分析化学基础与应用综述2025

摘要

作为分析化学特刊“分析化学2025基础与应用评论”的一部分发表。从样品采集后的非原位分析到原位分析、操作分析或不进行样品预处理的床边分析，分析化学的应用场景越来越受到关注和需求。我们的年度特刊《分析化学基础与应用评论》对选定的主题提供权威的批判性评论，包括文献中的亮点和当前的发展趋势，以及该主题的局限性、挑战和未来趋势。今年的问题包括39篇评论，涵盖了广泛的主题，包括液相色谱，微流体，质谱，核磁共振，振动光谱，电化学方法，显微成像方法和现实生活中的应用。样品制备是分析化学的关键步骤，从根本上影响分析测量的准确性、精密度和灵敏度。Guillarme等人回顾了当前和新兴趋势的液相色谱在制药行业从自动筛选到方法开发策略。Gionfriddo等人专注于环境、生物医学、良好安全、过程监控和质量控制应用中针阱装置的最新进展。此外，本特刊还有6篇关于微流体技术的综述，包括基于微流体技术的分离体液中罕见肿瘤细胞的策略（Tang等人），用于肿瘤检测的微流体细胞外囊泡（EV）分离/分析（Xu等人），用于EV纯化/检测的粘弹性/惯性流策略（Zhong等人），用于内源性和外源性生物标志物分析的微流体液体活检（Liu等人），用于操作，分选，生物单分子的光学定位（Meller等人），以及用于细胞和EV分离以及药物和基因传递的声流体技术的进步（Li等人）。在所有的光谱中，质谱（MS）和核磁共振（NMR）光谱具有核心和不可或缺的作用。本期包括6篇关于质谱的综述，包括质谱成像用于空间化学定位（Heeren等人）、微型质谱的仪器和应用（Ouyang等人）、基于质谱的自下而上蛋白质组学（Meyer等人）、高通量单细胞蛋白质组学（Kelly等人）、单探针单细胞质谱（Yang等人）、用于高级脂质组学的质谱/质谱（Xia等人）和原位差分电化学质谱（Spurgeon等人）。本期还包括2篇关于核磁共振的综述，包括各种形式的超极化及其在体内和原位代谢物研究中的应用（Liu et al.）和核磁共振在塑料化学成分分析中的应用（Zhou et al.）。振动光谱技术由于其指纹识别能力而变得越来越重要。本期特刊包括对该主题的4篇综述，包括中红外传感仪器和应用（Mizaikoff等人），衰减全反射傅里叶变换红外光谱的微结构内部反射（Burgess等人），电化学界面水的表征（Jiang等人），以及生物医学应用中的人工智能驱动的表面增强拉曼光谱（SERS） （Ye等人）。眼见为实，提高成像分辨率和成像速度是化学成像的关键。Chen等人对计算超分辨率的原理和生物学应用进行了深入的解释，计算超分辨率在不修改显微镜硬件的情况下通过计算过程提高图像分辨率。Pang等人专注于量子点在定量分析、单粒子跟踪和体内生物成像领域的最新进展。Caldona等人重点介绍了开尔文探针力显微镜的原理和方法发展及其在聚合物涂层和腐蚀机制中的应用。Rodríguez-López等人提供了扫描电化学显微镜探索现代材料和生物界面的各种能力的现代视角。这期包含4篇关于电化学传感的综述，包括用于电子化学和电化学检测的导电框架材料（Mirica等）、信号增强、生物受体锚定、电化学传感器的微流控集成及其在神经退行性疾病诊断中的应用（李陈忠等）、基于核酸的玻璃纳米管及其在各种靶标中的应用（李辉等）、以及单分子水平的纳米孔蛋白质分析（孟等）。护理点检测（POCT）对于医学诊断至关重要，因为它可以在临床环境中使用小型便携式体外医疗设备进行病理检测。 POCT还将诊断从集中式医疗机构转移到个人家庭，以满足日益增长的个性化医疗需求。它已成为诊断行业中增长最快的部分，并在样本输入，结果输出的基础上显示出前景。Lee等人批判性地回顾了使用光学和电化学检测的基于结合的分析技术的最新进展，重点关注低含量分析和完全集成的微流体和可穿戴设备等平台。De Ricco等人讨论了测定糖类含量的最常见和潜在的未来技术。Thevis等人总结了反兴奋剂分析迫在眉睫的挑战的最新进展，并将其与清洁运动员和反兴奋剂组织都面临的“新常态”联系起来。Baeumner等人回顾了商业结合和中和抗体测试以及新的替代中和测试，这些测试可以提高灵敏度和吞吐量，减少分析时间和成本，并实现多路复用。Wawrzkiewicz-Jałowiecka等综述了复杂液体环境样品中雌激素和孕激素的痕量分析方法，包括样品制备和分析物检测。Gai等人介绍了数字免疫分析的基本原理、离散化方法、定量方法和生物标志物检测。这一期综述包含2篇关于CRISPR-Cas系统的综述，这些系统已发展成为高度可编程和精确的核酸靶向平台，以及用于生物传感和生物成像应用的多功能工具包，包括工程CRISPR/Cas核糖核蛋白，以增强其敏感生物标志物检测和活细胞基因组DNA和RNA监测的功能能力（Nie等人）和CRISPR/Cas多路检测（Fu等人）。最后，Wang等人回顾了直接测量悬浮/捕获或在基底上的水溶液气溶胶颗粒的气-颗粒界面表面特性的进展，以了解气-颗粒界面的化学和物理演化。Anderson等人回顾了离子液体在化学分离、参考电极、离子选择电极等方面的应用，用于电化学传感、电荷反转和电离效率，以增强质谱中的信号，增强荧光和SERS响应。在许多评论中，人工智能、机器学习和/或自动化/高通量技术的不同方面都被纳入了研究。我们相信这反映了分析化学和化学测量科学的未来方向。这篇文章尚未被其他出版物引用。