分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展*

李文超 王永花 孫 成 楊紹貴＊＊

(1.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京，210093;2.淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京，210098)

分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展*

李文超1王永花2孫 成1楊紹貴1＊＊

(1.污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京，210093;2.淺水湖泊綜合治理與資源開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京，210098)

固相微萃取技術(shù)是一種廣泛使用的樣品前處理技術(shù)，涂層是固相微萃取技術(shù)的核心部分.目前商品化的涂層缺乏選擇性，易受基質(zhì)干擾，不適合復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)中痕量有機(jī)污染物的分析.分子印跡聚合物是一種具有強(qiáng)大分子識(shí)別功能的材料，具有高效的選擇特異性，將其作為固相微萃取涂層，可提高其選擇性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，是目前固相微萃取涂層的研究熱點(diǎn)之一.本文介紹了分子印跡技術(shù)的基本原理，綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展，包括分子印跡固相微萃取裝置形式以及方法研究等，最后展望了分子印跡固相微萃取的發(fā)展方向.

固相微萃取，分子印跡技術(shù)，涂層材料.

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)技術(shù)是1989年由加拿大Waterloo大學(xué)Pawliszyn教授的研究小組［1］以固相萃取為基礎(chǔ)研發(fā)出的一種無(wú)溶劑前處理方法.自從20世紀(jì)90年代初問(wèn)世以來(lái)SPME發(fā)展日臻成熟，由于它具有樣品用量少、操作方便、快速等優(yōu)點(diǎn)，且易與氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、毛細(xì)管電泳(CE)、氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)等常見(jiàn)的色譜儀器聯(lián)用，從而得到廣泛的應(yīng)用，已成功地應(yīng)用于氣體、水體、土壤/底泥等環(huán)境樣品中揮發(fā)性/半揮發(fā)性有機(jī)物甚至部分無(wú)機(jī)物的分析［2］.

SPME裝置由萃取頭(fiber)和手柄(holder)兩部分構(gòu)成，類(lèi)似于氣相色譜微量進(jìn)樣器.SPME的核心部分是萃取頭的涂層部分，涂層的厚度和種類(lèi)在很大程度上決定了方法的靈敏度和選擇性.目前，已經(jīng)商品化的SPME涂層有數(shù)十種，但商品化的涂層存在耐高溫性能(一般使用溫度在240℃—320℃)和耐溶劑性能較差，石英纖維基底易折斷、使用壽命短和價(jià)格偏高等缺點(diǎn)［3］.特別是商品化涂層不具有萃取選擇性，不適宜于復(fù)雜介質(zhì)中痕量有機(jī)污染物的定量分析，從而限制了其應(yīng)用范圍［4］.近年來(lái)，研制具有選擇性乃至特異性的SPME涂層倍受關(guān)注［5］.其中分子印跡聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)涂層由于制備簡(jiǎn)單、能夠反復(fù)使用、機(jī)械強(qiáng)度較高、耐高溫和耐溶劑性好，尤其是具有高效選擇特異性的優(yōu)點(diǎn)，可適用于復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的痕量目標(biāo)物分析，應(yīng)用前景廣闊［6］，已成為選擇性固相微萃取涂層研究熱點(diǎn)之一.

本文介紹了分子印跡技術(shù)的基本原理，并綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展.

1 分子印跡技術(shù)的基本原理

分子印跡技術(shù)(Molecularly Imprinted Technique，MIT)是一種制備具有特定選擇性的分子識(shí)別材料的新興技術(shù).分子印跡技術(shù)也叫分子模板技術(shù)，源于生物學(xué)上抗原與抗體的作用機(jī)理.即模板分子與功能單體在合適分散介質(zhì)中依靠相互作用力，如共價(jià)鍵、氫鍵、離子鍵、范德華力、疏水作用及空間位阻效應(yīng)等，形成可逆結(jié)合的復(fù)合物;加入交聯(lián)劑后，在光、熱、電場(chǎng)等作用以及引發(fā)劑和致孔劑輔助下形成既具有一定剛性又具有一定柔性的多孔三維立體功能材料，將模板分子有規(guī)律地包在其中;最后用一定方法把模板分子去除，即可獲得與模板分子互補(bǔ)有特異識(shí)別功能的三維孔穴，該孔穴可特異性識(shí)別并與模板分子再結(jié)合.圖1為MIPs合成過(guò)程.

圖1 分子印跡示意圖［7］Fig.1 The schematic diagram for the synthesis of molecularly imprinted polymers［7］

按照單體與模板分子結(jié)合方式的不同，分子印跡技術(shù)可分為預(yù)組裝法和自組裝法兩種基本方法.預(yù)組裝法(preorganization)又稱(chēng)共價(jià)法，此方法中模板分子首先通過(guò)可逆共價(jià)鍵與單體結(jié)合生成如硼酸酯和縮酮等可再分解的復(fù)合物，然后交聯(lián)聚合，聚合后再通過(guò)化學(xué)途徑將共價(jià)鍵斷裂而除去模板分子.自組裝法(self-assembling)又稱(chēng)非共價(jià)法，此方法中模板分子與功能單體之間自組織排列，以非共價(jià)鍵自發(fā)形成具有多重作用位點(diǎn)的單體-模板分子復(fù)合物，經(jīng)過(guò)交聯(lián)聚合后這種作用保存下來(lái).MIPs的制備方法主要分為以下幾種:本體聚合法、沉淀聚合法、原位聚合法、懸浮聚合法、多步溶脹聚合法、表面印跡法、分散聚合法和分子印跡溶膠-凝膠技術(shù)［8］.

2 分子印跡固相微萃取

分子印跡固相微萃取(Molecularly Imprinted Solid Phase Microextraction，MISPME)將MIPs作為SPME萃取涂層，克服商品化SPME涂層選擇性差的缺點(diǎn)，使其既具有SPME高效萃取的優(yōu)點(diǎn)，又具有MIPs強(qiáng)大的分子識(shí)別能力，從而提高復(fù)雜環(huán)境基體中痕量目標(biāo)物分析的適用性.下面對(duì)MISPME裝置形式以及研究方法分別進(jìn)行論述.

2.1 裝置形式

2.1.1 管內(nèi) MISPME

管內(nèi)SPME(In-Tube Solid-Phase Microextraction，In-Tube SPME)是將萃取固定相涂敷于毛細(xì)管的內(nèi)壁上，樣品可通過(guò)在線連接的HPLC系統(tǒng)進(jìn)行在線萃取和分離測(cè)定.管內(nèi)MISPME是將MIPs裝填于毛細(xì)管柱內(nèi)作為預(yù)處理柱.

2001年Mullet等［9］首次將分子印跡技術(shù)與固相微萃取相結(jié)合，制備以外消旋心得安(一種β-受體阻斷劑)為模板分子的MIPs，將MIPs研磨篩分出具有一定粒度大小的顆粒，將其裝入聚醚醚酮(PEEK)毛細(xì)管中，利用一套自動(dòng)的在線In-tube SPME/HPLC裝置分析尿液中心得安的含量.該涂層與其它管內(nèi)SPME涂層相比，提高了對(duì)心得安的選擇性和靈敏度，其檢測(cè)限低(0.32 μg·mL－1)，線性范圍較寬(0.5—100 μg·mL－1)，重現(xiàn)性較好(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5.0%)，使用壽命長(zhǎng)(約500 次)，方法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便.但這種裝置需要額外的儀器設(shè)備如泵和多口進(jìn)樣閥配合使用.因此，有必要研究更為簡(jiǎn)便的裝置形式.

2.1.2 萃取纖維

萃取纖維結(jié)構(gòu)類(lèi)似于商用的SPME萃取裝置.它是將MIPs直接合成在石英纖維或金屬絲表面.這是目前MISPME研究的主要裝置形式.

2001年Koster等［10］首先報(bào)道了纖維狀的MISPME裝置，用于提取尿液中的克倫特羅.其制備方法是首先將預(yù)處理過(guò)的石英纖維進(jìn)行硅烷化，然后將石英纖維放置在預(yù)聚合液(模板分子、交聯(lián)劑、功能單體和引發(fā)劑)中，在4℃下350 nm紫外光引發(fā)反應(yīng)12 h，使MIPs直接鍵合到石英纖維表面，反應(yīng)后得到厚度為75 μm的MISPME萃取頭.該涂層具有高選擇性，重現(xiàn)性較好，最低檢測(cè)線可達(dá)10 μg·mL－1.但是，該萃取纖維不能與HPLC聯(lián)用，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.2007年李攻科等［11］用類(lèi)似于上述方法合成了撲滅凈MIPs涂層，該涂層厚度約為25 μm，并首次與商品化的SPME-HPLC聯(lián)用測(cè)定大豆、玉米、生菜和土壤中 5 種三嗪類(lèi)除草劑的含量，最低檢測(cè)限為 0.012—0.090 μg·L－1.2008—2010 年期間，他們［12-14］采用同樣的方法分別制備出四環(huán)素、心得安和17β-雌二醇MIPs涂層，應(yīng)用于生物樣品的檢測(cè)，均取得了較好的結(jié)果.2009年譚峰［15］等采用一種可以控制涂層厚度的方法制備出雙酚A分子印跡涂層.該方法沒(méi)有使用石英纖維作為基體，而是將較細(xì)的石英毛細(xì)管插到較粗的石英毛細(xì)管中，然后把預(yù)聚合液注入兩根毛細(xì)管之間，毛細(xì)管兩端用橡皮塞住，在紫外光引發(fā)下聚合，反應(yīng)后除去外層石英毛細(xì)管，制備出以石英毛細(xì)管為基體的萃取纖維.其制備過(guò)程如圖2所示.

圖2 MISPME萃取纖維涂層制備過(guò)程示意圖［15］Fig.2 Schematic diagram for preparing the MIP-coated SPME fibers［15］

使用4 種不同規(guī)格的石英毛細(xì)管(內(nèi)徑/外徑:0.20 mm/0.32 mm，0.25 mm/0.37 mm，0.32 mm/0.45 mm，0.53 mm/0.69 mm)［15］，將 3 種外徑分別為 0.32、0.37、0.45 mm 的石英毛細(xì)管插入內(nèi)徑為0.53 mm較粗的石英毛細(xì)管內(nèi)，制備出60、100和125 μm 3種厚度的MIPs涂層和直徑為530 μm的分子印跡整體材料萃取纖維，并對(duì)這4種MIPs涂層的萃取能力進(jìn)行了比較.研究結(jié)果表明，隨著MIPs涂層厚度的增加，萃取容量逐漸增加，但達(dá)到萃取平衡和解析目標(biāo)物所需時(shí)間也逐漸增加.因此，綜合考慮萃取容量和萃取時(shí)間兩個(gè)因素，涂層厚度在60—100 μm之間較為合適.遺憾的是，該裝置不能與HPLC聯(lián)用，且檢測(cè)限較高，難以用于實(shí)際環(huán)境樣品的檢測(cè).

以往研究中大多使用石英纖維作為基體，但石英纖維存在易折斷的缺點(diǎn).2010年Djozan［16］等首次以鋁絲為萃取纖維基體，制備出草殺凈分子印跡涂層，克服了石英纖維易折斷的缺點(diǎn).該制備方法是先將鋁絲進(jìn)行陽(yáng)極氧化和硅烷化處理，然后用實(shí)驗(yàn)室自制的氣壓噴霧器將預(yù)聚合液噴灑在鋁絲上，再將其放在紫外燈下，由紫外光引發(fā)聚合10 min.該裝置與GC/MS聯(lián)用，成功應(yīng)用于井水、大米、玉米和洋蔥實(shí)際樣品中7種三嗪類(lèi)除草劑的檢測(cè).

2.1.3 整體材料

整體材料是一種無(wú)需石英纖維作為基體，以MIPs整體材料作為萃取纖維的裝置形式.與萃取纖維形式相比，該方法更為簡(jiǎn)便、易操作.

2007年Djozan［17］等和Turiel［18］等幾乎同時(shí)報(bào)道了這種簡(jiǎn)單易行的制備方法.其制備方法如圖3所示.該方法以熔融石英毛細(xì)管或玻璃毛細(xì)管為模具，通過(guò)微量進(jìn)樣器將預(yù)聚合液注入毛細(xì)管中，并將毛細(xì)管的兩端用橡皮封住，一定溫度下固化一定的時(shí)間，最后去除毛細(xì)管模具，得到MIPs涂層.該種方法無(wú)需纖維基底，克服了石英纖維容易折斷的缺點(diǎn).

Turiel［18］等用該方法使用不同內(nèi)徑的石英毛細(xì)管(0.1、0.25、0.32 和 0.53 mm)制備了撲滅凈 MIPs整體材料，并研究了標(biāo)準(zhǔn)溶液中撲滅凈的回收率與MIPs整體材料的體積之間的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，撲滅凈的回收率與MIPs整體材料的體積呈正相關(guān)，且線性關(guān)系較好(R2＞0.99)，但其原因還不得而知.選擇直徑為0.53 mm的纖維用于萃取土壤中的三嗪類(lèi)農(nóng)藥，所得譜圖基線與該涂層萃取標(biāo)準(zhǔn)溶液所得基線一樣平整，可見(jiàn)該涂層選擇性很強(qiáng)，能夠有效地抗基體干擾.Djozan［17］用該方法制備了二乙醯嗎啡MIPs整體材料.該纖維在300℃下仍能保持熱穩(wěn)定性，因此可直接與GC或GC/MS聯(lián)用，用于檢測(cè)水中二乙醯嗎啡的含量，線性范圍為350—8000 ng·mL－1，檢測(cè)限為300 ng·mL－1，因此可直接用于實(shí)際樣品的檢測(cè).此后，2008和2009年［19，20］他們又分別制備了以阿特拉津和莠滅凈為模板分子的MIPs整體材料，與GC聯(lián)用，用于測(cè)定自來(lái)水、洋蔥和大米中7種三嗪類(lèi)農(nóng)藥.該種裝置形式與萃取纖維相比，萃取容量較大，但所需萃取平衡時(shí)間較長(zhǎng)，且目標(biāo)分子不容易被洗脫［15］.

圖3 分子印跡涂層的制備［18］Fig.3 Prepration of molecularly imprinted coatings［18］

2.1.4 攪拌棒

SPME攪拌棒(Stir bar sorptive extraction，SBSE)是1999年出現(xiàn)的一種新的固相微萃取方法［21］，是一種無(wú)溶劑萃取與高強(qiáng)度富集的樣品制備方法.與SPME相比，SBSE的萃取涂層體積較大，因此具有更大的萃取容量，但SBSE所需萃取平衡時(shí)間較長(zhǎng)，同樣面臨易受到復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)干擾的缺點(diǎn)［22］.目前，商品化的SBSE萃取涂層種類(lèi)只有聚二甲基硅烷(polydimethylsiloxane，PDMS)一種.以MIPs作為SBSE的萃取涂層(Molecularly Imprinted Stir bar sorptive extraction，MISBSE)，可以擴(kuò)大SBSE的適用范圍.目前，MISBSE涂層的研究報(bào)導(dǎo)較少.

2006年朱曉蘭等人［23］分別制備了以久效磷為模板分子的MISBSE涂層.采用相轉(zhuǎn)換法，將磁芯長(zhǎng)為30 mm、PDMS涂層厚度為1 mm的商用攪拌棒浸在30%尼龍-6、3%久效磷和67%蟻酸組成的膠體溶液中，然后將攪拌棒放置在100 mL純凈水中，尼龍-6在水中凝膠化10 min后用10%(V/V)乙酸/甲醇溶液沖洗攪拌棒，除去攪拌棒表面的溶劑和模板分子.該攪拌棒涂層厚度約為180 μm，表面呈多孔型，因此可以快速地達(dá)到吸附平衡，且具有較高的選擇萃取性，可用于土壤中4種有機(jī)磷農(nóng)藥含量的測(cè)定.2007年用同樣的方法制備出左旋谷酰胺MISBSE涂層［24］，可用于測(cè)定5種氨基酸.2010年李攻科［25，26］等使用玻璃毛細(xì)管，分別以雷托帕明和特丁津?yàn)槟０宸肿幼灾屏艘环NMISBSE涂層.其制備方法是:首先將一根直徑1 mm、長(zhǎng)15 mm的玻璃毛細(xì)管的一端先用丙烷火焰燒結(jié)，再將玻璃管外表面經(jīng)過(guò)預(yù)處理后進(jìn)行硅烷化處理，然后放置在裝有預(yù)聚合液的試管中，于60℃水浴條件下反應(yīng)90 min，使MIPs涂層合成在玻璃毛細(xì)管的外表面，反應(yīng)結(jié)束后將磁鐵插入玻璃毛細(xì)管中，用丙烷火焰將另一端燒結(jié).最終玻璃毛細(xì)管的兩端被燒結(jié)成球型，這種自制的攪拌棒形狀類(lèi)似于啞鈴型.雷托帕明MISBSE涂層結(jié)構(gòu)均勻，呈多孔狀，平均厚度為20.6 μm.實(shí)驗(yàn)證明，該涂層與非分子印跡涂層相比有更高的萃取能力，穩(wěn)定性好，反復(fù)使用至少40次涂層沒(méi)有明顯損失，涂層置于干燥的空氣中8個(gè)月萃取能力未見(jiàn)明顯降低.將雷托帕明MISBSE與HPLC聯(lián)用，對(duì)雷托帕明、異舒普林和克侖特羅的檢測(cè)限分別為0.10、0.19和0.21 μg·L－1，可直接用于豬肉、豬肝和飼料中痕量 β2-興奮劑的檢測(cè).用同樣的方法制備的特丁津MISBSE涂層，檢測(cè)大米、蘋(píng)果、生菜和土壤中9種三嗪類(lèi)除草劑也取得了滿意的結(jié)果.同年，林福華等［27］以雙酚A為模板分子，使用原位聚合法制備MISBSE涂層，與高效液相色譜(HPLC)-二極管陣列檢測(cè)器(DAD)聯(lián)用，探討其對(duì)環(huán)境水樣中雙酚A的選擇萃取性能.在最佳條件下，該攪拌棒可對(duì)模板分子進(jìn)行有效的選擇性萃取，線性范圍為1.0—200 μg·L－1，檢出限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分別為0.28 μg·L－1和 0.94 μg·L－1.在實(shí)際水樣分析中，加標(biāo)回收率為 96.0%—108.7%.研究結(jié)果表明，所建方法具有簡(jiǎn)便、靈敏和環(huán)境友好等特點(diǎn).

2.1.5 其它形式

2005［28］和2006［29］年Yu和Lai報(bào)道了以赭曲霉素為模板分子，采用電化學(xué)的方法，以鉑電極作為對(duì)電極，Ag/AgCl作為參比電極，不銹鋼套箍作為工作電極，將分子印跡聚吡咯(MIPPy)和碳納米管(CNT)同時(shí)沉積在不銹鋼套箍上，在其表面形成了MIPPy/CNT復(fù)合膜，并作為一種預(yù)富集裝置，與HPLC聯(lián)用測(cè)定紅酒中赭曲霉素的含量.這種復(fù)合涂層既具有較大的絕對(duì)比表面積，又具有較高的表面積-體積比，因此具有較高的萃取富集能力，還具有選擇性.對(duì)3 mL紅酒樣品濃縮，檢測(cè)限可達(dá)到12 ng·L－1以下.雖然，2006年后再?zèng)]有此類(lèi)研究的報(bào)道，但是上述研究可為使用電化學(xué)方法制備MISPME萃取涂層，將MIPs和納米材料復(fù)合物作為固相微萃取涂層和新型的固相微萃取裝置的研究提供了重要依據(jù).

2.2 方法研究

2.2.1 制備方法

目前報(bào)道的MISPME裝置制備方法主要有:涂漬裝填法、原位聚合法和分子印跡溶膠-凝膠法.

涂漬裝填法首先合成塊狀MIPs，然后將其粉碎、研磨、篩分得到具有一定粒度的MIPs顆粒，經(jīng)溶劑洗脫除去模板分子，并真空干燥后，再將此顆粒物填裝到毛細(xì)管內(nèi).此種方法主要用于制備In-Tube SPME裝置.由于該種方法須將MIPs粉碎、研磨等，會(huì)對(duì)聚合物的空腔造成破壞，降低其選擇性，因此除了2001年Mullet等［9］報(bào)道過(guò)這種方法后，就很少有人研究使用該種方法制備MISPME裝置.

原位聚合法是目前制備MISPME裝置的主要方法.該方法將MIPs直接合成在毛細(xì)管內(nèi)，制備出整體材料形式的MISPME裝置，Djozan研究小組［17，19-20］就是采用這種方法制備出能和GC聯(lián)用的MISPME裝置.李攻科研究小組［11-14］使用該種方法，將MIPs直接合成在經(jīng)過(guò)硅烷化處理的石英纖維表面，并可與商用SPME-HPLC裝置聯(lián)用.經(jīng)過(guò)硅烷化處理后的石英纖維表面含有能與MIPs結(jié)合的位點(diǎn)，因此MIPs是通過(guò)化學(xué)作用鍵合在石英纖維的表面，而不是簡(jiǎn)單地涂覆在纖維表面，這種方法使涂層與支撐材料結(jié)合更加牢固，從而延長(zhǎng)了MISPME涂層的使用壽命.另外，影響原位聚合法制備MISPME涂層主要因素還有功能單體、交聯(lián)劑和聚合溶劑的種類(lèi)和比例、聚合時(shí)間和聚合溫度等.2007年，李攻科［11］的研究中表明，使用不同的聚合溶劑會(huì)影響涂層制備的可行性及其形態(tài)結(jié)構(gòu).當(dāng)使用極性溶劑如丙酮或氯仿作為聚合溶劑時(shí)，無(wú)法合成出MIPs涂層;當(dāng)使用乙腈或乙酸乙酯作為聚合溶劑時(shí)，制備出的MIPs涂層不均勻;而當(dāng)使用非極性的溶劑苯或甲苯作為聚合溶劑時(shí)，制備得到的MIPs涂層均勻致密，所以最終選擇甲苯作為聚合溶劑.聚合時(shí)間也是影響涂層厚度以及制備重現(xiàn)性的關(guān)鍵因素［12］.聚合時(shí)間太短，涂層不均一且薄;聚合時(shí)間較長(zhǎng)則無(wú)法將石英纖維從聚合物中拉出，只有當(dāng)聚合物呈半固體狀態(tài)時(shí)將石英纖維拉出，才能保證涂層既具有一定厚度，又能保證石英纖維的安全.因此，需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)最終確定合適的聚合時(shí)間.

目前使用分子印跡溶膠-凝膠法制備MISPME涂層的報(bào)道比較少.分子印跡溶膠-凝膠法利用溶膠-凝膠過(guò)程把模板分子引入到無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成一種剛性材料.分子印跡溶膠-凝膠材料兼顧了溶膠-凝膠和分子印跡二者的優(yōu)點(diǎn)，克服了分子印跡有機(jī)聚合物的剛性與惰性較差的缺點(diǎn)［30］.2006王淼［31］等、2009年Maggie Ka-Yi Li［32］等用該種方法，選用正硅酸乙酯(TEOS)作為前軀體，分別制備出聯(lián)苯和十溴聯(lián)苯醚(BDE-209)分子印跡固相微萃取頭，該萃取纖維可直接與GC聯(lián)用，分別用于測(cè)定市售膠黏劑中的苯及其同系物的含量以及城市廢水中多溴聯(lián)苯醚同系物的含量，均取得了滿意結(jié)果.

2.2.2 性能研究

對(duì)MISPME涂層的性能研究主要包括涂層表征和萃取性能的研究.

涂層表征可通過(guò)紅外光譜、熱重分析、掃描電鏡和耐溶劑性等幾個(gè)方面來(lái)考察.如可通過(guò)紅外光譜推測(cè)模板分子與功能單體的結(jié)合方式;通過(guò)熱重分析可考察MIPs涂層的熱穩(wěn)定性;通過(guò)掃描電鏡可觀察涂層形貌;通過(guò)耐溶劑性考察可檢驗(yàn)MIPs涂層的化學(xué)穩(wěn)定性.李攻科［26］等對(duì)雷托帕明分子印跡攪拌棒涂層進(jìn)行研究時(shí)，通過(guò)分析比較非分子印跡涂層、洗脫模板分子前后的分子印跡涂層和雷托帕明4個(gè)紅外譜圖推測(cè)雷托帕明與功能單體之間只是氫鍵作用.熱重分析表明分子印跡和非分子印跡涂層在220℃下保持熱穩(wěn)定性，因此選擇120℃作為老化溫度.將攪拌棒分別浸泡在水、甲醇、乙腈、丙酮、氯仿、二甲亞砜、苯、甲苯和10%(V/V)醋酸/甲醇或水中30 min，印跡和非印跡涂層表面均沒(méi)有明顯脫落，溶液中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)殘留物，說(shuō)明該MIPs涂層具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性.

萃取性能通過(guò)萃取容量、萃取選擇性、使用壽命以及與商用SPME涂層或其它萃取方法做比較研究.涂層的萃取容量可通過(guò)繪制吸附等溫線得到.在一定濃度范圍內(nèi)，MIPs涂層對(duì)目標(biāo)物的萃取量會(huì)隨溶液中目標(biāo)物初始濃度的增大而增大，但超過(guò)某一濃度時(shí)，涂層的萃取量將不會(huì)改變，這時(shí)的萃取量就是涂層的萃取容量.2008年，李攻科小組［12］研究了自制的四環(huán)素MISPME萃取涂層和非分子印跡涂層的萃取容量.當(dāng)4種四環(huán)素混標(biāo)濃度在2.00—200 μg·L－1范圍內(nèi)，MIPs萃取涂層對(duì)4種四環(huán)素的萃取量會(huì)隨初始濃度的增大而增大;當(dāng)混標(biāo)濃度在200—800 μg·L－1范圍內(nèi)，隨著初始濃度的增大MIPs萃取涂層對(duì)土霉素和四環(huán)素的萃取量基本保持不變，而對(duì)強(qiáng)力霉素和氯四環(huán)素的萃取量卻逐漸減小，這表明當(dāng)MIPs涂層達(dá)到萃取平衡時(shí)，土霉素、四環(huán)素與強(qiáng)力霉素、氯四環(huán)素之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附作用.最后經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到MIPs涂層對(duì)土霉素、四環(huán)素、強(qiáng)力霉素、氯四環(huán)素的萃取容量分別為110、100、55和60 ng，該萃取容量分別是非分子印跡涂層萃取容量的3.9、3.9、2.4和2.1倍.涂層的萃取選擇性通常選擇具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)來(lái)考察.例如，Djozan［19］等選擇8種與目標(biāo)分子具有相似結(jié)構(gòu)的三嗪類(lèi)除草劑和4種其它結(jié)構(gòu)的殺蟲(chóng)劑來(lái)考察阿特拉津分子印跡涂層的選擇性.實(shí)驗(yàn)表明，該涂層對(duì)三嗪類(lèi)除草劑具有較高的選擇性，而對(duì)其它殺蟲(chóng)劑沒(méi)有選擇性，與其它類(lèi)似結(jié)構(gòu)的三嗪類(lèi)除草劑相比，該涂層對(duì)目標(biāo)分子阿特拉津的萃取有更高的選擇性.涂層使用壽命的長(zhǎng)短是固相微萃取涂層的一個(gè)重要衡量指標(biāo).2010年，李全龍［33］對(duì)自制的單壁碳納米管固相微萃取涂層進(jìn)行了使用壽命的實(shí)驗(yàn)研究，比較了使用0、40、80和120次后涂層對(duì)苯系物的萃取效率，結(jié)果表明使用120次后萃取效率并沒(méi)有發(fā)生明顯變化，說(shuō)明該涂層的使用壽命至少可達(dá)120次以上.

2.2.3 研究應(yīng)用

總結(jié)目前報(bào)導(dǎo)的有關(guān)MISPME的文獻(xiàn)，MIPs涂層可成功應(yīng)用于環(huán)境、食物和生物樣品中目標(biāo)物的分析中.根據(jù)解析過(guò)程不同可分為3種類(lèi)型:少量溶劑洗脫、商用SPME-HPLC聯(lián)用裝置洗脫和GC進(jìn)樣口熱解析.表1列出分子印跡固相微萃取涂層及其應(yīng)用.

表1 分子印跡固相微萃取涂層及其應(yīng)用Table 1 Molecularly imprinted solid phase microextraction coatings and their applications

少量溶劑洗脫的方法是將萃取纖維浸泡在少量溶劑中，通過(guò)破壞印跡空腔中目標(biāo)物與聚合物的特異性作用，使目標(biāo)物被洗脫出來(lái).少量溶劑洗脫是一種離線洗脫方式，最終只有很小部分的洗脫溶劑進(jìn)入色譜系統(tǒng)用于分析，為降低檢測(cè)限可采用在線洗脫方式.商用SPME-HPLC聯(lián)用裝置是一種可用于在線洗脫的裝置.當(dāng)萃取過(guò)程結(jié)束后將萃取纖維插入到解析池中，通過(guò)適宜溶劑或流動(dòng)相的沖洗使目標(biāo)物被洗脫，并隨流動(dòng)相直接進(jìn)入色譜柱和檢測(cè)器進(jìn)行分離和測(cè)定.由于MIPs涂層具有較好的熱穩(wěn)定性，可以將萃取纖維直接插入到GC進(jìn)樣口，目標(biāo)物經(jīng)熱解析后被載氣送入氣相色譜柱和檢測(cè)器中進(jìn)行分離和檢測(cè).

3 結(jié)論與展望

分子印跡技術(shù)是提高分析選擇性的有力工具.雖然分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)的聯(lián)用尚處于初步研究階段，但已經(jīng)有很多文獻(xiàn)報(bào)道了MIPs作為SPME涂層的優(yōu)越性.由于制備MIPs涂層的方法簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，并且制備出的涂層具有化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及很強(qiáng)的選擇性，與LC和GC均可聯(lián)用，適用范圍較廣，因此MISPME是近年來(lái)自制固相微萃取涂層的研究熱點(diǎn).但是，MISPME也存在一定的缺陷［3-4，6］.首先，MIPs涂層的識(shí)別位點(diǎn)與模板分子之間的作用力主要是靠氫鍵作用，因此在水溶液或極性溶劑中萃取目標(biāo)物時(shí)，容易受到干擾，影響萃取效率.其次，目前所用于制備MIPs的交聯(lián)劑和功能單體有限，MIPs涂層的種類(lèi)還比較少.另外，目前所報(bào)道的文獻(xiàn)中［10-16，31-35］，MISPME萃取纖維大多數(shù)以石英纖維為基體，存在著石英纖維易被折斷的缺點(diǎn);MIPs整體材料萃取纖維雖然無(wú)需石英纖維為基體，不易被折斷，但與色譜聯(lián)用問(wèn)題還有待解決.最后，雖然MIPs制備方法較多，但制備MISPME涂層的方法較少，采用一種簡(jiǎn)單的制備方法來(lái)控制涂層厚度的問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究解決.總之，雖然MIPs涂層有一定的缺點(diǎn)，但是由于其在萃取選擇性方面具有其它涂層無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，新型的MIPs涂層以及萃取裝置依然是研究熱點(diǎn).

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THE DEVELOPMENT OF MOLECULARLY IMPRINTED TECHNIQUE COUPLED WITH SOLID PHASE MICROEXTRACTION

LI Wenchao1WANG Yonghua2SUN Cheng1YANG Shaogui1

(1.School of the Environment，State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Nanjing University，Nanjing，210093，China; 2.School of the Environment，Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Department on Shallow Lakes，Hohai University，Nanjing，210098，China)

Coating is considered to be the key element in solid phase microextraction(SPME)technique as it has been widely used in sample pretreatment.However，currently the commercially available fibers based on nonselective sorbent are lack of selectivity in the extraction and easy to be interfered by environmental matrix.Therefore，they are not suitable for the analysis of organic contaminants in complex environmental matrix.As a kind of material which have strong molecular recognition ability and high specific selectivity，molecularly imprinted polymers can greatly improve the separation capability of microextraction technique and expand the application scope of SPME when used as the coating materials of SPME，which has made it become one of research hotspots of SPME selective coatings.The concept，basic principle and method of molecularly imprinted technique，were introduced systematically，and the recent progress of molecularly imprinted technique coupled with solid phase microextraction，including the type of equipment of molecularly imprinted solid phase microextraction and the reaserch method，were also reviewed in this paper.Future research trends of molecularly imprinted solid phase microextraction(MISPME)were emphasized in the end of this paper.

solid phase microextraction，molecularly imprinted technique，material of coating.

2010年10月27日收稿.

*江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)科研基金(No.1011)和Agilent Technologies Foundation(Grant ID 0851和Grant ID 2190)資助.

＊＊通訊聯(lián)系人，E-mail:yangsg@nju.edu.cn