eng
Выпуск #3/2025
Б. Л. Мильман
Карта науки – 2024: сенсоры, устойчивая аналитическая химия, микропластик
Карта науки – 2024: сенсоры, устойчивая аналитическая химия, микропластик
Просмотры: 1070
10.22184/2227-572X.2025.15.3.196.202
Эта публикация – седьмая в серии статей, содержащих результаты регулярного наукомет-рического мониторинга аналитической химии. В основе выявляемых передовых областей (фронтов) исследования – высокоцитируемые публикации, объединяемые в кластеры частым совместным цитированием (социтированием). В 2024 году, как и ранее, зафиксировано много областей исследований и разработок, которые связаны с сенсорными устройствами, применяемыми в медицинской диагностике (COVID 19 и др.), а также в анализе объектов окружающей среды и продуктов питания. Не ослабевает внимание к микропластику – загрязнителю окружающей среды. Появилась обширная научная область, в которой аналитические методы рассматриваются по условным критериям «цветности».
Эта публикация – седьмая в серии статей, содержащих результаты регулярного наукомет-рического мониторинга аналитической химии. В основе выявляемых передовых областей (фронтов) исследования – высокоцитируемые публикации, объединяемые в кластеры частым совместным цитированием (социтированием). В 2024 году, как и ранее, зафиксировано много областей исследований и разработок, которые связаны с сенсорными устройствами, применяемыми в медицинской диагностике (COVID 19 и др.), а также в анализе объектов окружающей среды и продуктов питания. Не ослабевает внимание к микропластику – загрязнителю окружающей среды. Появилась обширная научная область, в которой аналитические методы рассматриваются по условным критериям «цветности».
Теги: analytical chemistry covid 19 green methods microplastics research frontiers scientometrics sensors white methods аналитическая химия «белые» методы «зеленые» методы микропластик наукометрия сенсоры фронты исследований
Карта науки – 2024: сенсоры, устойчивая аналитическая химия, микропластик
Б. Л. Мильман
Эта публикация – седьмая в серии статей, содержащих результаты регулярного наукометрического мониторинга аналитической химии. В основе выявляемых передовых областей (фронтов) исследования – высокоцитируемые публикации, объединенные в кластеры частым совместным цитированием (социтированием). В 2024 году, как и ранее, зафиксировано много областей исследований и разработок, которые связаны с сенсорными устройствами, применяемыми в медицинской диагностике (COVID‑19 и др.), а также в анализе объектов окружающей среды и продуктов питания. Не ослабевает внимание к микропластику – загрязнителю окружающей среды. Появилась обширная научная область, в которой аналитические методы рассматриваются по условным критериям «цветности».
Ключевые слова: аналитическая химия, наукометрия, фронты исследований, сенсоры, COVID‑19, «белые» методы, «зеленые» методы, микропластик
Публикация продолжает серию статей ([1–3] и ссылки в этих работах), отражающих современные возможности мониторинга химической науки. Эти возможности непрерывно возрастают, что обусловлено прогрессом информатики и наукометрии (библиометрии, инфометрии), которые позволяют выделить исследования и разработки, в наибольшей степени воздействующие на развитие научной сферы. Подразумевается, что степень влияния таких работ определяется значительным количеством ссылок на них в последующих публикациях.
Наукометрия выявляет не только отдельные важные статьи, но и направления интенсивного развития науки в целом, ее передний край – актуальные / «горячие» области или фронты исследований. В их основе – те группы высокоцитируемых статей, которые позднее часто цитируются совместно (социтируются), что с немалой вероятностью означает их принадлежность к одной и той же общей тематике.
Существенные результаты регулярного мониторинга науки достигнуты при сотрудничестве американской компании Clarivate с институтами Академии наук Китая. Имеются ввиду ежегодные отчеты, информирующие о последних «горячих» областях во всех основных науках (последние работы – «Фронты исследований» за 2023 и 2024 годы [4, 5]). В этих исследованиях совокупно анализируют все значимые научные статьи, формируют группы/кластеры высокоцитируемых и высокосоцитируемых публикаций и распределяют эти кластеры по отдельным наукам: физике, химии, биологии, экологии и т. д. Каждая из них представлена не менее чем 10 фронтами исследований. Последние включают ядра, то есть кластеры цитируемых публикаций шести последних лет, предшествующих году отчета, и ссылки на эти работы в тот же период времени.
Указанные отчеты рассматривают крупные области знаний и во многом упускают развитие отдельных их разделов, например аналитической химии и других специальностей, где уровни цитирования часто оказываются ниже, чем в сумме наук, покрываемых американо-китайским мониторингом. Поэтому, проводя мониторинг развития аналитики, мы самостоятельно выявляем статьи с высоким рейтингом (по критериям высокого цитирования и социтирования) и определяем актуальные области соответствующих исследований [1–3]. Также изучали возможности лексического анализа развития аналитики; выводы этой работы не противоречили результатам изучения цитирования и социтирования [6].
Итак, данная публикация продолжает серию статей [1–3] и характеризует области химико-аналитических исследований переднего края в 2024 году. Результаты общенаучного мониторинга (отчеты [4, 5]) также учтены.
Методология
Методика исследования опубликована ранее [1–3] и несколько модифицирована в этой работе. Выбрано 100 статей, наиболее цитируемых в период 2019–2023 годов, из основных журналов по аналитической химии (список опубликован в июле 2024 года [7]). Эти высокоцитируемые публикации сгруппированы нами по степени их социтирования в 2024 году. Каждая из групп / кластеров соответствует разным темам исследований.
Разделение на кластеры возникает при определенном значимом пороге социтирования. Его выбор влечет за собой исключение слабых значений социтирования и соответственно многих случайных связей между публикациями. Внутри кластеров каждая из них соединена хотя бы с одной другой публикацией сильной или относительно сильной (надпорогововой) связью социтирования. Слабые / подпороговые связи соединяют кластеры между собой.
Ранее использовали целочисленный порог социтирований, равный трем или четырем совместным ссылкам. В этой работе принят относительный показатель социтирования [4, 5], равный числу совместных ссылок, деленному на среднеквадратичное цитирование данной пары документов, то есть на величину, равную: цитирование документа 1 × цитирование документа 2 ½. По данным 2024 года показатель варьировался от <0,01 до 0,33. Проведенная замена показателя социтирования приводит к большей тематической однородности публикаций, входящих в кластеры, что является следствием некоторой перегруппировки последних. При этом общий состав кластеров в основном сохраняется: 84% статей в новых группах, сформированных при выбранном пороге 0,06, входили в кластеры, образованные при целочисленном пороге социтирования, равном 4. Добавим, что при этих операциях сохраняется перечень всех основных тем исследований, указанных ниже.
В результате проведения статистических операций сформировано 15 кластеров цитируемых публикаций, каждый из которых, вместе с соответствующими цитирующими статьями 2024 года, образует отдельный фронт (актуальное / передовое / «горячее» направление) исследований (рис. 1, табл. 1). Названия направлений даны по заголовкам статей, а также при изучении их аннотаций и полных текстов. Отдельные области исследований могут быть близки или отдалены тематически, что показывает карта аналитики‑2024, на которой сходные научные направления связаны сильнее (толстые линии, рис. 1). Лексический анализ развития аналитики [6] привел к тем же основным темам исследований, но без некоторых важных деталей.
Предпосылки развития аналитики
Актуальность химико-аналитических исследований определяется в первую очередь целями и задачами самой аналитики, но они во многом связаны с практикой человеческой деятельности и другими научными дисциплинами. Широкое распространение получила общественно-экономическая концепция «устойчивого развития», поддержанная ООН и подразумевающая (а) экономический рост в сочетании с (б) социальной поддержкой населения (в) без ущерба для окружающей среды [8]. Более частные понятия «зеленой экономики», «зеленой химии» и «зеленой аналитической химии» непосредственно связаны с последним компонентом триады устойчивого развития. Оно является темой многих актуальных экономических исследований, в том числе фронтов указанного американо-китайского отчета 2023 года: «Разработка ориентированной на человека, устойчивой и жизнеспособной Индустрии 5.0», «Эффективность землепользования и вопросы устойчивого развития», «Исследование неопределенности потребления „зеленой“ энергии и экономической политики» и «Зеленые инновации и экологическая эффективность» [4].
С охраной окружающей среды, «зеленой» тематикой непосредственно связана тема микропластика, которая представлена в разделе «Экология и науки об окружающей среде» фронтами «Обнаружение и количественный анализ микропластика в тканях человека» и «Экологическая судьба и экотоксичность частиц, образующихся при износе шин» (отчет за 2024 год [5]). Здесь прямая корреляция с нашими результатами.
Обнаружены еще три группы таких связей:
Тема COVID‑19 надолго попала во многие науки медико-биологического комплекса, присутствует в восьми фронтах 2023–2024 годов [4, 5]. Обнаружение соответствующих вирусов достигается в том числе с использованием сенсорных устройств, что определило появление самой большой актуальной области аналитики.
Применение метода редактирования генома, названного CRISPR, характеризует два фронта 2023–2024 годов [4, 5]. Публикации об этом методе появляются и в химико-аналитических журналах.
Резко выросло применение спектроскопии поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния, что обусловило появление соответствующих фронтов на общей карте науки («Применение поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния для обнаружения загрязняющих веществ в пищевых продуктах» [5]) и нашей карте аналитики в 2024 году.
Общенаучные корни работ в области химического анализа в 2024 году очень заметны, что проявляется в ощутимом переносе соответствующей тематики в химико-аналитические журналы.
Суперкластер сенсоров
Полученные данные свидетельствуют о том, что сенсорная тематика, как и ранее [3], преобладает на карте аналитики, представляя собой своеобразный суперкластер отдельных областей (рис. 1, самый большой круг). Наибольший из отдельных фронтов связан с детектированием ковидных вирусов (№ 1, рис. 1, табл. 1). В нашем картировании аналитики эта тематика впервые представлена отдельным направлением исследований, что является следствием общей «ковидизации» науки.
Как и в предшествующие годы [1–3], наблюдаются передовые области исследований, связанных с электрохимическими и биосенсорами (здесь № 6, 13, 15, частично № 1), фотоэлектрохимическими (№ 4) и газовыми сенсорами (№ 5, 12), квантовыми точками (№ 7, 9). Отдельный сформировавшийся фронт – миниатюрные приборы для определения глюкозы (№ 13).
Разработка сенсорных аналитических устройств имеет существенную практическую направленность. Подтверждение этому – рост продаж сенсоров биомедицинского назначения: по прогнозам 6% в год в период 2025–2030 годов [9].
Биомедицинские работы
Большинство исследований и разработок в рамках сенсорной тематики относится к биологии и медицине, хотя уже можно сделать вывод, что контроль продуктов питания и объектов окружающей среды – далеко не в стороне.
Отдельно следует отметить три фронта, важных для биомедицины и появившихся впервые. Следствие разработки новых наноматериалов – развитие поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (фронт № 10), позволяющей детектировать многие биомолекулы, некоторые патогены с очень высокой чувствительностью [10]. На примере этого метода развивается масштабное применение искусственного интеллекта / машинного обучения в аналитике (фронт № 8). Еще раз отметим появление в аналитических журналах публикаций ([11], фронт № 14), связанных с системами CRISPR (особые участки ДНК: англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats – короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами), обычно используемыми в медицине для редактирования генома. Содержание этих работ: аналитические процедуры быстрого высокочувствительного определения ДНК, применимые в клинической диагностике.
Цвета аналитической химии
Фронт № 2 (рис. 1, табл. 1), отнесенный к «разноцветной» аналитике, характерен несколькими экстремальными показателями. К ним принадлежит наибольшее количество цитирующих статей и цитирований в целом, наиболее «молодые» цитируемые работы (в среднем 2021 г., табл. 1). Таким образом, это направление исследований, включающее разработку «зеленых» методик и оценку того, насколько аналитические методы и методики оказываются «зелеными», «красными» (эффективность и качество анализа), «синими» (практические свойства) и «белыми» (сумма цветов), относится в последнее время к наиболее актуальным (рис. 2).
При развитии этой научной области 12 принципов «зеленой» аналитики сменяются 12 (4 + 4 + 4) принципами «белой» аналитики [12] (рис. 2). Акцент исследований 2024 года сделан на процедурах пробоподготовки, прежде всего экстракции (микроэкстракции): ключевые слова extraction и microextraction – в заголовках более четверти цитирующих публикаций. Экстракция глубокими эвтектическими растворителями – отдельный фронт 2022 года [3] – здесь составная часть рассматриваемого нового направления. К фронту № 2 примыкает область исследований № 11, включающая экстракцию сорбентами с молекулярными отпечатками.
В новой терминологии наряду с названиями цветов часто присутствуют термины «устойчивый» и «устойчивость», введенные по аналогии с концепцией устойчивого развития (см. выше). Современная трактовка «устойчивости», например, в случае процедур пробоподготовки, означает [13]:
«Трехкомпонентные» термины «белый» и «устойчивый» можно в удовлетворительном приближении считать синонимами.
Эко-фронт
Как и два года назад [3], сравнительно большой кластер связан с острой проблемой микро- и нанопластика (№ 3), засоряющего окружающую среду и попадающего в живые организмы [14]. Необходимо отметить, что представления об угрозах здоровью человека, регулярно высказываемых, еще не сформулированы в четкой однозначной форме [14]. В актуальной области исследований (№ 3) преобладают аналитические работы, касающиеся водных и других объектов окружающей среды. Соответствующий общенаучный фронт [5] относится к анализу иной матрицы – тканей человека; расхождение, возможно, связано с тем, что в американо-китайской работе высокоцитируемые статьи извлечены из других журналов, не попадающих в область аналитики.
То, что мы видим,
и то, чего мы не видим
Регулярно выявляемые актуальные области аналитики постоянно видоизменяются: расширяются, сужаются, исчезают, появляются новые статьи и новые фронты. Причина в динамике самой науки и специфичности применяемого способа ее мониторинга (рис. 3).
Этот рисунок показывает условно, что на старте мониторинга (год Х) видны три фронта. Допускаем, что через год внимание к исследованиям в области 1 ослабевает, показатели цитирования и социтирования падают, и при достаточно высоком пороге цитирования / социтирования мы ее не видим. Через два года эта тематика может возвратиться (например, с другими цитируемыми публикациями). Вместе с тем, уходит из наблюдения фронт 3, но уже по другой причине. Новые высокоцитируемые статьи носят преимущественно прикладной характер, разбросаны по разным темам, во многом публикуются в неаналитических журналах и поэтому не включаются в исходную выборку цитируемых статей.
Из фронтов предыдущего мониторинга (см. [3]) на карту 2024 года не попала микрофлюидика в виде самостоятельной области. По-видимому, здесь проявляется вторая из причин: недостаточно рейтинговых «чисто» аналитических публикаций. При этом несколько статей микрофлюидной тематики входят в сенсорные кластеры. В целом, работы, относящиеся к микрофлюидике, во многом перешли в практическую область, связанную с медицинской диагностикой, о чем свидетельствует значительный рост рынка соответствующих устройств (более 10% в год в период с 2024 до 2033 год) [15].
Заключение
Продолжение мониторинга аналитики, изложенное в этой статье, свидетельствует о прежнем доминировании сенсорной тематики и появлении обширной области, связанной с оценками аналитических методов по критериям «цветности». В этих случаях преодолевается ограниченность «зеленого» подхода к анализу, который должен быть дополнен необходимостью достижения приемлемых аналитических характеристик и практичностью соответствующих процедур. Сохраняет высокую значимость и проблема микро- и нанопластика.
Литература
Мильман Б. Л., Островидова Е. В., Журкович И. К. Химия‑2018. Новые «горячие» области исследований. Аналитика. 2019; 9(4):314–319.
Мильман Б. Л., Луговкина Н. В., Журкович И. К. Передовые исследования в химии. 2012–2020 годы. Аналитика. 2021; 11(5): 402–408.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Карта аналитики – 2022: миниатюрные приборы, COVID‑19, микропластик, глубокая эвтектика. Аналитика. 2023; 13(5): 360–365.
2023 Research Fronts. URL: https://english.casisd.cn/events/202311/t20231130_653115.html.
2024 Research Fronts. URL: https://discover.clarivate.com/Research_Fronts_2024_EN.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Актуальные области исследований в аналитике. 2019–2023 гг. Аналитика и контроль. 2024; 28(3): 244–250.
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry.
Устойчивое развитие. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Устойчивое_развитие.
Biomedical Sensors Market Size. URL: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/biomedical-sensors-market.
Fan M., Andrade G. F.S., Brolo A. G. A review on recent advances in the applications of surface-enhanced Raman scattering in analytical chemistry. Analytica Сhimica Acta. 2020; 1097:1–29.
Wang B., Wang R., Wang D., Wu J., Li J., Wang J., Liu H., Wang Y. Cas12aVDet: a CRISPR/Cas12a-based platform for rapid and visual nucleic acid detection. Analytical Сhemistry. 2019; 91(19):12156–12161.
Nowak P. M., Wietecha-Posłuszny R., Pawliszyn J. White analytical chemistry: an approach to reconcile the principles of green analytical chemistry and functionality. Trends in Analytical Chemistry. 2021; 138:116223.
Richter P., Cárdenas S. Sustainability in sample preparation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2025; 1–2. URL: https://doi.org/10.1007/s00216-024-05722‑x.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Микро- и нанопластик. Абрис проблемы. Аналитика. 2024; 14(4): 328–337.
Microfluidics Market Size. URL: https://www.towardshealthcare.com/insights/microfluidics-market-sizing.
References
Milman B. L., Ostrovidova E. V., Zhurkovich I. K. Chemistry‑2018. New “hot” research fields. Analytics. 2019; 9(4):314–319. (In Russ.).
Milman B. L., Lugovkina N. V., Zhurkovich I. K. Front research in chemistry. 2012–2020. Analytics. 2021; 11(5): 402–408. (In Russ.).
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Map of analytics‑2022: miniaturized instruments, COVID‑19, microplastics, deep eutectics. Analytics. 2023; 13(5): 360–365. (In Russ.).
2023 Research Fronts. URL: https://english.casisd.cn/events/202311/t20231130_653115.html.
2024 Research Fronts. URL: https://discover.clarivate.com/Research_Fronts_2024_EN.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Topical research fields in analytics. 2019–2023. Analytics and Control. 2024; 28(3): 244–250. (In Russ.).
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry.
Sustainable development. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Устойчивое_развитие.
Biomedical Sensors Market Size. URL: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/biomedical-sensors-market.
Fan M., Andrade G. F.S., Brolo A. G. A review on recent advances in the applications of surface-enhanced Raman scattering in analytical chemistry. Analytica Сhimica Acta. 2020; 1097:1–29.
Wang B., Wang R., Wang D., Wu J., Li J., Wang J., Liu H., Wang Y. Cas12aVDet: a CRISPR/Cas12a-based platform for rapid and visual nucleic acid detection. Analytical Сhemistry. 2019; 91(19):12156–12161.
Nowak P. M., Wietecha-Posłuszny R., Pawliszyn J. White analytical chemistry: an approach to reconcile the principles of green analytical chemistry and functionality. Trends in Analytical Chemistry. 2021; 138:116223.
Richter P., Cárdenas S. Sustainability in sample preparation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2025; 1–2. URL: https://doi.org/10.1007/s00216-024-05722‑x.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Micro-and Nanoplastics. Contours of the Problem. Analytics. 2024; 14(4): 328–337. (In Russ.).
Microfluidics Market Size. URL: https://www.towardshealthcare.com/insights/microfluidics-market-sizing.
Автор / Author
Мильман Борис Львович,
доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С. Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства» (ФГБУ НКЦТ им. С. Н. Голикова ФМБА России), Санкт-Петербург, РФ. Области научных интересов: масс-спектрометрия, аналитическая и органическая химия, науковедение.
Boris L. Milman,
Dr.Sc., Research Leader, Clinical Research Center of Toxicology, Federal Medical-Biological Agency of Russia, St. Petersburg, Russia. Research interests: mass spectrometry, analytical chemistry, organic chemistry, science of science.
bormilman@yandex.ru
ORCID 0000-0002-0609-6117
Конфликт интересов /
Conflict of Interest
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 24.03.2025
Принята к публикации 02.06.2025
Б. Л. Мильман
Эта публикация – седьмая в серии статей, содержащих результаты регулярного наукометрического мониторинга аналитической химии. В основе выявляемых передовых областей (фронтов) исследования – высокоцитируемые публикации, объединенные в кластеры частым совместным цитированием (социтированием). В 2024 году, как и ранее, зафиксировано много областей исследований и разработок, которые связаны с сенсорными устройствами, применяемыми в медицинской диагностике (COVID‑19 и др.), а также в анализе объектов окружающей среды и продуктов питания. Не ослабевает внимание к микропластику – загрязнителю окружающей среды. Появилась обширная научная область, в которой аналитические методы рассматриваются по условным критериям «цветности».
Ключевые слова: аналитическая химия, наукометрия, фронты исследований, сенсоры, COVID‑19, «белые» методы, «зеленые» методы, микропластик
Публикация продолжает серию статей ([1–3] и ссылки в этих работах), отражающих современные возможности мониторинга химической науки. Эти возможности непрерывно возрастают, что обусловлено прогрессом информатики и наукометрии (библиометрии, инфометрии), которые позволяют выделить исследования и разработки, в наибольшей степени воздействующие на развитие научной сферы. Подразумевается, что степень влияния таких работ определяется значительным количеством ссылок на них в последующих публикациях.
Наукометрия выявляет не только отдельные важные статьи, но и направления интенсивного развития науки в целом, ее передний край – актуальные / «горячие» области или фронты исследований. В их основе – те группы высокоцитируемых статей, которые позднее часто цитируются совместно (социтируются), что с немалой вероятностью означает их принадлежность к одной и той же общей тематике.
Существенные результаты регулярного мониторинга науки достигнуты при сотрудничестве американской компании Clarivate с институтами Академии наук Китая. Имеются ввиду ежегодные отчеты, информирующие о последних «горячих» областях во всех основных науках (последние работы – «Фронты исследований» за 2023 и 2024 годы [4, 5]). В этих исследованиях совокупно анализируют все значимые научные статьи, формируют группы/кластеры высокоцитируемых и высокосоцитируемых публикаций и распределяют эти кластеры по отдельным наукам: физике, химии, биологии, экологии и т. д. Каждая из них представлена не менее чем 10 фронтами исследований. Последние включают ядра, то есть кластеры цитируемых публикаций шести последних лет, предшествующих году отчета, и ссылки на эти работы в тот же период времени.
Указанные отчеты рассматривают крупные области знаний и во многом упускают развитие отдельных их разделов, например аналитической химии и других специальностей, где уровни цитирования часто оказываются ниже, чем в сумме наук, покрываемых американо-китайским мониторингом. Поэтому, проводя мониторинг развития аналитики, мы самостоятельно выявляем статьи с высоким рейтингом (по критериям высокого цитирования и социтирования) и определяем актуальные области соответствующих исследований [1–3]. Также изучали возможности лексического анализа развития аналитики; выводы этой работы не противоречили результатам изучения цитирования и социтирования [6].
Итак, данная публикация продолжает серию статей [1–3] и характеризует области химико-аналитических исследований переднего края в 2024 году. Результаты общенаучного мониторинга (отчеты [4, 5]) также учтены.
Методология
Методика исследования опубликована ранее [1–3] и несколько модифицирована в этой работе. Выбрано 100 статей, наиболее цитируемых в период 2019–2023 годов, из основных журналов по аналитической химии (список опубликован в июле 2024 года [7]). Эти высокоцитируемые публикации сгруппированы нами по степени их социтирования в 2024 году. Каждая из групп / кластеров соответствует разным темам исследований.
Разделение на кластеры возникает при определенном значимом пороге социтирования. Его выбор влечет за собой исключение слабых значений социтирования и соответственно многих случайных связей между публикациями. Внутри кластеров каждая из них соединена хотя бы с одной другой публикацией сильной или относительно сильной (надпорогововой) связью социтирования. Слабые / подпороговые связи соединяют кластеры между собой.
Ранее использовали целочисленный порог социтирований, равный трем или четырем совместным ссылкам. В этой работе принят относительный показатель социтирования [4, 5], равный числу совместных ссылок, деленному на среднеквадратичное цитирование данной пары документов, то есть на величину, равную: цитирование документа 1 × цитирование документа 2 ½. По данным 2024 года показатель варьировался от <0,01 до 0,33. Проведенная замена показателя социтирования приводит к большей тематической однородности публикаций, входящих в кластеры, что является следствием некоторой перегруппировки последних. При этом общий состав кластеров в основном сохраняется: 84% статей в новых группах, сформированных при выбранном пороге 0,06, входили в кластеры, образованные при целочисленном пороге социтирования, равном 4. Добавим, что при этих операциях сохраняется перечень всех основных тем исследований, указанных ниже.
В результате проведения статистических операций сформировано 15 кластеров цитируемых публикаций, каждый из которых, вместе с соответствующими цитирующими статьями 2024 года, образует отдельный фронт (актуальное / передовое / «горячее» направление) исследований (рис. 1, табл. 1). Названия направлений даны по заголовкам статей, а также при изучении их аннотаций и полных текстов. Отдельные области исследований могут быть близки или отдалены тематически, что показывает карта аналитики‑2024, на которой сходные научные направления связаны сильнее (толстые линии, рис. 1). Лексический анализ развития аналитики [6] привел к тем же основным темам исследований, но без некоторых важных деталей.
Предпосылки развития аналитики
Актуальность химико-аналитических исследований определяется в первую очередь целями и задачами самой аналитики, но они во многом связаны с практикой человеческой деятельности и другими научными дисциплинами. Широкое распространение получила общественно-экономическая концепция «устойчивого развития», поддержанная ООН и подразумевающая (а) экономический рост в сочетании с (б) социальной поддержкой населения (в) без ущерба для окружающей среды [8]. Более частные понятия «зеленой экономики», «зеленой химии» и «зеленой аналитической химии» непосредственно связаны с последним компонентом триады устойчивого развития. Оно является темой многих актуальных экономических исследований, в том числе фронтов указанного американо-китайского отчета 2023 года: «Разработка ориентированной на человека, устойчивой и жизнеспособной Индустрии 5.0», «Эффективность землепользования и вопросы устойчивого развития», «Исследование неопределенности потребления „зеленой“ энергии и экономической политики» и «Зеленые инновации и экологическая эффективность» [4].
С охраной окружающей среды, «зеленой» тематикой непосредственно связана тема микропластика, которая представлена в разделе «Экология и науки об окружающей среде» фронтами «Обнаружение и количественный анализ микропластика в тканях человека» и «Экологическая судьба и экотоксичность частиц, образующихся при износе шин» (отчет за 2024 год [5]). Здесь прямая корреляция с нашими результатами.
Обнаружены еще три группы таких связей:
Тема COVID‑19 надолго попала во многие науки медико-биологического комплекса, присутствует в восьми фронтах 2023–2024 годов [4, 5]. Обнаружение соответствующих вирусов достигается в том числе с использованием сенсорных устройств, что определило появление самой большой актуальной области аналитики.
Применение метода редактирования генома, названного CRISPR, характеризует два фронта 2023–2024 годов [4, 5]. Публикации об этом методе появляются и в химико-аналитических журналах.
Резко выросло применение спектроскопии поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния, что обусловило появление соответствующих фронтов на общей карте науки («Применение поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния для обнаружения загрязняющих веществ в пищевых продуктах» [5]) и нашей карте аналитики в 2024 году.
Общенаучные корни работ в области химического анализа в 2024 году очень заметны, что проявляется в ощутимом переносе соответствующей тематики в химико-аналитические журналы.
Суперкластер сенсоров
Полученные данные свидетельствуют о том, что сенсорная тематика, как и ранее [3], преобладает на карте аналитики, представляя собой своеобразный суперкластер отдельных областей (рис. 1, самый большой круг). Наибольший из отдельных фронтов связан с детектированием ковидных вирусов (№ 1, рис. 1, табл. 1). В нашем картировании аналитики эта тематика впервые представлена отдельным направлением исследований, что является следствием общей «ковидизации» науки.
Как и в предшествующие годы [1–3], наблюдаются передовые области исследований, связанных с электрохимическими и биосенсорами (здесь № 6, 13, 15, частично № 1), фотоэлектрохимическими (№ 4) и газовыми сенсорами (№ 5, 12), квантовыми точками (№ 7, 9). Отдельный сформировавшийся фронт – миниатюрные приборы для определения глюкозы (№ 13).
Разработка сенсорных аналитических устройств имеет существенную практическую направленность. Подтверждение этому – рост продаж сенсоров биомедицинского назначения: по прогнозам 6% в год в период 2025–2030 годов [9].
Биомедицинские работы
Большинство исследований и разработок в рамках сенсорной тематики относится к биологии и медицине, хотя уже можно сделать вывод, что контроль продуктов питания и объектов окружающей среды – далеко не в стороне.
Отдельно следует отметить три фронта, важных для биомедицины и появившихся впервые. Следствие разработки новых наноматериалов – развитие поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (фронт № 10), позволяющей детектировать многие биомолекулы, некоторые патогены с очень высокой чувствительностью [10]. На примере этого метода развивается масштабное применение искусственного интеллекта / машинного обучения в аналитике (фронт № 8). Еще раз отметим появление в аналитических журналах публикаций ([11], фронт № 14), связанных с системами CRISPR (особые участки ДНК: англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats – короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами), обычно используемыми в медицине для редактирования генома. Содержание этих работ: аналитические процедуры быстрого высокочувствительного определения ДНК, применимые в клинической диагностике.
Цвета аналитической химии
Фронт № 2 (рис. 1, табл. 1), отнесенный к «разноцветной» аналитике, характерен несколькими экстремальными показателями. К ним принадлежит наибольшее количество цитирующих статей и цитирований в целом, наиболее «молодые» цитируемые работы (в среднем 2021 г., табл. 1). Таким образом, это направление исследований, включающее разработку «зеленых» методик и оценку того, насколько аналитические методы и методики оказываются «зелеными», «красными» (эффективность и качество анализа), «синими» (практические свойства) и «белыми» (сумма цветов), относится в последнее время к наиболее актуальным (рис. 2).
При развитии этой научной области 12 принципов «зеленой» аналитики сменяются 12 (4 + 4 + 4) принципами «белой» аналитики [12] (рис. 2). Акцент исследований 2024 года сделан на процедурах пробоподготовки, прежде всего экстракции (микроэкстракции): ключевые слова extraction и microextraction – в заголовках более четверти цитирующих публикаций. Экстракция глубокими эвтектическими растворителями – отдельный фронт 2022 года [3] – здесь составная часть рассматриваемого нового направления. К фронту № 2 примыкает область исследований № 11, включающая экстракцию сорбентами с молекулярными отпечатками.
В новой терминологии наряду с названиями цветов часто присутствуют термины «устойчивый» и «устойчивость», введенные по аналогии с концепцией устойчивого развития (см. выше). Современная трактовка «устойчивости», например, в случае процедур пробоподготовки, означает [13]:
- простоту оборудования для экстракции, использование природных, биосовместимых материалов в качестве сорбентов;
- возможность одностадийного многоцелевого извлечения аналитов с различными химическими свойствами, например, соединений в широком диапазоне полярности;
- использование хемометрических алгоритмов при обработке данных, что позволяет избежать применения многих реагентов в аналитическом процессе.
«Трехкомпонентные» термины «белый» и «устойчивый» можно в удовлетворительном приближении считать синонимами.
Эко-фронт
Как и два года назад [3], сравнительно большой кластер связан с острой проблемой микро- и нанопластика (№ 3), засоряющего окружающую среду и попадающего в живые организмы [14]. Необходимо отметить, что представления об угрозах здоровью человека, регулярно высказываемых, еще не сформулированы в четкой однозначной форме [14]. В актуальной области исследований (№ 3) преобладают аналитические работы, касающиеся водных и других объектов окружающей среды. Соответствующий общенаучный фронт [5] относится к анализу иной матрицы – тканей человека; расхождение, возможно, связано с тем, что в американо-китайской работе высокоцитируемые статьи извлечены из других журналов, не попадающих в область аналитики.
То, что мы видим,
и то, чего мы не видим
Регулярно выявляемые актуальные области аналитики постоянно видоизменяются: расширяются, сужаются, исчезают, появляются новые статьи и новые фронты. Причина в динамике самой науки и специфичности применяемого способа ее мониторинга (рис. 3).
Этот рисунок показывает условно, что на старте мониторинга (год Х) видны три фронта. Допускаем, что через год внимание к исследованиям в области 1 ослабевает, показатели цитирования и социтирования падают, и при достаточно высоком пороге цитирования / социтирования мы ее не видим. Через два года эта тематика может возвратиться (например, с другими цитируемыми публикациями). Вместе с тем, уходит из наблюдения фронт 3, но уже по другой причине. Новые высокоцитируемые статьи носят преимущественно прикладной характер, разбросаны по разным темам, во многом публикуются в неаналитических журналах и поэтому не включаются в исходную выборку цитируемых статей.
Из фронтов предыдущего мониторинга (см. [3]) на карту 2024 года не попала микрофлюидика в виде самостоятельной области. По-видимому, здесь проявляется вторая из причин: недостаточно рейтинговых «чисто» аналитических публикаций. При этом несколько статей микрофлюидной тематики входят в сенсорные кластеры. В целом, работы, относящиеся к микрофлюидике, во многом перешли в практическую область, связанную с медицинской диагностикой, о чем свидетельствует значительный рост рынка соответствующих устройств (более 10% в год в период с 2024 до 2033 год) [15].
Заключение
Продолжение мониторинга аналитики, изложенное в этой статье, свидетельствует о прежнем доминировании сенсорной тематики и появлении обширной области, связанной с оценками аналитических методов по критериям «цветности». В этих случаях преодолевается ограниченность «зеленого» подхода к анализу, который должен быть дополнен необходимостью достижения приемлемых аналитических характеристик и практичностью соответствующих процедур. Сохраняет высокую значимость и проблема микро- и нанопластика.
Литература
Мильман Б. Л., Островидова Е. В., Журкович И. К. Химия‑2018. Новые «горячие» области исследований. Аналитика. 2019; 9(4):314–319.
Мильман Б. Л., Луговкина Н. В., Журкович И. К. Передовые исследования в химии. 2012–2020 годы. Аналитика. 2021; 11(5): 402–408.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Карта аналитики – 2022: миниатюрные приборы, COVID‑19, микропластик, глубокая эвтектика. Аналитика. 2023; 13(5): 360–365.
2023 Research Fronts. URL: https://english.casisd.cn/events/202311/t20231130_653115.html.
2024 Research Fronts. URL: https://discover.clarivate.com/Research_Fronts_2024_EN.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Актуальные области исследований в аналитике. 2019–2023 гг. Аналитика и контроль. 2024; 28(3): 244–250.
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry.
Устойчивое развитие. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Устойчивое_развитие.
Biomedical Sensors Market Size. URL: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/biomedical-sensors-market.
Fan M., Andrade G. F.S., Brolo A. G. A review on recent advances in the applications of surface-enhanced Raman scattering in analytical chemistry. Analytica Сhimica Acta. 2020; 1097:1–29.
Wang B., Wang R., Wang D., Wu J., Li J., Wang J., Liu H., Wang Y. Cas12aVDet: a CRISPR/Cas12a-based platform for rapid and visual nucleic acid detection. Analytical Сhemistry. 2019; 91(19):12156–12161.
Nowak P. M., Wietecha-Posłuszny R., Pawliszyn J. White analytical chemistry: an approach to reconcile the principles of green analytical chemistry and functionality. Trends in Analytical Chemistry. 2021; 138:116223.
Richter P., Cárdenas S. Sustainability in sample preparation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2025; 1–2. URL: https://doi.org/10.1007/s00216-024-05722‑x.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Микро- и нанопластик. Абрис проблемы. Аналитика. 2024; 14(4): 328–337.
Microfluidics Market Size. URL: https://www.towardshealthcare.com/insights/microfluidics-market-sizing.
References
Milman B. L., Ostrovidova E. V., Zhurkovich I. K. Chemistry‑2018. New “hot” research fields. Analytics. 2019; 9(4):314–319. (In Russ.).
Milman B. L., Lugovkina N. V., Zhurkovich I. K. Front research in chemistry. 2012–2020. Analytics. 2021; 11(5): 402–408. (In Russ.).
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Map of analytics‑2022: miniaturized instruments, COVID‑19, microplastics, deep eutectics. Analytics. 2023; 13(5): 360–365. (In Russ.).
2023 Research Fronts. URL: https://english.casisd.cn/events/202311/t20231130_653115.html.
2024 Research Fronts. URL: https://discover.clarivate.com/Research_Fronts_2024_EN.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Topical research fields in analytics. 2019–2023. Analytics and Control. 2024; 28(3): 244–250. (In Russ.).
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry.
Sustainable development. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Устойчивое_развитие.
Biomedical Sensors Market Size. URL: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/biomedical-sensors-market.
Fan M., Andrade G. F.S., Brolo A. G. A review on recent advances in the applications of surface-enhanced Raman scattering in analytical chemistry. Analytica Сhimica Acta. 2020; 1097:1–29.
Wang B., Wang R., Wang D., Wu J., Li J., Wang J., Liu H., Wang Y. Cas12aVDet: a CRISPR/Cas12a-based platform for rapid and visual nucleic acid detection. Analytical Сhemistry. 2019; 91(19):12156–12161.
Nowak P. M., Wietecha-Posłuszny R., Pawliszyn J. White analytical chemistry: an approach to reconcile the principles of green analytical chemistry and functionality. Trends in Analytical Chemistry. 2021; 138:116223.
Richter P., Cárdenas S. Sustainability in sample preparation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2025; 1–2. URL: https://doi.org/10.1007/s00216-024-05722‑x.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Micro-and Nanoplastics. Contours of the Problem. Analytics. 2024; 14(4): 328–337. (In Russ.).
Microfluidics Market Size. URL: https://www.towardshealthcare.com/insights/microfluidics-market-sizing.
Автор / Author
Мильман Борис Львович,
доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С. Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства» (ФГБУ НКЦТ им. С. Н. Голикова ФМБА России), Санкт-Петербург, РФ. Области научных интересов: масс-спектрометрия, аналитическая и органическая химия, науковедение.
Boris L. Milman,
Dr.Sc., Research Leader, Clinical Research Center of Toxicology, Federal Medical-Biological Agency of Russia, St. Petersburg, Russia. Research interests: mass spectrometry, analytical chemistry, organic chemistry, science of science.
bormilman@yandex.ru
ORCID 0000-0002-0609-6117
Конфликт интересов /
Conflict of Interest
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 24.03.2025
Принята к публикации 02.06.2025
Отзывы читателей
