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引言
毛细管电泳是一类分析分离技术，已获得广泛应用，涵盖从临床、环境、食品及法医学领域中对特定化合物的分析，到基因组学、蛋白质组学和代谢组学中对大量相似分析物的检测与测量。近年来，关于毛细管电泳的发展历程及其前沿进展已有多篇综述报道，例如 Harstad 等人以及 Voeten 等人的研究。毛细管电泳与质谱技术的强效联用（hyphenation）亦受到广泛关注，Stolz 等人对该技术的联用进行了系统综述，同时该联用技术在蛋白质组学、代谢组学和糖组学领域中的应用也已有专门综述报道。
该研究通过文献计量学分析，旨在回答“5W”问题中的至少前四个方面，即“谁（who）”、“什么（what）”、“何时（when）”和“何地（where）”。为此，我们对毛细管电泳相关文献的作者及合著关系、术语频率及共现情况、发表时间以及期刊分布等方面进行了系统分析。
该文2023年发表于TrAC - Trends in Analytical Chemistry 期刊，IF约 12.0-12.3（2024/2025 数据），JCR 分区：Q1 区！
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以下分为三个方面进行解读。
一. 检索策略及方法
该研究在 Dimensions 数据库中检索了 1980 年至 2021 年间发表的主题为“capillary electrophoresis”的相关文章。选择 Dimensions 数据库的原因在于：其收录来源广泛；具备研究人员姓名消歧功能；并支持对文献全文进行检索。我们采用以下检索式进行 Dimensions 全数据检索：
（"capillary electrophoresis" OR "capillary affinity electrophoresis" OR "capillary array electrophoresis" OR "capillary gel electrophoresis" OR "capillary sieving electrophoresis" OR "capillary zone electrophoresis" OR "capillary isoelectric focusing" OR "capillary isotachophoresis" OR "capillary electrochromatography"）AND（date:[1980-01-01 TO 2021-12-31]）。Dimensions 全数据检索于 2022 年 11 月 21 日完成。
随后采用 VOSviewer 软件工具对合作关系、研究主题以及引文模式进行可视化分析。
二.主要内容
Dimensions 全数据检索共获得 203,142 篇发表于 1980 年 1 月 1 日至 2021 年 12 月 31 日期间、文献类型为 Article 的出版物。
发文数量在 20 世纪 80 年代至约 1997 年间呈指数式增长，此后增长趋势趋于不均衡但整体近似线性。在 2012—2017 年间发文量接近平台期后，近年来年发文量再次呈现上升趋势。
在合作网络分析中（图 2），共有 416 名研究者（在 1980—2021 年期间至少发表 55 篇合著论文）构成一个主要的连通网络组件，此外还存在若干区域性的小型聚类分布在该主要网络之外。
平均发表年份的叠加分析揭示了该领域的一些先驱人物，例如 James W. Jorgensen（平均发表年份 1997.14）、Stellan Hjertén（1997.61）、Shigeru Terabe（1998.53）、Richard N. Zare（1999.18）、Barry L. Karger（1999.41）、Pier Giorgio Righetti（1999.37）、Richard D. Smith（2001.86）、Salvatore Fanali（2003.45）、Norman J. Dovichi（2004.83）、Bezhan Chankvetadze（2007.34）、Alejandro Cifuentes（2006.77）以及 Václav Kašička（2008.71）。这些仅为作者认为在毛细管电泳领域具有重要贡献的代表性研究者。上述学者均为（或至少直到最近仍为）活跃研究者。尤其值得注意的是，Stellan Hjertén 于 1956 年（与电泳发明者、诺贝尔奖获得者 Arne Tiselius 合作）发表首篇论文，并在 2018 年仍有研究成果发表，学术生涯跨度达 62 年。本研究未纳入 1980 年以前的文献，因此若包含更早期文献，这些平均发表年份还将更为提前（尽管随着作者持续发表新论文，其平均年份仍会逐步后移）。
作者姓名消歧处理有效避免了一个原本可能占主导地位的中国研究者合著聚类（其中包含大量同名作者）的问题。这些作者大多数的平均发表年份集中在 2010 年代中期，尽管也存在例外。作者姓名消歧一直是文献计量分析中的重要问题，若未进行消歧处理，容易导致作者数量被低估、发文量被高估的情况。
术语共现图分为两个主要子网络。其中一个子网络富集于方法学开发相关术语，可进一步分为分离技术开发和检测方法开发两个方向，但二者存在显著重叠。第二个主要子网络富集于应用相关术语，可进一步分为 DNA 测序及其他生物医学应用。“Spectrometry”（如“mass spectrometry”）是图谱中位于中心区域的较大节点，表明质谱技术在毛细管电泳方法开发和实际应用中均发挥重要作用。
叠加平均发表年份后可见，一些“冷”或更积极地说“成熟”的研究主题，主要包括与毛细管电泳分离技术开发相关的术语，如“capillary”，“buffer”，“voltage”，“mobility”，“separation”，“resolution”等，其平均发表年份集中在 2000 年代初期。与定量分析方法相关的术语，如“determination”，“concentration”，“limit”，“detection”，“range”等，其平均发表年份约为 2012 年。随后，在生物医学应用聚类中出现“metabolome”，“metabolomics”，“biomarker”，“biomarker discovery”，“novel biomarker”等术语，其平均发表年份约为 2015 年。这表明在 1990—2020 年间，毛细管电泳技术经历了约三十年的逐步成熟过程：研究重点从分离性能的改进，转向高灵敏度和定量分析方法的建立，最终拓展至临床应用研究。
此外，一些平均发表年份更接近 2000 年的术语包括“DNA sequencing”，“sequence analysis”，“human genome”，“PCR product”等。这可归因于 1990 年代人类基因组测序期间毛细管（阵列）电泳在 DNA 测序中的主导地位。
术语图中最“热点”的区域位于左上角，主要由与电化学传感器相关的术语构成，包括“electrochemical sensor”，“electrocatalytic activity”，“differential pulse voltammetry”，“nanoparticle”，“nanocomposite”，“graphene”，“graphite oxide”等。然而，在较成熟的研究主题中也存在热点。例如 DNA 测序聚类中的“next generation sequencing”和“NGS”可能源于将毛细管电泳作为被替代技术进行对比的研究，而非其新的应用方向。但也有一些术语反映了新的研究趋势，如代谢组学领域。另有一些特殊案例，例如“SARS-CoV”这一术语的平均发表年份接近 2020 年，说明与 SARS-CoV-2 相关的毛细管电泳研究论文数量远超 2002—2004 年首次 SARS 疫情期间的相关研究。这一现象并不意外，鉴于两次疫情规模差异巨大以及 COVID-19 相关论文数量极其庞大。
在文献计量耦合分析中（图 4），期刊根据其研究主题形成不同聚类。电化学与传感器类期刊构成一个主要聚类（蓝色）；质谱期刊与蛋白质组学期刊聚为一类（青色）；食品化学（黄色）与环境化学（棕色）期刊分别形成独立聚类。Nature、PNAS 和 PLoS One 等综合性期刊与临床、法医学和遗传学期刊聚为一类，表明毛细管电泳在这些领域的应用已获得广泛关注。
同时，不同出版社但研究范围相似的期刊之间存在较强耦合关系，例如 Analytical and Bioanalytical Chemistry（Springer）与 Journal of Chromatography A（Elsevier）之间，以及 Analytical Chemistry（ACS）与 Electrophoresis（Wiley）之间。在应用类期刊中，也存在类似现象，如 Journal of Agricultural and Food Chemistry（ACS）与 Food Chemistry（Elsevier）之间，以及 Clinical Chemistry and Laboratory Medicine（de Gruyter）与 Clinical Chemistry（Oxford University Press）之间。
本刊（Trends in Analytical Chemistry）与 Journal of Chromatography A 的文献计量耦合最强，其次为 Analytical Chemistry。需要注意的是，在分析期间部分期刊更换过出版社，例如 Journal of the American Society for Mass Spectrometry 在该时间段内曾多次更换出版社（Elsevier → Springer → ACS），这可能对分析结果产生一定影响。
在期刊层面叠加平均发表年份后可见，与分析化学方法开发相关的期刊（包括本刊、Journal of Chromatography A/B 和 Electrophoresis）长期关注毛细管电泳研究，其平均发表年份集中在 2004—2006 年之间。而电化学与传感器类期刊的平均发表年份集中在 2014—2017 年之间，这与术语分析中该领域较新的平均发表年份趋势相一致。
三. 讨论
文献计量分析结果表明，对一个跨越数十年、涵盖数万篇文献的科学领域进行系统研究是可行的。据我们所知，本研究是首个针对毛细管电泳领域开展的全面文献计量与合著网络分析。合著网络呈现出一定的地理合作特征，同时也显示出广泛的国际合作，尤其是在欧洲地区。当前仍有一些活跃研究者在 1980 年之前便已发表重要成果，个别甚至可追溯至 20 世纪 60 年代。然而，现代毛细管电泳通常被认为始于 1981 年 Jorgenson 和 Lukacs 在毛细管区带电泳方面的开创性工作，因此本研究至少覆盖了该领域的现代发展阶段。
在考察一个学科的发展历程时，采用诸如作者、术语和期刊的平均发表年份等简单指标，便可揭示重要趋势。对于毛细管电泳而言，一个显著的发展趋势是研究重点逐步从基础方法开发——最初聚焦于分离分析物，随后转向定量检测——过渡至生物医学应用领域。后者在 20 世纪 90 年代至 21 世纪初主要集中于 DNA 测序，但近年来已逐渐转向代谢组学和临床研究方向。
近年来，我们还观察到毛细管电泳与传感器技术以及新型纳米材料之间的交叉融合不断增强。这些方向目前仍处于方法研究与技术开发阶段，但未来有望实现更广泛的实际应用。随着单细胞分析在转录组学、蛋白质组学和代谢组学中的日益普及，毛细管电泳及相关技术在样品处理与分离方面的应用前景亦将进一步拓展。
编者按
毛细管电泳作为现代分析化学的重要分离技术之一，历经四十余年的发展，已从早期以分离效率和检测灵敏度为核心的基础方法学研究，逐步拓展至基因组学、蛋白质组学、代谢组学以及临床诊断等多学科交叉领域。本文通过系统的文献计量学分析，对全球毛细管电泳研究的知识结构、合作网络及主题演化进行了全景式梳理，不仅回顾了该领域的技术演进路径，也揭示了其与质谱技术、电化学传感器及纳米材料等方向的融合趋势。
研究结果显示，毛细管电泳正由“分离技术优化”向“精准定量与复杂样品应用”转型，并逐步融入单细胞分析与多组学研究体系。这一趋势为未来研究提供了重要启示：一方面，应加强毛细管电泳与新型检测平台、微纳器件及人工智能算法的深度整合，提升其在高通量和高灵敏度分析中的竞争力；另一方面，应围绕临床转化与实际应用需求，推动其在代谢组学、生物标志物筛选及个体化医疗中的创新应用。
我们期待，随着跨学科合作的持续深化和新技术的不断引入，毛细管电泳将在新一轮分析技术变革中焕发新的活力，并在精准分析与生命科学研究中发挥更加关键的作用。
原文链接：
- https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116899
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