研究称非靶向化学分析存在显著“盲区”,新模型用于预测可测化学空间

阿姆斯特丹大学Van 't Hoff分子科学研究所(HIMS)研究人员在《Analytical Chemistry》发表研究指出,尽管非靶向分析(NTA)被广泛用于环境化学物质筛查,但其实际可覆盖的化学空间远低于“非靶向”这一名称所暗示的范围,检测数据中存在大量不可见区域。

为量化这些空白,研究团队提出一套名为“可测特征预测”(Measurable Feature Prediction)的计算框架,旨在在样品上机检测之前,预先判断广阔化学空间中哪些区域在特定方法条件下可被测量。

该研究聚焦环境筛查中常用的液相色谱-电喷雾电离-高分辨质谱(LC–ESI–HRMS)。研究人员表示,电离效率、保留时间等物理与化学层面的限制,会显著压缩该方法在实际测量中能够“看见”的化学范围。环境建模与计算质谱研究组负责人Saer Samanipour称,结果显示可测范围“远比预期小得多”。

在方法实现上,研究由Samanipour的同事Lapo Renai在博士后期间完成。Renai基于LC–ESI–HRMS内标物的分析,构建了基于相似性的建模方法,将分子指纹与预测的保留指数及电离效率结合,用于估算特定方法条件下的化学覆盖范围。

研究称,该框架能够在注入任何实际样品之前,识别特定仪器与方法设置下“可见”的化学区域以及将持续不可见的区域。以LC–ESI–HRMS为例,单次测量中实际可分析的化学物质数量不足几千种。Samanipour表示,尽管这一数量看似可观,但相对于庞大的化学空间,仅约占0.01%。

研究人员据此提出,应采用正交方法,即引入互补的分析技术,并进一步绘制各类方法的“盲区”。Samanipour表示,需要明确每种方法无法覆盖的区域,因为这些区域可能对应未来人类与环境健康风险的关键问题。

Renai则表示,研究的主要结论在于,“全面”的非靶向分析并非真正全面。他指出,论文提出的“化学空间感知框架”可用于指导更有针对性的方法开发,从而降低暴露组学与环境筛查中由方法特异性带来的可测性不确定性。


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