固相微萃取-液相色譜技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展

謝思思 楊貴金 韋雅樓 秦青青 吳曉燕

摘要：近年來隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展，固相微萃取技術(shù)作為一種簡(jiǎn)單有效的前處理手段被越來越多地應(yīng)用于環(huán)境、食品、臨床、生物學(xué)等方面的檢測(cè)分析。本文主要綜述固相微萃取-液相色譜技術(shù)聯(lián)用原理和發(fā)展現(xiàn)狀，介紹該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)化，并對(duì)其發(fā)展前景作展望。

關(guān)鍵詞：固相微萃取;液相色譜;研究進(jìn)展

固相微萃?。⊿PME）是在固相萃?。⊿PE）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體的萃取分離技術(shù)，它摒棄傳統(tǒng)樣品前處理方法的很多缺點(diǎn)，具有下述優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，萃取速度快，樣品需要量少，所需有機(jī)溶劑少，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，與當(dāng)今國際上提倡的綠色環(huán)境友好型樣品前處理要求相符[1-3]。隨著液相—質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，SPME又越來越多地與液相色譜聯(lián)用并取得很大進(jìn)展。

1 與液相色譜聯(lián)用的固相微萃取類型

1.1 纖維針式固相微萃取

SPME裝置類似一個(gè)注射器，由手柄和萃取纖維頭組成。萃取纖維頭是涂有不同固定相或吸附劑的熔融石英纖維，外套不銹鋼細(xì)管以保護(hù)石英纖維不被折斷，纖維頭在鋼管內(nèi)可伸縮，將SPME針管刺入樣品瓶，推出纖維頭浸入樣品溶液，萃取一定時(shí)間后縮回纖維頭退出樣品瓶，插入SPME-HPLC專用接口。該接口由一個(gè)六通閥和解吸池組成，解吸池與進(jìn)樣管相連，將六通閥置于載樣狀態(tài)時(shí)，纖維頭插入解吸池，六通閥置于進(jìn)樣狀態(tài)，流動(dòng)相沖洗纖維頭洗脫富集的化合物并隨流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱和檢測(cè)器進(jìn)行分離和測(cè)定，纖維頭退回鋼針中，拔離進(jìn)樣口，此為動(dòng)態(tài)洗脫。動(dòng)態(tài)洗脫不徹底時(shí)可進(jìn)行靜態(tài)洗脫，即在六通閥置于載樣狀態(tài)時(shí)使用注射器吸取適量的洗脫溶劑注入并充滿六通閥和接口的洗脫室，靜態(tài)洗脫一定時(shí)間后將六通閥置于進(jìn)樣狀態(tài)。為避免記憶效應(yīng)，在下次萃取進(jìn)行前需將纖維頭洗凈并晾干。此方法由于其經(jīng)典性一直沿用至今。

1.2 管內(nèi)固相微萃取

為使 SPME更好地與液相色譜在線耦合，Eisert等人發(fā)明管內(nèi)固相微萃取裝置，它將萃取固定相涂覆于GC毛細(xì)管柱內(nèi)壁代替?zhèn)鹘y(tǒng)萃取頭，一端插入試樣溶液中，另一端與六通閥相連。六通閥置于進(jìn)樣位置時(shí)經(jīng)自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)控制注射器對(duì)試樣溶液多次吸入和排出，使被測(cè)物在樣品溶液和毛細(xì)管萃取涂層間達(dá)到平衡，再將樣品溶液更換為洗脫溶劑，將六通閥先后置于加載和進(jìn)樣位置，流動(dòng)相將被測(cè)物導(dǎo)入色譜柱進(jìn)行檢測(cè)。管內(nèi)固相微萃取與液相色譜聯(lián)用除實(shí)現(xiàn)分析自動(dòng)化，減少人為誤差外，還可以克服現(xiàn)有商品SPME纖維種類不多的局限性;GC毛細(xì)管柱可以適當(dāng)增加長(zhǎng)度，提高富集倍數(shù);再次，由于采用自動(dòng)進(jìn)樣裝置進(jìn)行萃取和解吸，其解吸過程可定量進(jìn)行，防止超載的發(fā)生;進(jìn)樣針和毛細(xì)管柱每處理完一個(gè)樣品后都會(huì)自動(dòng)清洗，減少待測(cè)物的殘留，克服記憶效應(yīng)對(duì)樣品檢測(cè)的干擾。

1.3 針內(nèi)固相微萃取

Abdel-Rehim等在一個(gè)100—250μL的玻璃注射器內(nèi)填充約1mg吸附劑制成針內(nèi)固相微萃取裝置，與LC-MS/MS在線聯(lián)用檢測(cè)人血漿中的羅哌卡因及其代謝產(chǎn)物，結(jié)果良好。很快，這種填充式注射器微萃取技術(shù)以其簡(jiǎn)便、樣品和溶劑使用量少、全面自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)引起臨床、法醫(yī)毒理學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。

1.4 管尖固相微萃取

管尖固相微萃取是近年來新發(fā)展起來的一項(xiàng)SPME技術(shù)，目前主要被應(yīng)用于生物樣品的檢測(cè)。它通過在移液管尖端插入或吸取一段吸附材料形成一萃取吸頭與帶有機(jī)械臂的96孔萃取裝置聯(lián)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。移液管一般為一次性聚丙烯材料，吸附劑為大孔徑的硅膠顆?；蚱渌w柱材料（如甲基丙烯酸酯）。Xie等將其與LC-MS/MS聯(lián)用檢測(cè)人血漿中的藥物MK-0533和MK-0974，效果良好?？偠灾?，In-tip SPME是一項(xiàng)新型、高效、發(fā)展前景良好的前處理技術(shù)，它在實(shí)現(xiàn)SPME全面自動(dòng)化的同時(shí)體現(xiàn)真正的樣品平行性。

2 與液相色譜聯(lián)用的固相微萃取涂層

2.1 非特異性涂層

涂層是SPME的核心部分，它決定SPME萃取過程的選擇性、靈敏度和萃取容量，通常實(shí)驗(yàn)中選擇涂層材料的原則都遵循“相似相溶”原理。目前常用的商品化有機(jī)涂層主要有聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯、聚乙二醇/二乙烯基苯、聚乙二醇/聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇/模板樹脂、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯/聚乙二醇等。前2種為均相聚合物涂層，往往只能通過增加涂層厚度來增加萃取容量;后5種為多孔顆粒聚合物，可以通過增加涂層的多孔性來增加萃取容量及提高對(duì)被分析物的保留能力。雖然這些纖維涂層對(duì)PME 的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)，但仍存在吸附質(zhì)成本高、價(jià)格昂貴、吸附容量小、耐溶劑性差、使用壽命短等缺點(diǎn)。

碳納米管（CNTS）是當(dāng)前研究者們比較感興趣的一類涂層材料，最早是由 Iijima發(fā)現(xiàn)的，CNTS是一種由石墨片按一定螺旋度卷曲成無縫納米級(jí)圓筒的大分子，根據(jù)石墨片層數(shù)的不同，分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。Ma等人利用單壁碳納米管檢測(cè)水樣中的內(nèi)分泌干擾化合物，對(duì)自來水和海水的樣品加標(biāo)回收率可達(dá)81.8%—97.3%。

2.2 特異性涂層

分子印跡技術(shù)是指以目標(biāo)分子為模板，與功能單體、交聯(lián)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。印跡分子（模板）除去后，聚合物中留下大量空穴，這些空穴和模板分子在大小和形狀方面完全匹配，即該聚合物具有反結(jié)合模板分子的特異性能。分子印跡- 固相微萃取（MIP-SPME）技術(shù)因同時(shí)具備SPME的高靈敏度和分子印跡聚合物的高選擇性而受到廣泛關(guān)注。

3 SPME-HPLC 裝置優(yōu)化

SPME-HPLC技術(shù)發(fā)展至今，除萃取涂層的研制更新，萃取支持物的材料、聯(lián)用接口、萃取進(jìn)行位置、儀器設(shè)備等方面也不斷得到優(yōu)化和發(fā)展。萃取支持物從早期較脆易斷的熔融石英纖維發(fā)展到后來的不銹鋼纖維、碳質(zhì)基體、石墨碳纖維、玻璃—陶瓷棒、改性的筆狀鉛纖維、硫化銅選擇性纖維等，在增加機(jī)械強(qiáng)度提高使用壽命的同時(shí)，拓展分析范圍。SPME-HPLC的傳統(tǒng)接口由一個(gè)六通閥和脫附室組成，Wu等人采用一根3cm的C8柱、一個(gè)十通閥及雙泵（解吸泵、分析泵）構(gòu)造整個(gè)解吸及進(jìn)樣系統(tǒng)，有效抑制色譜峰的拓展效應(yīng)，提高靈敏度，可惜此方法仍沿用手動(dòng)方式。

4 展望

固相微萃取和液相色譜技術(shù)聯(lián)用的十幾年發(fā)展進(jìn)程中，鑒于其操作簡(jiǎn)單、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。為進(jìn)一步推動(dòng)其發(fā)展、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，SPME-HPLC可朝以下幾方面發(fā)展：（1）繼續(xù)發(fā)展新型涂層，提高纖維涂層的萃取容量和靈敏度，延長(zhǎng)涂層壽命，擴(kuò)大萃取對(duì)象;（2）繼續(xù)發(fā)展在線聯(lián)用技術(shù)，這也是當(dāng)前檢測(cè)分析技術(shù)的熱點(diǎn)。研制易于組裝拆卸的接口及接口的商品化和標(biāo)準(zhǔn)化將受到關(guān)注，開展聯(lián)用技術(shù)的自動(dòng)化和數(shù)字化研究，儀器設(shè)備的微型化和集成化研究，將人為誤差降至最低。（3）加強(qiáng)與其他先進(jìn)的前處理萃取技術(shù)（例如超臨界流體萃取）的聯(lián)用研究。相信 SPME-HPLC必定會(huì)有更好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王錫昌，陳俊卿.固相微萃取技術(shù)及其應(yīng)用[J].上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，13（4）：348-352.

[2]胡國棟.固相微萃取技術(shù)的進(jìn)展及其在食品分析中應(yīng)用的現(xiàn)狀[J].色譜，2009，27（1）：1-8.

[3]吳繼紅，胡小松，周珊，等.固相微萃取和氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在快速測(cè)定蘋果中揮發(fā)性成分中的應(yīng)用[J].飲料工業(yè)，2003（03）：42-44+50.