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我院发表展望论文提出基于化学/生物传感器的新型效应导向分析技术
2022年11月20日 15:48 返回列表

20221119日,我院在高水平国际学术期刊Trends in Analytical Chemistry上发表题为Chemo/biosensors towards effect-directed analysis: An overview of current status and future development的展望文章,提出基于化学/生物传感器的新型效应导向分析技术。文章第一作者为我院李敏杰副教授。

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第一作者:李敏杰

通讯作者:郭良宏

DOIdoi.org/10.1016/j.trac.2022.116824

要点

1)开发具备环境污染现场快速检测能力的效应导向分析技术的必要性

2)适用于环境快速检测的毒性效应测试和化学物质测定的传感技术述评

3)基于化学/生物传感器的新型效应导向分析技术的展望

主要内容

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1 基于化学/生物传感器的新型效应导向分析技术 (SensorEDA) 示意图

迄今为止,在对环境污染的监测和评估工作中,普遍存在的难题是:由于环境污染的复杂性和持续性,对含有海量污染物和未知毒性污染物的环境样品进行危害评估时往往涉及一系列的系统性工作,即污染物的分离、分析、鉴定及毒性效应评估,工作量大,缺乏标准品,周期长,成本高,难于实现现场和快速检测。而从技术角度分析,现有的各种分析技术存在各种各样的短板和局限性,包括现在用于环境研究的效应导向分析技术(effect-directed analysisEDA)。EDA是一种将化学分析和毒性测试相结合的重要分析技术,该技术在化学分析前先通过毒性测试对环境样品进行初筛分离出含毒性物质馏分,能够实现复杂环境样品中有毒物质的高效识别与鉴定,大幅节省分析时间和成本。然而,目前EDA技术的实施方案中普遍采用细胞毒性测试方法和大型仪器化学分析方法,存在不适合现场快速检测的局限。

与细胞测试和大型分析仪器比较,化学/生物传感器具备响应快、成本低、操作简单、仪器便于携带等优势,非常适合现场快速监测。纵观目前用于环境监测的传感器,可分为毒性效应测试和化学物质测定这两类传感器。毒性效应测试传感器以特定的毒性效应标志物如DNA损伤产物、构象改变的激素受体和活性受抑制的酶分子等作为检测对象,实现样品整体的毒性效应评估;而化学物质测定传感器则以具体的化学物质比如某个重金属、多环芳烃、农药为检测对象,利用特异性识别元件进行化学物质的测定。

综上,为了充分发挥EDA技术的优势,改善它存在的短板,并基于化学/生物传感器的研究现状,论文提出未来研究中可采用毒性效应测试传感器和化学物质测定传感器分别替代现有EDA技术中的细胞测试和大型仪器分析方法,整合形成一个基于传感器的新型EDA技术(简称SensorEDA),用于环境污染的监测与评估。由于引进传感器替代方法,SensorEDA技术既能保持复杂样品中有害污染物高效识别的优势,又使得环境样品的现场、快速检测成为可能,进一步节约了环境保护的时间和成本。作为一个高度前瞻性技术,SensorEDA的提出为环境污染危害评估的研究提供了一个未来发展趋势和非常振奋的可能性。

作者简介

第一作者:李敏杰,博士,副教授,硕士生导师,中国计量大学质量与安全工程学院环境工程专业、中国计量大学环境与健康科学研究院教师。2009年获得日本东北大学理学博士学位。先后在中国科学院生态环境研究中心(2011-2013)、北京大学(2013-2015)完成两站博士后研究工作。曾任齐齐哈尔大学讲师、副教授,中国科学院过程工程研究所副研究员等职。201811月调入中国计量大学任副教授至今。主要从事环境内分泌干扰物的生物传感识别,环境污染物的内分泌干扰效应与毒理学机制,药品和个人护理品污染物的识别与控制,水解析氢纳米催化材料的制备与应用等方面的基础研究工作。在JACSESTACS sensorsGreen ChemistryScience of the Total Environment等期刊发表论文30余篇。作为课题负责人主持了科技部重点研发计划子课题、国家自然科学基金委面上及青年基金项目,作为主要参与人承担浙江省重点研发计划项目、国家自然科学基金委面上及青年基金项目等,承担科研项目10余项。联系邮箱:mjli@cjlu.edu.cn

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通讯作者:郭良宏,博士,二级研究员,博士生导师,中国计量大学环境与健康科学研究院院长,中国计量大学质量与安全工程学院环境工程专业教师。国家基金委杰出青年基金获得者,国家科技部重大科学研究计划首席科学家,英国皇家化学会Fellow。曾任环境化学与生态毒理学国家重点实验室副主任,中国科学院生态环境研究中心研究员,《环境化学》主编,英国皇家化学会期刊Environmental Science: Processes and Impacts副主编,中国毒理学会分析毒理专业委员会常务委员,中国化学会环境化学专业委员会委员,中国环境科学学会环境医学与健康分会委员,中国仪器仪表学会分析仪器分会电化学分析专业委员会委员。研究方向为环境毒理学与环境健康,主要包括持久性有机污染物、大气颗粒物、环境纳米材料等典型和新污染物的毒性作用机制及其快速筛查方法。联系邮箱:LHGuo@cjlu.edu.cn


文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993622003077?dgcid=coauthor



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