四维液相色谱数据的函数对齐算法FAPV:解决非四边形性和低选择性分析难题的创新框架

《Analytica Chimica Acta》:Functional data analysis, a comprehensive framework for processing non-quadrilinear and low-selective data provided by four-way liquid chromatography analysis

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  编辑推荐:来自阿根廷的研究团队针对四维液相色谱(LC-FS)数据因保留时间漂移和信号重叠导致的算法失效问题,开发了函数对齐纯向量算法(FAPV)。该算法通过恢复数据四边形性,结合PARAFAC模型处理模拟和实验数据,分析误差(REPs)低至10%,显著优于MCR-ALS和PARAFAC2,为复杂基质中多组分分析提供了新工具。

  在分析化学的前沿领域,四维液相色谱-荧光光谱(LC-FS)联用技术正面临两大挑战:色谱峰保留时间漂移导致的非线性数据结构,以及目标物与干扰物信号完全重叠引发的选择性丧失。传统化学计量学方法如多变量曲线分辨交替最小二乘法(MCR-ALS)和平行因子分析2(PARAFAC2)对此束手无策。

研究团队创新性地提出函数对齐纯向量算法(FAPV),基于函数数据分析(FDA)框架,通过挖掘色谱/光谱数据中潜藏的高斯或洛伦兹函数特征,实现了四维数据的精准对齐。该算法不仅能处理含未知干扰物的复杂基质,还可修复因多次进样导致的洗脱时间不可重现性——这正是"非四边形性类型2和4"数据的核心痛点。

实验设计极具说服力:模拟数据系统涵盖108种可能场景,量化评估了噪声强度、传感器数量、干扰物数量及峰形畸变程度;实际应用则聚焦环境水样中两种氟喹诺酮(氧氟沙星OFL和环丙沙星CPF)的检测,成功克服了丹氟沙星(DNF)、马波沙星(MRF)和依诺沙星(ENO)的共洗脱干扰。

与主流方法对比显示,FAPV结合PARAFAC模型的相对预测误差(REPs)稳定在10%左右,较传统相关优化翘曲(COW)对齐策略有质的飞跃。这一突破不仅为"绿色分析化学"提供了更可靠的解决方案,其函数化处理思路更可拓展至质谱成像、代谢组学等生命科学领域,为复杂生物样本的多维度解析打开新视野。

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