《Food Bioscience》：Advances in bioanalytical techniques for toxicological applications: Emerging techniques, challenges, and future directions
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生物分析化学在毒理学中发挥关键作用，通过质谱、色谱、电子显微镜等技术检测化学暴露并关联健康效应，强调纳米材料分析、样本制备自动化及多组学整合。
摘要
生物分析化学已成为现代毒理学研究的重要组成部分，它提供了检测生物系统中化学物质暴露所需的灵敏度和精度。本文强调了生物分析技术在识别有毒物质、研究其在复杂生物环境中的行为以及将这些暴露与有害健康影响联系起来方面的关键作用。随着毒理学变得越来越具有预测性和机制性，质谱、色谱和电子显微镜等先进工具显著提高了环境、制药和法医领域中的毒代动力学和毒效学分析水平。
本文还介绍了当前的创新技术，如GC-MS、LC-MS以及其他联用技术，以及新兴工具，如质谱成像、微流控系统和基于人工智能的数据分析。文章强调了利用电子显微镜对纳米材料进行结构评估，以及利用振动光谱监测生化变化的方法。此外，还讨论了样品制备、自动化技术和多组学整合在增强风险评估和生物监测方面的作用。
展望未来，毒理学的未来在于跨学科合作。生物分析技术的持续发展，结合计算模型和系统生物学，将对于克服关键挑战和提高毒理学评估的准确性、从而更好地保护人类和环境健康至关重要。
章节摘录
本文撰写方法
为了编写这篇综述，我们在主要的科学数据库（包括PubMed、Scopus、Web of Science和Google Scholar）中进行了系统的文献调查。使用了诸如“生物分析化学”、“毒理学应用”、“毒理学中的质谱”、“色谱分析有毒物质”、“电子显微镜与纳米材料”、“质谱成像”、“毒理学中的微流控”和“基于人工智能的有毒物质检测”等关键词，并以不同的组合方式进行搜索。搜索范围涵盖了相关出版物。
毒理学中的分析技术
电子显微镜、质谱和振动光谱是毒理学中的基本分析技术，特别是在评估纳米材料（NMs）及其对生物系统的影响方面。借助电子显微镜（包括扫描电子显微镜SEM和透射电子显微镜TEM），可以在纳米尺度上详细观察纳米材料。研究人员可以利用这些方法研究颗粒的大小、形状和聚集情况。联用技术的进步
联用技术将分离方法（如色谱）与光谱检测工具结合在一起，形成了用于分析复杂样品的强大系统。多年来，这些技术的进步提高了灵敏度、准确性和多样性，使其在毒理学、天然产物研究和环境分析等领域变得不可或缺。GC-MS、LC-MS和CE-MS是最广泛使用的技术之一（Patel等人，2010年）。这些技术使得……样品制备工具与策略
在分析毒理学中，样品制备是一个关键步骤，它使研究人员能够从组织、血液和尿液等复杂生物样品中分离、纯化和浓缩目标分析物，同时去除不需要的成分。由于传统方法（如液-液萃取LLE和固相萃取SPE）的可靠性较高，因此经常被使用。尽管LLE过程可能较为繁琐且需要大量溶剂，但它适用于疏水性物质。毒理学研究中的综合方法
现代毒理学越来越依赖于综合策略，这些策略跨越不同学科以全面评估化学风险。这种方法结合了分析化学、暴露科学和毒理学数据，来评估污染物与生物系统的相互作用。例如，风险评估框架（如识别危害、分析剂量-反应关系、评估暴露情况和表征风险）整合了对污染物的分析测量（例如农药、重金属等）。生物分析化学中的新兴技术
生物分析化学领域正在快速发展，前沿技术提升了分析的精度、效率和实时分析能力。微流控、人工智能（AI）和新仪器的创新正在改变科学家研究生物样本的方式，从而实现更快的诊断、改进的药物开发以及更先进的环境监测。毒理学中生物分析方法的当前局限性
尽管近年来生物分析方法取得了显著进展，但图10所示，仍存在一些限制其有效性的挑战。其中一个持续存在的问题是样品制备的复杂性。血液、血浆和组织等生物样品的成分往往各不相同，制备这些样品进行分析需要高度定制的方案。这种变异性可能会影响结果的一致性和可靠性。结论
将生物分析化学整合到毒理学研究中，极大地提升了我们检测、量化并解释生物和环境系统中有毒物质行为的能力。借助质谱、电子显微镜以及LC-MS和GC-MS等联用技术，研究人员现在能够以前所未有的灵敏度和分辨率研究化学暴露情况。这些技术不仅能够识别有害化合物，还能……CRediT作者贡献声明
Suraj Singh：撰写初稿、方法论设计、概念构思。Ishvarchandra Parmar：撰写、审稿与编辑、正式分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
