实验室现有固定成员16人,其中,研究员2人,副研究员4人,高级工程师2人。固定人员中具有博士学位12人;泰山学者特聘专家1人,泰山学者青年专家1人。实验室现有流动人员29人,其中,客座人员3人,硕士研究生26人。
主要仪器设备及平台条件:
实验室配备气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪、气相色谱-质谱联用仪、气相色谱仪、液相色谱-四极杆飞行时间质谱仪、液相色谱-串联四极杆线性离子阱质谱仪、高效液相色谱仪等,满足痕量有机化合物的定性及定量分析。
主要研究方向:
(一)环境分析与污染控制;
(二)食品安全与质量控制;
(三)药物分析科研与技术开发
主要研究成果:
(一)环境分析与污染控制
① 前处理技术与器件
研制了一系列功能化多孔纳米材料,开发了基于新型固定相的萃取关键器件及装置,建立了环境介质中新污染物的高灵敏度分析方法;开发了基于绿色离子液体的分散微萃取技术,从源头和过程替代有毒试剂,减少了污染,构建了环境污染物微萃取技术体系;建立了多指标同步快速提取-净化色谱质谱联用技术,实现了覆盖大气颗粒物、土壤、水及生物体等介质中污染物的批量在线处理与分析。
研究成果:建立山东省新型有机污染物检测研发公共服务基地,成为区域内最全面的新污染物分析平台;支撑单位入选国家大气重污染成因与治理攻关实验室;在Chem. Eng. J., J. Hazard. Mater.和Trend. Anal. Chem.等国际刊物上发表SCI论文100多篇,授权国家发明专利15项。相关研究成果以第一单位获山东省科技进步一等奖1项,山东省高等学校优秀科研成果奖二等奖1项,中国分析测试学会(CAIA)一等奖2项。
② 标准品研制与技术标准
利用逆合成分析技术,建立了系列具有自主知识产权的新增POPs单体合成方法,合成出14种POPs单体标准物质(纯度>98.5 %),对配置标准溶液的均匀性,稳定性及不确定度进行了评估。结果表明研制的新增POPs标准物质溶液具有良好的均匀性、稳定性,标准值与配置值无显著性差异,各项指标均达到国际同类标准物质溶液的先进水平。
在国内首次开展了溴系阻燃剂标准品的研制工作,建立多溴联苯醚的合成方法,解决了溴系阻燃剂单体难合成的技术难题;制备方法所需设备简单,反应时间短,安全性高。
③ 吸附与催化降解
研制了功能化层状双金属氢氧化物等材料,研究了其对新污染物的吸附-脱附行为,提出了表面组分活度模型,消除了吸附剂浓度效应影响,揭示了固-液界面吸附剂浓度效应,为吸附技术在废水处理和土壤修复工程中的应用设计提供基础依据。
研制了系列钴氮共修饰碳材料及层状双金属氢氧化物材料,通过硫酸根自由基为基础的高级氧化技术,实现了对不同种类PPCPs等新污染物的高效催化降解与转化,揭示了催化机理及转化机制。
研究成果:相关成果发表在Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment、Separation and Purification Technology等国际期刊。
(二)食品安全与质量控制
① 风险因子检测技术
开发了一系列适用于食品样品前处理的微纳尺度功能材料,包括分子印迹类、有机骨架类、石墨烯类、温度/pH双敏感类、生物炭质材料等,并通过对材料界面调控修饰,提高了固定相吸附选择性、耐受性以及适用性,为食品样品前处理技术提供了新型固定相。
通过功能材料耦联到微型固相萃取阵列,将微纳升体积样品前处理阵列与直接质谱分析集成,研制出基于微型阵列的高通量纳升喷雾分析离子源,降低原位质谱分析的基质效应,提高分析的灵敏度,推动食品质谱分析技术向绿色和实时检测发展。
研究成果:相关成果发表在J. Agr. Food Chem., ACS Appl. Mater. Interfaces, Food Chem.和Trend. Anal. Chem.等。授权国家发明专利5项,获得中国分析测试协会科学技术奖一等奖2项。
② 食品全链条风险判别:质谱+人工智能
通过模拟牛奶热加工过程,结合机器学习和深度学习等人工智能技术,建立了基于肽组、风味组和寡糖组的热加工过程判别技术,通过挖掘不同热负荷液态奶的全谱离子信息,捕获了反映热处理程度内源性物质,该技术可用于食品热加工过程规范性判别。
通过模拟生鲜肉流通环节温度不连续控制过程,采用质谱多种离子化方法,对新鲜和冻融肉进行质谱分析,建立了多源离子信息降维融合-机器学习技术,实现了流通环节反复冻融过程准确鉴定,该技术可用于生鲜食品冷链温度控制不规范过程的判别。
通过建立多类型批量食品样品中污染物的高通量分析方法,对采集的商超和网络平台终端销售食品中多种残留以及新污染物进行检测,短期、长期和累积摄入风险评估,为食品安全保障及食品安全相关标准的建立提供基础信息。
研究成果:为食品安全“被动追溯”到“主动识别”提供了技术手段;相关成果发表在Food Control, Journal Of Agricultural And Food Chemistry, Chemosphere, Journal of Food Science,食品安全质量检测学报等。授权国家发明专利2项。
③ 食品可视化分析:成像信号增强技术
质谱成像基质负载装置:质谱成像技术空间分辨率受切片表面基质结晶所形成的晶粒尺寸的影响。控制晶粒的尺寸对于基质辅助激光解析质谱成像技术空间分辨率性能的提升至关重要。研制了凝华温度可控和喷雾-升华协同基质负载仪,装置具有温度可控、操作简单等优势,为高空间分辨率质谱成像基质负载提供了新的技术手段,并获得植物和动物组织切片外源和内源性物质离子的高质量分布图像,为食品中有害污染物的成像研究提供了技术手段。
可视化信号增强方法开发:(i)制备了功能化氮化硼等系列无机纳米基质,具有良好“光-热”转换的效率,克服了传统有机基质在分析小分子时存在的干扰问题,并显著提升了分析的灵敏度;(ii)开发了单像素-前处理-质谱成像技术,证实了像素微区域内成分的离子抑制效应显著影响信号强度;该技术可用于食品中低丰度及微量成分的精准定位,可实现食品中的农药及代谢物的可视化分析。
研究成果:开发了一套单相素成像-预处理装置,制备了<1um的基质颗粒,为高空间分辨率和高灵敏度质谱成像提供了技术手段;研究论文发表在Analytical chemistry, Microchimica Acta, Journal of American Society for Mass Spectrometry等期刊,授权专利2项,获得山东省高等学校优秀科研成果奖一等奖。
(三)药物分析科研与技术开发
药物分子结构识别:通过药物分子及类似物的软电离-碰撞裂解和电子-离子反应裂解等多模式裂解碎片离子,筛选了可标识“药物分子骨架”同类结构的裂解标志物;建立了基于裂解标志碎片的未知分子结构发掘技术,结合高分辨率质谱离子同位素精细结构,初步解决了未知“难制备”结构的识别难题。
基因毒性物质分析:开发了基于介质阻挡放电等原位质谱的药物有关物质快速分析技术;构建了涵盖烷基卤化物、芳香胺和磺酸脂等12类200余种基因毒性杂质分析方法系统;研制了基因毒性杂质微萃取技术新型固定相,实现了原料药物中基因毒性杂质的快速筛查和高灵敏度分析。
药代动力学研究:建立生物介质中候选药物的高灵敏分析技术,定量分析药物在生物体内吸收、分布、代谢及排泄规律,揭示药物在生物体内的动态变化特征,有助于了解药效或毒性产生及发展规律,提高用药的安全性及合理性,并为创新药物的评价提供科学依据。
研究成果:应用于山东省及周边区域内60余家制药企业的药物研发过程与产品质量控制,推动了区域内制药行业的发展;获得授权发明专利8项,软件著作权2项,在《药物分析杂志》、《Journal of Pharmaceutical Analysis》等期刊发表论文20余篇;获得中国产业学合作创新成果奖二等奖,山东省分析测试协会科学技术奖一等奖。
公益服务领域
食品分析:食品中农残、兽残及生物毒素等有机危害物定性定量分析;
环境分析:环境中挥发、半挥发有机污染物、内分泌干扰物、抗生素等污染物的定性定量分析;
药物分析:天然药物、化学成分分析,药物遗传毒性杂质快速筛查及定量分析,药物代谢动力学研究;
微量物证:有机毒物、毒品等分析