者研究方向,59/98,食品农药残留分析,样品净化-选择简练、有效样品处理方法，能够得到事半功倍效果,惯用样品制备方法包含：1.溶剂萃取法：2.柱层析法：3.SPE固相萃取法：4.SFC超临界流体色谱法：5.SPME无溶剂固相萃取法：,60/98,食品农药残留分析-,提升仪器检出能力,提升仪器检测有机农药能力方法包含,免疫法,HPLC法,GC选择性检测方法,多级质谱分析法等。,61/98,农药残留检测仪器进展,1.使用选择性气相色谱检测器,对含氯农药使用电子捕捉检测器（ECD）,对含硫、磷、氮农药使用脉冲式火焰光度检测器（PFPD）,对含氮、含磷农药使用氮磷检测器（TSD）,对含硫、含磷农药使用脉冲式火焰光度检测器（FPD）或火焰光度检测器。,62/98,2.使用衍生化方法方式,改进被测物挥发性能及色谱行为,提升检出限,但会将大量衍生化试剂带入色谱系统，加速色谱柱效降低过程。3.使用质谱仪对被测物进行定性分析,经过四极杆质谱仪选择离子检测（SIM）,离子阱技术选择离子储存技术（SIS）,对卤代化合物采取NCI技术、对低含量、背景干扰 严重难以定性分析化合物分子采取串联质谱（MS/MS）方式分析，能够取得很好检测效果。,农药残留检测仪器进展,63/98,分析新技术,串联质谱（MSMS）分析技术,尤其适合用于分析背景干扰严重、定性困难、样品组份含量很低情况,其主要特点是在提升分析能力基础上提供足够结构信息，用于结构定性,液相色谱-串联质谱技术发展，为分析判定难挥发、热不稳定化合物结构提供了非常有用数据。,近年来逐步被世界各国权威检测机构用于仲裁分析。,64/98,生物芯片技术,生物芯片是当代微加工技术和生物技术结晶,是含有一定生物功效微晶片结构,在生命科学仪器中最常见两种生物芯片，以及它们制作过程、检测方法、用途和发展前景,65/98,核磁共振分析技术,在过去50年中，核磁共振技术已经成为应用广泛一个分析测量工具,因为含有没有侵入、无破坏和测量信息丰富等很多优点，核磁共振技术对于生命科学研究工作者极具吸引力。,核磁共振技术已经渗透到生命科学领域多个学科分支，显示出了良好应用前景,66/98,荧光流式细胞分析技术,流式细胞术是一个对流动液体中排成单列细胞逐一进行检测技术，经过检测得到对应细胞光散射和荧光信号，进而测定细胞大小、形状、DNA、RNA、表面受体、酶活性、膜通透性和钙流量,在癌症和爱滋病研究、新药开发、干细胞和基因治疗、遗传学、家畜性别选择、农作物新品种开发等方面都有广泛应用。,67/98,荧光流式细胞分析技术,将该技术与近年发展起来荧光染料编码微球技术相结合，则成为一个能够与生物芯片技术相媲美多组分同时分析技术,采取微流控芯片技术和发光半导体量子点编码微球技术，深入改进了方法适用性，一些主要性能甚至超出了生物芯片技术，有望从研究试验室逐步进入临床试验室，最终进入病房和寻常百姓家，成为防病、诊疗和监护病人主要伎俩。,68/98,变温超高真空扫描探针显微镜,扫描隧道显微镜(STM)是一个能够在实空间观察到原子级分辨率图像试验仪器，且发展出许多衍生仪器，如原子力显微镜(AFM)、扫描近场光学显微镜(SNOM)等，统称为扫描探针显微镜(SPM),大多数STM是在室温条件下工作，不能实时观察样品随温度改变情况,新开发变温超高真空扫描探针显微镜(VT UHV SPM)，它包含STM和AFM两部分，能够在25K1100K之间对样品成像,69/98,三级四极杆串联质谱仪,现在伴随分析要求不停提升，一级质谱已经逐步不能满足使用要求，人们更多地把目光投向了多级串联质谱,年初，瓦里安企业成功地购进了著名质谱生产厂-美国Bear企业，开发出四极杆式1200L三级四极杆串联质谱仪，从而把台式串联质谱技术向前推进了一大步，使仪器价格降低了近二分之一，从而使瓦里安企业成为台式色质联用仪主要生产厂家,70/98,MS/MS用途,（1）复杂基体中微量待测物测定，采取MS/MS可轻松方便得得到必定结果,（2）待测物深入确认，如一级质谱图无法区分化合物分析,（3）同分异构体区分,71/98,MS/MS特点,2 配置了全部电离源,电子电离EI/正化学电离PCI/负化学电离NCI 如此多电离源确保了全部样品各种从简单常规分析到极其复杂研究级分析,3 可简单方便地实现LC/MS/MS到GC/MS/MS只需要配置一台LC和接口，就能够马上从高性能GC/MS/MS转换为另一套高性能LC/MS/MS,4 采取六极杆作前过滤，有效地提升了过滤效率，保护了真空系统,5 CP3800独一无二3通道同时分析功效,72/98,质谱在肽和蛋白分析中应用,质谱已成为肽和蛋白分析主要工具,主要归功于一些软电离技术应用,电喷雾(ESI),基体辅助激光解吸电离(MALDI),生物大分子多为极性、难挥发化合物，不易气化，用传统质谱无法测定。但伴随新离子化技术广泛应用，现已能高效地电离一些完整或片断大分子生物聚合物，从而进行质谱测定。,73/98,基体辅助激光解吸电离(MALDI),以有紫外吸收小分子晶体为基体，将待测物与基体相结合，可检测带电生物分子离子,在所采取激光波长下，基体对激光有较强吸收，而待测物对激光只有弱吸收,当激光打在基体晶体时，聚集能量加热晶体，快速加热造成基体晶体升华而将非挥发性待测物释放到气相中。基体在待测物离子化过程中还起着质子化或去质子化试剂作用,基体引进激光解吸技术前，只有低分子量化合物能被完整引入气相；对于高分子量化合物，则无法处理其气化问题。基体加入使除待测物基体外分子间相互作用降低，降低了解吸能，处理了大分子气化问题。,74/98,新型质谱在肽和蛋白分析中应用-,测序,质谱已成为对小量肽和蛋白进行测序有效工具。,蛋白梯形测序,(protein laddersequencing),原理,使用少许链终止剂，进行快速分步降解，在人为控制下产生一系列肽段，其中每个肽段于下一个之间只相差一个残基；,用,MALDI-TOF(,飞行时间,)-MS,读出肽段信息。用此方法可在磷酸肽中定位磷酸丝氨酸残基。,75/98,用,HCl,将肽部分水解后用,MALDI-TOF MS,分析，可快速取得与序列相关肽图,合成肽在,110,用,3 mol,.,L,-1,HCl,处理,5 min,后，氨基酸从,C-,端和,/,或,N-,端释放出，其量足够用于验证肽指认过程,-20,时将多肽置全氟酰基酸酐中,30,60 min,，使分子从,C-,端次序发生化学降解。测量,C-,端被截断产物混合物,FABMS,后，只需计算分子离子间质量差，就可测出,C-,端序列,用,LC/ESI-MS,时，用新,Edman,试剂，可将检出限降至,nmol,范围,用此法可对,HPLC,洗脱出,40S,人体核糖体亚单元中全部蛋白进行判定,新型质谱在肽和蛋白分析中应用-,测序,76/98,细胞和病毒分析,对单细胞进行直接化学分析越来越受重视,用毛细管电泳,/,电喷雾离子化傅立叶变换离子盘旋共振质谱法,(CE/ESI-FTICR),分析直接从一个小完整活细胞群,(5,10,个,),中得到蛋白是可行。,选人体红细胞作模型体系，从,10,个人体红细胞,(4.5 mol Hb),中得到血红蛋白,(Hb),r-,和,r-,链高分辨率质谱,(,平均分辨率,45 000),此谱图是在线取得,用,CE/MS,分析判定混合物中生物分子，用付立叶变换质谱仪,(FT-MS),研究了,8,29 ku,蛋白，进样量为,10,-18,mol,，分辨率约,60 000,，分子量误差小于,1 u,用从人体血液中粗略分离样品，测出碳酸酐酶分子量为,28 780.6 u(,计算值,28 780.4 u),，只占单个血红细胞总蛋白质质量,1%,77/98,质谱分析展望,用,MALDI-TOF MS,经过与已经有参考谱图比较或与已知细菌培养液进行共同分析而对整个细菌进行判定,用,IR/MALDI-TOF MS,分析冻干蛋白、风干蛋白溶液或分子量小于,30 ku,蛋白晶体时，没有添加其它基体而取得成功,质谱已成为肽和蛋白分析主要工具，因为,ESI,和,MALDI,等软电离技术应用，可快速、准确地测定生物大分子。因为它本身优势，相信它在肽和蛋白研究中会发挥更大作用。,78/98,分析技术进展-热分析进展,热分析领域新仪器和方法发展趋势是新技术进步，应用领域延伸,样品重量降低，扩散和渗透到生产线，使用计算机和机器入,在DSC，DTA领域一个进展是调制式示差扫描量热仪、热分析仪，它在传统DSC线性加热或冷却基础上叠加了一个正弦温度加热速率，再利用傅里叶转换不停地对调幅热流进行计算，从而得到比传统DSC更多信息，如总热流、调幅热流、可逆热流、不可逆热流及热容,含有高灵敏度和高分辨率，填补丁传统DSC不能同时具备高灵敏度和高分辨率不足,79/98,热分析进展,热分析仪与其它仪器专长和功效相结合，实现联用分析，扩大分析内容，是当代热分析仪发展一个趋势,热重分析仪与近红外分析仪，色谱仪，质谱仪联用等。另外值得一提是同时联用技术,在程序控温下，对同一试样同时采取两种或各种分析技术进行分析，近期发展有紫外-可见光示差扫描热卡量热仪(DPC)、微调制热分析仪及微热机械仪等。微调制热分析仪、微热机械是原子力显微镜与微量调制热分析及热机械分析技术相结合结果,80/98,热分析进展,将传统AFM探针用极微小热电阻取代，同时用于加热及温度测量，以AFM分析显示材料形貌、对应位置热传导及热扩散区域分布和物理性质改变,显微镜分析与热分析、热机械分析相结合为其在诸如材料科学、制药学、催化剂、薄膜、电子成份、法医科学及生物体系等领域应用及研究提供了有力伎俩,81/98,热分析进展,动力学量热法是基于温度调制方法和绝热方法发展起来，能够得到动力学热容数据,动力学量热仪已被用于过冷液体慢弛豫研究。自由模式动力学研究方法用于DSC研究中，提供了一个可靠数学表示式来描述化学反应,滴定量热仪被主要应用于四个主题研究：(1)水溶液中配对焓和溶质-溶质相互作用参数；(2)离子表面活性剂形成胶束解体；(3)蛋白-配体相互作用；(4)高分子吸附剂上被吸附物吸附,滴定量热还被用于一些反应热测定,82/98,热分析方法应用-,在 材料，化工和炸药推进剂研究中应用,DSC被用于研究无机玻璃结构松弛过程,金属氧化物和玻璃热力学和化学结构以及多孔材料相转变,材料防火性测试及气体性质研究，DSC非常适合热硬化性粉末涂料性质测定，二者被认为是完美搭配,热分析方法还被用于黑色物质(碳、焦碳和活性炭)分析,研究有机添加剂对水泥水合特征改变,热分析方法是研究高能材料尤其是推进剂稳定性最主要最有前途工具之一，被用于推进剂反应性、反应机理、储存时间以及炸药安全性等研究,83/98,热分析方法应用-,有机化学,不一样构型己二醇乙酰化反应量热研究,有机随机网状物中向列型相到各向同性相转变,利用热分析方法能够测定反应生成焓、活化能以及晶格能、张力能等热力学数据,由DSC曲线测定有机反应活化能,热分析仪被用于合成条件控制。,热分析方法还被用于新合成产物表征,以及多组份有机物质纯度测定,84/98,热分析方法应用-,高分子聚合物,在高分子领域，DSC、DTA已成为表征合成高分子常规伎俩,用于高分子性质研究，如聚酯热力学、高分子填充物和有机酸相互作用、富有稀土化合物高分子性质、氧化诱导时间、细菌共聚多酯性质、工业乳剂聚合及聚合物上一些无机和有机离子离子交换热化学,利用光差示扫描量热计还能够检测高分子聚合效率,85/98,热分析方法应用-,物理化学,量热技术，尤其是浸入和流体吸附量热法，气体吸附微量量热法在表面化学领域有着广泛应用,用于评价不一样碳材料化学性质(表面性质、亲水/疏水性、酸/碱性)和物理性质(表面积、孔径分布等),研究金属纤维，真空蒸发膜和单晶吸附性质,基于PEO，LiI和高表面无机氧化物复合固态电解液热性质,用于超声试验,薄膜反应热力学和动力学,86/98,热分析方法应用-,物理化学,表面活性剂在固液界面吸附和热力学,无机阴离子交换萃取和吸附反应热,荷电金属氧化物/电解液界面离子吸附热效应,混合物界面测定,有机液体热可逆性凝胶化结构研究,DSC是研究固体热性质最惯用直接测定方法,广泛用于计算无定性材料结晶过程动力学参数,玻璃态结晶氰基金刚烷亚稳态,无定型材料低温性质,液晶高压性质以及热容测定,由扫描和控压扫描量热仪可测定有机液体和聚合物在宽压力和温度范围内热物理性质,热分析方法还是研究相平衡及相图有力工具,87/98,热分析方法应用-,生物化学,热分析法在生物化学领域得到了广泛应用,热分析法被用于研究模型DNA三联体和四联体稳定性和结构及其与小配体相互作用,脂双分子层斜中间相相转变,测定胰岛素敏感性,抗体分子剖析,药品-DNA相互作,肽和磷脂双分子膜相互作用,淀粉酶和相关酶DSC,蛋白质稳定性热力学,肌球蛋白和微丝蛋白DSC研究,及酵母生长抑制研究,88/98,热分析方法应用-,制药、食品营养及环境保护,制药领域使用DSC、TGA及TM(热显微镜)进行药品多形性和热分析,药品定量控制和多形系统描述,制药技术中液晶系统分析,热带植物生产淀粉物理性质和分子特点,食物中蛋质、糖、脂等大分子DSC研究,在环境保护领域进行了铬对土壤中有机物质生物降解影响量热分析,利用热分析结合萃取和重液分离部分确定了空气悬浮微粒中碳元素和可溶、难溶有机物总量,89/98,Fig 1.Structure and principles of electronic biochip.Left:elevation map；Middle：side elevation map；Right：principles of its function.,90/98,分析化学进展,-,化学发光免疫分析技术原理,：,化学发光是在常温下由化学反应产生光发射。化学发光是一个多步骤过程，其机制为一些化合物（发光剂或发光底物）能够利用一个化学反应产生能量使其产物分子或反应中间态分子上升至电子激态。当此产物分子或中间态分子衰退至基态时，以发射光子形式释放能量（即发光）。,91/98,化学发光发底物介绍:,对于利用酶产生化学发光信号系统，惯用发光试剂为氨基苯二酰肼类（主要是鲁米诺和异鲁米诺衍生物）和吖啶酯类。,反应原理图：,92/98,93/98,化学发光底物突出优点,:,1、,发光效率高，能满足免疫分析对灵敏度要求；2、稳定性好，不受抗原、抗体及各种介质、pH值等影响；3、发光条件温和，本身和发光反应反抗体、抗原以及酶等活性无破坏作用；4、无毒害，对人体和环境无毒副作用和有害污染，分子小且结构简单。,94/98,5、,最高检测灵敏度6、适合用于检测各种分子量物质7、稳定发光底物8、检测结果稳定，重复性好9、检测线性范围宽10、不需要特殊发光底物-抗原/抗体连接物11、方便，轻易使用12、可应用各种分析模式(夹心，竟争，抗体检测等),95/98,化学发光技术优势,：1、化学发光成本低于时间分辨荧光免疫分析。2、化学发光比时间分辨荧光免疫试剂盒更稳定 3、化学发光免疫分析试剂盒对对测试环境条件要求低。,96/98,化学发光免疫分析仪 实力强劲,：,高度敏感，极限达10-1710-19M/L,远高于RIA、EIA，与TRFIA相当，但比TRFIA廉价。,特异性强,重复性好C.V.5%,测定范围宽，可达7个数量级。,试剂稳定性好，无污染。,97/98,分析化学史于 Robert Boyle（1661），最早可追溯到亚里士多德对论证三段论法,二十世纪发展快速，历经三次重大变革，当前在人类科学发展中起着举足轻重作用,新世纪分析化学广泛采取各种当代分析伎俩，对物质作尽可能纵深分析，物理，数学，化学和生物学中基础，新发觉，新概念，和新方法大量向分析化学渗透，电子，激光，和计算机技术兴起和发展，不但强化和改进了原有仪器性能，而且推出很多新分析测试装置，为科学研究和生产实际提供更多更新和更全方面信息，,新技术，新材料，和前沿科学发展以及社会发展需要。又向分析化学家提出许多新课题,。,分析化学展望,98/98,