三维荧光化学多维校正方法研究新进展 - 分析化学.pdf

第43卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 特约来稿 第11期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2015年11月 ChineseJournal of Analytical Chemistry 1629~1637 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.150550 三维荧光化学多维校正方法研究新进展 * 吴海龙 摇 李 勇摇 康 超摇 俞汝勤 (湖南大学化学化工学院,化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙410082) 摘摇 要摇 荧光分析是分析科学领域广泛应用的高灵敏度的技术。 但常面临单组分测定难以避开干扰、多组分 测定困于光谱重叠的难题。 化学计量学多维校正方法具有很好的“数学分离分析冶功能,通过“数学分离冶代 替或增强“化学或物理分离冶。 三维荧光技术结合化学计量学多维校正方法具有独特的“二阶优势冶,即使有 未校正光谱干扰共存,亦能对复杂体系中多组分目标物进行直接、快速、同时、精准的定量分析。 目前,该类分 析策略正被越来越广泛地应用于医药、生物、食品、环境等领域的复杂测试对象中的多组分目标物的直接、快 速、同时定量分析。 关键词摇 三维荧光;多维校正;二阶校正;直接定量分析;化学计量学;综述 1摇 引摇 言 荧光分析技术灵敏度高,已成为当今分析科学领域的热门技术,得到广泛应用[1~4]。 但其检出限却 取决于被测试样品,而非单个的荧光体的光子统计噪声。 样品的荧光测量受到空白荧光和其它荧光发 光体的干扰。 物质荧光的宽带性使研究者难以通过选择激发波长和发射波长来减少干扰。 尽管荧光技 术具有高灵敏度,但其也常面临着单组分测定难以避开干扰,多组分测定困于光谱重叠的难题。 如何 利用荧光技术的激发光谱和发射光谱,解决一些科学领域的分析难题,例如利用激发发射矩阵荧光光谱 (即三维荧光光谱,图1),对存在未知干扰的复杂样品进行直接快速多组分同时定量分析,是研究者追 求的目标。 多年来,为达到有选择性的分析,研究者尝试利用各类物理及化学原理进行先分离后分析的 探索,获得了系列成功。 但代价也是不容忽视的,如费时、费料、耗精力等。 色谱是实施先分离后分析最 成功的分析技术。 而对于高灵敏度的荧光分析技术的应用,研究者多年来一直在努力尝试各种扬长避短 方法的研究。 随着科学技术的发展,已开发了许多分析仪器,以获取三维荧光光谱。 而相应发展的化学计 量学方法已具有较好的冶数学分离冶功能,可以“数学分离冶代替或增强“化学或物理分离冶。 化学计量学多 维校正与三维荧光分析技术相结合可以实现复杂体系感兴趣多组分的直接、快速、同时荧光定量分析以 及复杂体系化学动力学过程荧光近实时定量解析等。 这些方法具有快速、经济、高效、实时、“绿色冶等 优点,具有独特性,已引起众多分析研究者的关注[1~9] ,并取得了较大的进展。 本文将以三维荧光分析 技术为焦点,专题介绍化学计量学多维校正方法与该技术相结合的理论及应用研究新进展。 2摇 三维荧光结合多维校正方法的理论发展 2.1摇 多维校正方法 化学计量学是当代化学与分析化学的重要发展前沿[10~16]。 能容易地获得大量化学量测数据的现 代分析仪器的涌现,以及对这些化学量测数据进行适当处理,并从中最大限度地提取有用化学信息的需 要,是促进化学计量学发展的推动力[13,16]。 对于复杂的分析体系,避免费时且繁琐的分离手段,对感兴 趣各组分进行直接、快速选择性精准定量分析是一个重要的课题。 近三十年来,荧光方法在生命科学等 研究中得到越来越广泛的应用,亦表明了解决这一课题的重要性。 人们尝试利用化学计量学中的主成 分回归(PCR)、偏(部分)最小二乘回归(PLSR)、人工神经元网络(ANN)、卡尔曼滤波等方法进行多组 分同时测定,取得了一定的成功[14,15]。 只要样品中不存在未知的干扰物,即校正集包含了待测样品中 摇 2015鄄07鄄09 收稿;2015鄄09鄄24接受 本文系国家自然科学基金(Nos.21