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第1章 分析化学学科“十二五”发展战略报告1

1.1分析化学学科的战略地位1

1.2分析化学学科的发展规律和研究特点2

1.2.1分析化学的发展规律2

1.2.2分析化学研究的特点3

1.3近年来本学科领域的研究现状和研究动态5

1.3.1人才队伍5

1.3.2资助现状5

1.3.3研究现状6

1.3.4重要成果9

1.3.5推动学科发展和人才队伍建设、营造科研环境等方面的成绩20

1.3.6存在的问题21

1.4未来5年本学科领域的发展布局、优先领域及与其他学科交叉的重点方向21

1.4.1发展布局21

1.4.2优先领域22

1.4.3分析化学的重点方向23

1.4.4与其他学科交叉研究的重点方向24

1.5未来5年本学科领域发展的保障措施24

1.6未来5年本学科开展国际合作的需求和优先领域25

1.7其他问题25

第2章 色谱和毛细管电泳分析26

2.1引言26

2.2色谱研究进展概述31

2.2.1气相色谱（GC）31

2.2.2液相色谱（LC）33

2.2.3毛细管电泳（CE）36

2.3分离介质与色谱柱38

2.3.1 LC分离介质38

2.3.2 GC分离介质40

2.4多维色谱和多维CE技术41

2.4.1二维GC42

2.4.2二维LC43

2.4.3二维CE45

2.4.4其他多维色谱45

2.5样品前处理技术46

2.5.1引言46

2.5.2样品前处理方法49

2.5.3新型样品前处理分离介质52

2.5.4在线采样／分离分析联用技术54

2.6蛋白质组学分析55

2.6.1引言55

2.6.2蛋白质样品前处理55

2.6.3多维LC分离技术在规模化蛋白质组学鉴定中的应用57

2.6.4基于色谱分离为基础的定量蛋白质组学方法发展与应用59

2.6.5蛋白质组学中的数据处理60

2.7代谢组学分析中的色谱方法60

2.7.1引言60

2.7.2气相色谱法61

2.7.3液相色谱法62

2.7.4毛细管电泳法66

2.8脂质组学分析中的色谱方法67

2.8.1引言67

2.8.2一维分析技术67

2.8.3联用分析技术68

2.9色谱发展的挑战与展望70

参考文献71

第3章 微-纳尺度分离分析92

3.1概述92

3.2基础理论92

3.2.1理论方程93

3.2.2双电层作用94

3.2.3溶剂化、范德华力与静电力95

3.2.4无因次量95

3.2.5非线性电动现象96

3.3微流控装置97

3.3.1进样97

3.3.2芯片设计97

3.3.3芯片制备技术98

3.3.4检测与鉴定98

3.4应用概述99

3.4.1 DNA分析99

3.4.2蛋白质分析101

3.4.3细胞颗粒物分析101

3.4.4其他样品分析102

3.5挑战与展望102

参考文献102

第4章 电化学分析107

4.1引言107

4.2生物电分析化学108

4.2.1生物小分子分析108

4.2.2蛋白质分析109

4.2.3细胞分析110

4.2.4展望112

4.3新型纳米材料在电分析化学中的应用113

4.3.1纳米颗粒的应用113

4.3.2碳纳米管在电化学传感器中的应用117

4.3.3石墨烯在电化学传感器中的应用121

4.3.4结论和展望122

4.4电化学发光122

4.4.1电化学发光体系122

4.4.2分析应用123

4.4.3存在的问题及发展趋势125

4.5核酸的电分析化学125

4.5.1目标核酸序列及其变化的电化学分析方法126

4.5.2功能核酸分子识别的电化学分析方法129

4.5.3结论与展望130

4.6软界面电分析化学131

4.6.1近年来国内外的进展131

4.6.2存在的问题及发展趋势133

4.7电化学联用技术134

4.7.1微流控芯片与电化学检测联用技术134

4.7.2电化学与质谱联用技术研究135

4.7.3电化学与表面等离子体共振联用技术研究136

4.7.4电化学与拉曼光谱联用技术研究137

4.7.5结论和展望137

4.8电分析化学的挑战与展望137

参考文献139

第5章 光谱分析150

5.1原子光谱分析150

5.1.1原子光谱分析仪器的最新发展150

5.1.2原子光谱分析中的样品预处理技术156

5.1.3原子光（质）谱联用技术及其应用160

5.1.4金属组学164

5.2分子光谱分析166

5.2.1灵敏的分子光谱仪器与技术的研究进展166

5.2.2有机小分子荧光探针169

5.2.3荧光量子点探针178

5.2.4单分子和单细胞检测182

5.2.5光化学传感器185

5.2.6拉曼与红外光谱分析190

5.2.7化学发光与生物发光分析194

参考文献201

第6章 质谱分析221

6.1引言221

6.2气相离子化学研究进展223

6.2.1引言223

6.2.2有机分子化学转化的质谱研究223

6.2.3有机功能分子在电喷雾质谱中的裂解规律研究227

6.2.4展望229

6.3 LC-MS/MS在药物代谢和药物动力学中的应用进展229

6.3.1引言229

6.3.2药物动力学生物样品的定量分析229

6.3.3药物代谢产物的结构鉴定231

6.3.4进展与展望232

6.4 MALDI-TOF MS技术在蛋白质及多肽研究中的应用进展233

6.4.1引言233

6.4.2研究方法及技术进展233

6.4.3应用进展234

6.4.4展望239

6.5组学研究中的质谱分析新方法240

6.5.1质谱分析方法在代谢组学中的研究进展240

6.5.2蛋白质组学研究中的质谱分析新方法246

6.6无机和同位素质谱技术及其应用进展250

6.6.1引言250

6.6.2分析技术及其应用进展250

6.6.3测量标准研究进展253

6.6.4发展前景254

6.7质谱新技术的研究进展254

6.7.1质谱成像技术的现状与发展254

6.7.2电喷雾萃取电离技术259

6.7.3完整生物颗粒质谱分析新技术的进展262

参考文献267

第7章 核磁共振波谱分析278

7.1引言278

7.2 NMR方法学研究279

7.2.1硬件发展279

7.2.2多维NMR技术279

7.2.3 TROSY和CRINEPT280

7.2.4 RDC和PRE280

7.2.5快速多维NMR谱281

7.2.6异核直接检测技术282

7.2.7超极化增强灵敏度技术282

7.2.8展望282

7.3溶液蛋白质结构和动力学NMR研究283

7.3.1蛋白质溶液结构解析283

7.3.2蛋白质复合物的NMR研究287

7.3.3药物筛选288

7.3.4展望289

7.4膜蛋白的固体NMR研究291

7.5代谢组的NMR分析295

7.5.1代谢组学的研究对象295

7.5.2代谢组学研究方法296

7.5.3基于NMR的代谢组学的特点297

7.5.4代谢组学研究的广泛应用297

7.5.5前景、展望299

参考文献300

第8章 成像分析307

8.1成像分析基础307

8.2成像的发展与突破308

8.2.1突破衍射极限308

8.2.2突破检测灵敏度311

8.2.3高速成像313

8.3核素成像进展314

8.4 MRI进展315

8.5标记与示踪315

8.6表面成像317

8.6.1质谱成像317

8.6.2椭圆偏振光成像317

8.6.3表面等离子体共振成像318

8.7展望319

参考文献319

第9章 化学计量学324

9.1发展简述324

9.2化学模式识别326

9.3化学多维校正328

9.3.1零阶张量校正328

9.3.2一阶张量校正329

9.3.3二阶张量校正331

9.3.4三阶张量校正334

9.4若干创新性应用335

9.4.1生物医学领域336

9.4.2食品农产品质量分析339

9.4.3环境检测领域341

9.4.4过程分析化学342

9.4.5其他领域343

9.5展望344

9.5.1方法学创新344

9.5.2分析仪器研制345

9.5.3重视发展346

参考文献347

第10章 生命分析化学350

10.1引言350

10.1.1生命分析化学的定义350

10.1.2生命分析化学的沿革351

10.1.3生命分析化学的作用与意义352

10.2生物分子的分析化学353

10.2.1糖类分析353

10.2.2氨基酸与蛋白质分析354

10.2.3核酸与基因分析354

10.2.4激素分子的检测355

10.3信号放大技术355

10.3.1纳米信号放大355

10.3.2酶与模拟酶信号放大357

10.3.3生物分子学信号放大358

10.4基于特异性分子识别的生命分析360

10.4.1免疫分析360

10.4.2分子印迹分析362

10.4.3基因芯片分析363

10.4.4分子信标与分子识体的分析应用365

10.5活体与细胞分析化学367

10.5.1活体分析367

10.5.2细胞图像分析368

10.5.3细胞电化学分析371

10.5.4细胞表面蛋白质与糖基检测373

10.5.5胞内生物物质检测375

10.6生命分析化学新发展377

10.6.1核酸测序新策略377

10.6.2蛋白质组学的挑战与分析策略381

10.6.3代谢组学研究方法、生物信息学应用382

10.6.4 microRNA研究领域中的分析化学384

10.7展望386

参考文献387

第11章 药物分析401

11.1新药研究中的分析化学401

11.1.1分析化学在药物靶标鉴定中的作用401

11.1.2药物与靶点相互作用分析403

11.1.3药物高通量和超高通量筛选中的分析化学405

11.2药物质量控制407

11.2.1核酸类药物定量分析方法407

11.2.2生物药物分析408

11.2.3手性药物分析412

11.2.4纳米药物的质量控制414

11.2.5药物安全预警分析417

11.3药物代谢与药物动力学分析418

11.3.1生物体系中药物及代谢物分析418

11.3.2药物代谢组学研究的新策略展望421

11.4中药分析424

11.4.1药效成分筛选分析424

11.4.2多靶点生物效应分析426

11.4.3基于生物效应的中药质量控制分析427

11.4.4中药分析对中医理论现代诠释的作用429

参考文献431

第12章 环境分析化学442

12.1概述442

12.1.1环境分析化学的地位与作用442

12.1.2环境分析化学的研究特点442

12.1.3环境分析化学的重要研究方向443

12.2部分研究进展444

12.2.1大气POps被动采样技术444

12.2.2纳米材料在环境样品前处理中的应用448

12.2.3离子液体在环境分析中的应用453

12.2.4生物传感器在环境分析中的应用458

12.2.5 DNA损伤与甲基化分析467

12.3相关研究的发展趋势及展望470

12.3.1大气POPs被动采样技术470

12.3.2纳米材料在环境样品前处理中的应用471

12.3.3离子液体在环境分析中的应用472

12.3.4生物传感器在环境分析中的应用472

12.3.5 DNA损伤与甲基化分析472

参考文献473

第13章 纳米分析化学484

13.1概述484

13.2纳米组装与生物电化学传感485

13.2.1滴涂法485

13.2.2电化学沉积法486

13.2.3原位氧化还原法487

13.2.4自组装法488

13.2.5其他纳米组装方法489

13.3纳米探针与生物分子识别489

13.3.1荧光纳米探针490

13.3.2表面增强拉曼散射（SERS）光谱纳米探针491

13.3.3荧光／磁共振成像多功能纳米探针492

13.4纳米光学传感器493

13.4.1吸收型比色与可视化光学传感器494

13.4.2荧光纳米传感器495

13.4.3化学发光纳米传感器497

13.4.4表面增强拉曼散射传感器498

13.5微流控中的纳米分析499

13.5.1小分子检测499

13.5.2生物大分子检测500

13.5.3细胞分析技术502

13.6基于功能纳米材料的分离与富集方法504

13.6.1金属纳米材料504

13.6.2金属氧化物纳米材料505

13.6.3无机非金属纳米材料505

13.6.4高分子纳米材料506

13.6.5分子印迹纳米材料506

13.7纳米颗粒光散射分析方法507

13.7.1纳米光散射探针507

13.7.2纳米光散射探针的增强效应508

13.7.3单颗粒散射光谱分析509

13.8纳米基质辅助激光解吸附分析技术512

13.8.1碳纳米材料513

13.8.2多孔硅材料514

13.8.3磁性纳米材料514

13.8.4荧光纳米材料515

参考文献515

第14章 公共安全分析529

14.1食品安全分析529

14.1.1引言529

14.1.2食品安全分析的关键技术529

14.1.3食品安全监测与预警535

14.1.4食源性危害人群暴露评估与危险性分析535

14.1.5食品安全控制技术536

14.1.6结语与展望537

14.2毒物分析538

14.2.1引言538

14.2.2重要无机毒性物质分析技术的进展538

14.2.3有机类毒物的分析与检测541

14.2.4结语与展望544

14.3化学战剂的侦检现状与发展趋势544

14.3.1引言544

14.3.2 CWAs的现场侦检技术进展545

14.3.3 CWAs的实验室筛查鉴定技术548

14.3.4结语与展望552

14.4爆炸物分析553

14.4.1引言553

14.4.2 X射线、γ射线成像技术553

14.4.3核技术553

14.4.4离子迁移谱分析554

14.4.5电化学分析方法554

14.4.6光学分析方法555

14.4.7爆炸物的化学与生物传感检测558

14.4.8结语与展望561

参考文献561

第15章 分析科学仪器和装置568

15.1微型色谱研究进展568

15.1.1微型气相色谱568

15.1.2微型液相色谱576

15.1.3结论与展望577

15.2毛细管电泳与芯片电泳仪577

15.2.1便携式电泳仪577

15.2.2芯片电泳仪579

15.3微流控芯片仪器580

15.3.1耐高压高温芯片关键材料与加工技术580

15.3.2流体控制及驱动技术与器件581

15.3.3分析型微流控芯片系统582

15.3.4点阵微流控芯片系统584

15.3.5蛋白质结晶微流控芯片系统586

15.4样品前处理装置587

15.4.1固相微萃取装置587

15.4.2加速溶剂萃取装置589

15.4.3吹扫捕集装置590

15.5质谱仪器小型化592

15.5.1概述592

15.5.2质量分析器的小型化592

15.5.3真空系统的小型化596

15.5.4离子化597

15.5.5进样系统599

15.5.6总结599

参考文献599