液相微萃取技術(shù)在毒品分析領(lǐng)域的研究進(jìn)展*

王 萌，鄭 琿，翟晚?xiàng)?，張春?/p>

（公安部 物證鑒定中心，北京 100038）

（Institute of Feremsic Science Ministry of Public Security，Beijing 100038,China）

綜 述

液相微萃取技術(shù)在毒品分析領(lǐng)域的研究進(jìn)展*

王 萌，鄭 琿，翟晚?xiàng)?，張春?/p>

（公安部 物證鑒定中心，北京 100038）

本文綜述了近年來液相微萃取技術(shù)在國(guó)內(nèi)外法庭科學(xué)毒品分析領(lǐng)域的研究應(yīng)用進(jìn)展，對(duì)液相微萃取技術(shù)的不同實(shí)現(xiàn)模式及對(duì)應(yīng)的原理、影響因素、方法特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。以期能夠?yàn)榉ㄍタ茖W(xué)領(lǐng)域的毒品研究和辦案提供一些幫助。

毒品；前處理；提取

（Institute of Feremsic Science Ministry of Public Security，Beijing 100038,China）

Abstract:This paper gives a review of the research progress in the field of forensic science drug analysis at home and abroad in recent years.It gives a comprehensive summary ofmodes,principles,influencing factors and characteristics of liquid phasemicro-extraction technology,hoping to provide some help for forensic science drug analysis and handling cases.

Key words:drugs；pre-treatment；extraction

液相微萃取又稱溶劑微萃取（solventmicroextraction,SME），原理與液液萃取相同，即利用物質(zhì)在互不相溶的兩相中分配比不同而達(dá)到分離目的。液相微萃取是近年來新興的一種微型化的樣品前處理技術(shù)，最早由 Jeannot等[1]提出，他們將 1D（8μL）與水互不相溶的正辛烷粘附于聚四氟乙烯桿末端的凹槽中，直接浸入到樣品水溶液中，攪拌一定時(shí)間后，樣品中微量的4-甲基苯乙酮被萃取到正辛烷中。液相微萃取技術(shù)可以單獨(dú)作為一種樣品前處理技術(shù)，也可以直接同氣相色譜、液相色譜、質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳等技術(shù)聯(lián)用進(jìn)行在線分析，檢出限可達(dá)ng·mL-1水平甚至更低[2，3]。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高了分析的重現(xiàn)性和可靠性。

影響LPME萃取效率的因素主要包括萃取時(shí)間、溫度、pH值、萃取溶劑的種類和體積，以及其他輔助技術(shù)如鹽效應(yīng)等，以及動(dòng)態(tài)微萃取涉及的樣品體積、活塞的驅(qū)動(dòng)速率和取樣次數(shù)等。依據(jù)有機(jī)萃取相溶劑的狀態(tài)，可將LPME操作模式分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，動(dòng)態(tài)模式通過樣品與萃取劑之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增加了目標(biāo)物的傳遞能力，提高了萃取效率，但對(duì)萃取相的穩(wěn)定性提出了較高要求，另外，由于振動(dòng)可影響整個(gè)溶液體系，而攪拌只影響樣品溶液，所以振動(dòng)的效果比攪拌更好[2]；依據(jù)裝置結(jié)構(gòu)特征，可分為懸滴微萃?。╯ingle-dropmicroextraction）和中空纖維微萃?。╤ollow fibermicroextraction）、分散液液微萃取等；根據(jù)萃取相與樣品溶液是否直接接觸分為頂空液相微萃取和直接液相微萃??；依據(jù)體系的相態(tài)，可以分為頂空液相微萃取、兩相液-液微萃取和三相液-液-液微萃取。兩相LPME中僅包含樣品和有機(jī)萃取溶劑兩相，目標(biāo)分子的傳質(zhì)方向?yàn)闃悠贰袡C(jī)萃取溶劑。三相LPME包含樣品、有機(jī)萃取溶劑以及接收相三相，目標(biāo)分子的傳質(zhì)方向?yàn)闃悠贰袡C(jī)萃取溶劑→接受相。

液相微萃取的工作模式豐富多樣。對(duì)于揮發(fā)性強(qiáng)的目標(biāo)物優(yōu)先采用頂空液相微萃取或靜態(tài)液相微萃取；對(duì)于半揮發(fā)性和不揮發(fā)性目標(biāo)物，當(dāng)基質(zhì)比較干凈時(shí)可采用靜態(tài)液相微萃取，基質(zhì)比較復(fù)雜時(shí)優(yōu)先采用中空纖維膜液相微萃??；分散液相微萃取雖具有快速、廉價(jià)、富集倍數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，但目前還僅限于基質(zhì)簡(jiǎn)單的樣品分析。2007年，Zanjani等[4]首次提出了懸浮固化液相微萃?。⊿olidificationoffloatingorganic drop liquid phasemicroextraction，SFO-LPME）技術(shù)，使用密度小于水、熔點(diǎn)接近室溫的萃取劑，萃取完成后懸浮于溶液表面的萃取劑經(jīng)冰浴冷卻后固化，將其取出在室溫下融化后可直接進(jìn)樣進(jìn)行分析，適于較復(fù)雜基質(zhì)樣品的萃取[5]，但由于技術(shù)較新，尚未見于應(yīng)用于毒品領(lǐng)域的報(bào)道。

1 單液滴微萃取

單液滴液相微萃?。╯ingle-dropmicroextraction,SDME）是指將有機(jī)溶劑液滴懸掛在色譜微量進(jìn)樣器針頭或聚四氟乙烯棒端對(duì)溶液中的分析物進(jìn)行的萃取。液滴接受相的體積約為1～10μL甚至更小，溶劑消耗極少，濃集效果進(jìn)一步提升。單液滴微萃取可以使用液-液兩相萃取或液-液-液三相萃取模式，后者又稱為液相微萃取/后萃取（liquid-phasemicroextrac tion with back extraction,LPME/BE）。

張成功等[6]應(yīng)用單液滴浸入式液-液-液三相微萃取-高效液相色譜（二極管陣列檢測(cè)器）提取和檢測(cè)尿樣中的苯丙胺和氯胺酮。最佳實(shí)驗(yàn)條件為：料液相pH值為11，有機(jī)相萃取溶劑為300μL甲苯，接受相液滴為 1.0μL 0.1mol·L-1的 HCl，將液滴浸入有機(jī)相中，攪拌速度600r·min-1，萃取時(shí)間50min。苯丙胺和氯胺酮檢測(cè)限均為5ng·mL-1（S/N=3）。He Y等[7]同法檢測(cè)尿樣中的苯丙胺和甲基苯丙胺。6mL料液相加入0.5M NaOH堿化，有機(jī)相萃取溶劑為400μL正己烷，接受相為5μL 0.02M H3PO4，1200 r·min-1萃取 80min，高效液相色譜（紫外檢測(cè)器）檢測(cè)，苯丙胺和甲基苯丙胺的富集因子分別為500倍和700倍，檢測(cè)限0.5ng·mL-1。

He Y等[8]還換用頂空法兩相萃取法對(duì)尿樣中的苯丙胺和氯胺酮進(jìn)行了提取?？疾炝?7～80℃溫度范圍對(duì)萃取效果的影響，發(fā)現(xiàn)預(yù)熱（30min）、萃?。?0min）在80℃下進(jìn)行使HPLC的峰響應(yīng)比室溫下的結(jié)果增強(qiáng)了約10倍，但是調(diào)整預(yù)熱時(shí)間（測(cè)試了15～95min范圍）對(duì)色譜峰響應(yīng)幾乎無影響，這說明該方法對(duì)溫度具有明顯的依賴性。

單液滴液相微萃取的重要不足在于溶劑微滴易發(fā)生移位、脫落、揮發(fā)，降低了靈敏度、精密度和重現(xiàn)性，并使攪拌速度受限，萃取所需時(shí)間較長(zhǎng)。通過對(duì)液滴增加保護(hù)和支持（比如增加膜結(jié)構(gòu)）可以彌補(bǔ)這個(gè)不足。三相液相微萃取由于萃取效率高、抗干擾能力強(qiáng)，比兩相液相微萃取應(yīng)用更為廣泛。

2 中空纖維膜液相微萃取

中空纖維膜液相微萃取（hollow fiberbased liquid phasemicroextraction,HF-LPME）是1999年由Pedersen-B jergaard等[9]首次提出的。該技術(shù)以商品化的聚丙烯多孔中空纖維為載體，先在中空纖維壁上的微孔中充滿有機(jī)溶劑（可采用將中空纖維浸入有機(jī)溶劑并超聲振蕩等方法），形成一層液膜，再在中空纖維空腔中注入適量萃取溶劑（注入相同的有機(jī)溶劑為液-液兩相微萃取，注入水相溶液為液-液-液三相微萃?。?，之后將中空纖維放入樣品溶液中，目標(biāo)分析物通過液膜傳質(zhì)在樣品相與萃取相之間達(dá)到分配平衡而被萃取。

在應(yīng)用中，需要考察的影響因素主要包括中空纖維和萃取溶劑的種類，萃取時(shí)間，攪拌速率，離子強(qiáng)度和溫度等。常用的有機(jī)萃取溶劑有甲苯、正辛醇、正己醚、正己烷、三氯甲烷、磷酸三丁酯和離子液體等。該技術(shù)非常適合從各種含水樣品中萃取無極性和中等極性的物質(zhì)[2]，已經(jīng)成為液相微萃取的研究熱點(diǎn)。

陳璇等[10]采用中空纖維膜液相微萃取方法分析麻黃堿和偽麻黃堿在不同基質(zhì)中的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，考察了MOF 503聚偏氟乙烯、MIF503聚偏氟乙烯、IS 503聚砜、UEIS 910聚醚砜4種中空纖維在水和尿液中對(duì)兩種對(duì)映體萃取效率的影響，發(fā)現(xiàn)4種型號(hào)的纖維萃取效率依次遞減，故選擇以聚偏氟乙烯中空纖維為有機(jī)溶劑載體?？疾炝舜肌⑼闊N及芳烴類等30余種有機(jī)溶劑對(duì)水和尿液中麻黃堿和偽麻黃堿萃取效率的影響，發(fā)現(xiàn)正構(gòu)醇的萃取效率遠(yuǎn)高于其他有機(jī)溶劑，并且小分子醇的萃取效率低，碳鏈較長(zhǎng)的醇萃取效率較高，其中以正己醇最高，之后隨著碳原子數(shù)的增加萃取效率降低，故選擇正己醇為萃取劑?？疾炝私邮障喾謩e為0.001～1.0mol·L-1的 HCl、HAc、H2SO4、H3PO4溶液對(duì)萃取效率的影響，選擇0.01mol·L-1H2SO4溶液為接收相。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于不同基質(zhì)中的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象不同，在水中偽麻黃堿的萃取效率總是高于麻黃堿，尿樣中則相反。該方法操作簡(jiǎn)單、選擇性強(qiáng)、適用于微量麻黃堿的含量測(cè)定和分析。

該方法集采樣、萃取和濃縮于一體，避免了交叉污染的問題，與單液滴SPME相比，中空纖維液相微萃取的富集率（大于100倍）和檢測(cè)限均比之高出約6倍[11]，是一種操作簡(jiǎn)單、快速、成本低、富集效率高且對(duì)環(huán)境友好的樣品前處理新技術(shù)。但是，樣品中的親水性物質(zhì)和磁子攪拌產(chǎn)生的氣泡附著在中空纖維壁上，阻礙傳質(zhì)，使重現(xiàn)性降低，這個(gè)問題在今后的研究中需要進(jìn)一步予以克服。

3 分散液相微萃取

2006年，Rezaee等[12]首次報(bào)道了分散液相微萃?。╠ispersive liquid-liquidmicroextraction,DLLME）。它相當(dāng)于微型化的液液萃取，其基本方法是將含有萃取劑（一般5～100μL）的分散劑（一般0.5～1.5 mL）快速注入樣品溶液（由于速度快而霧化形成很多細(xì)小的液滴），輕輕振蕩形成一個(gè)水/分散劑/萃取劑的乳濁液體系，萃取劑均勻地分散在水相中與目標(biāo)物充分接觸，待平衡、離心分層后用微量進(jìn)樣器吸取試管底部（萃取劑密度大于水）的一定量萃取劑直接進(jìn)樣分析，能與氣相色譜儀、液相色譜儀和原子吸收分光光度計(jì)等儀器實(shí)現(xiàn)聯(lián)用。

萃取劑和分散劑的選擇是分散液相微萃取方法的關(guān)鍵，目前常用的萃取劑有氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烯和四氯化碳等；分散劑主要用于形成乳濁液，促使萃取劑在樣品中分散，對(duì)萃取劑中要有良好的溶解性而且要能與水互溶，乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇和四氫呋喃等比較常用[13]。

Melwanki等[14]首次將分散液相微萃取應(yīng)用于尿樣基質(zhì)，目標(biāo)物為7-氨基氟硝安定，萃取劑選擇二氯甲烷，分散劑選擇異丙醇，萃取揮干后殘?jiān)苡?0∶80的乙腈水溶液，取20μL進(jìn)樣，液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)，0.05～2.5ng·mL-1范圍內(nèi)線性良好，富集因子為20，檢測(cè)限達(dá)到0.025ng·mL-1。

該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是達(dá)到萃取平衡的時(shí)間短，提高了工作效率。主要不足有兩點(diǎn)：（1）由于使用與水不相混溶的有機(jī)溶劑為萃取劑，分散液相微萃取只適用于弱極性或中等極性的物質(zhì)（K＞500），不適用高度親水的中性分析物；（2）它目前主要應(yīng)用于基質(zhì)較簡(jiǎn)單的樣品分析，對(duì)于復(fù)雜基質(zhì)的生物樣品，必須盡可能降低其基質(zhì)影響。針對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行方法改進(jìn)是該技術(shù)今后的主要發(fā)展方向。

4 小體積液相萃取

液相微萃取一般以微型進(jìn)樣針、中空纖維等為工具，對(duì)操作者的技術(shù)要求較高，而且制備液滴和預(yù)處理中空纖維的過程比較繁瑣費(fèi)時(shí)，針對(duì)這些問題，孟品佳等[15]提出了一種小體積液相萃?。╯mall volume liquid extraction,SVLE）新方法，用 100μL有機(jī)溶劑（環(huán)己烷或氯仿）萃取堿化唾液中的苯丙胺類毒品，超聲5min（可避免乳化）之后兩相清晰分離，從試管底部取50μL萃取劑衍生后GC/MS-SIM檢測(cè)，AM、MA、MDA、MDMA 4種目標(biāo)物檢測(cè)限達(dá)到1～5ng·mL-1，峰面積比 RSD小于 15%，是一種非常快速、靈敏、簡(jiǎn)便的方法。她們考察了萃取劑體積對(duì)萃取效率的影響，分別用 50、100、200、300、500mL的環(huán)己烷萃取0.5mL唾液中的目標(biāo)物。當(dāng)溶劑體積小于200mL時(shí)，富集濃度隨溶劑體積的減小而增加，而當(dāng)溶劑體積超過200mL后，對(duì)富集效果的影響沒有顯著變化（峰面積變化不大）。

由于萃取相體積越小，表面積/體積比越大，對(duì)目標(biāo)物的富集作用越強(qiáng)，小體積液相萃取在這方面比傳統(tǒng)液相萃取具有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，它又比纖維液相微萃取和中空纖維液相微萃取簡(jiǎn)便易行，是一種可以在毒品分析領(lǐng)域廣泛推行的普適型前處理方法。

5 微芯片液液萃取

“微全分析系統(tǒng)”（Micro Total Analysis Systems,μTAS），或“芯片實(shí)驗(yàn)室”（Lab-on-a-chip,LOC）是通過化學(xué)分析儀器的微型化與集成化，最大限度地將分析實(shí)驗(yàn)室的功能轉(zhuǎn)移到便攜設(shè)備（如芯片）上的一種技術(shù)。自1990年由瑞士的Manz和Widmer[16]提出后至今己經(jīng)有了很大的發(fā)展，正逐漸成為分析化學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立領(lǐng)域，是當(dāng)前分析化學(xué)研究的前沿技術(shù)之一。Kitamori等[17]基于物質(zhì)在互不相溶的兩相間分配比不同的分離原理建立了芯片上的微流控液液萃取分離系統(tǒng)。微流控芯片（microfluidic chip）是微全分析系統(tǒng)中目前最為活躍的領(lǐng)域之一，它以微通道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，集中體現(xiàn)了由分析實(shí)驗(yàn)室向芯片實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換的思想，目標(biāo)是把整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等集成在可多次使用的微芯片上[18]。

Miyaguchi等[19]提出了一種基于微芯片的微型化液液萃取方法，用于尿液中安非他明類興奮劑的的提取和氣相色譜分析。雖然4種檢測(cè)物的提取效率（26.1%～31.1%）明顯低于傳統(tǒng)LLE方法（97.3～106.2%），檢測(cè)限與定量限與傳統(tǒng)LLE方法持平，但該方法具有良好的線性關(guān)系、精密度和準(zhǔn)確性，日間精密度在0.8%到2.4%之間（傳統(tǒng)LLE方法在2.9%～7.2%之間）。萃取系統(tǒng)的微型化有助于分析儀器的集成化、便攜化發(fā)展，在降低污染、減少試樣和試劑消耗、提高分析速度等方面具有重要的意義。微芯片液液萃取技術(shù)雖然年輕，但已經(jīng)表現(xiàn)出了很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

6 小結(jié)

LPME技術(shù)集采樣、萃取和凈化、濃縮于一體，快速、靈敏（與液-液萃取相當(dāng)[20]）、操作簡(jiǎn)單，需要的有機(jī)溶劑非常少（數(shù)微升至數(shù)十微升）、對(duì)微量或痕量目標(biāo)物的富集作用顯著，并且相對(duì)于固相微萃取降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了回收率，特別適用于物證檢材中痕量、超痕量目標(biāo)分析物的提取，是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)明顯的環(huán)境友好型樣品前處理新技術(shù)，在毒品分析領(lǐng)域方興未艾，展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。但是，液相微萃取目前尚只能大量應(yīng)用于揮發(fā)性物質(zhì)、疏水性物質(zhì)和可以離子化的酸/堿性物質(zhì)[2]。今后的發(fā)展方向主要有開發(fā)新的萃取溶劑和轉(zhuǎn)運(yùn)載體（carrier-mediated transport）、增加提取效率和方法精密度，擴(kuò)大提取物的范圍、完善聯(lián)用技術(shù)等。

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Research progress of liquid phasem icro-extraction technology in the field of drug analysis*

WANGMeng，ZHENG Hui，ZHAIWan-feng，ZHANG Chun-shui

O658.9

A

1002-1124（2012）07-0038-04

2012-05-15

公安部應(yīng)用創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（2009YYCXGAES129）

王 萌（1988-），女，司法鑒定人員，主要從事毒品毒物檢驗(yàn)鑒定工作。