整體柱的設(shè)計(jì)、制備及其在樣品前處理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

王雪梅，袁 娜，黃麗霞，黃鵬飛，杜新貞，盧小泉

（甘肅省生物電化學(xué)與環(huán)境分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生態(tài)功能高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

從現(xiàn)場采集的樣品因受限于待測組分含量低，基質(zhì)組分干擾，樣品形態(tài)不利于直接檢測及對儀器的保護(hù)等因素，往往不能直接用于儀器測定，需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，該過程是樣品分析中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在樣品分析過程中，前處理約占總分析時間的三分之二，前處理過程引入的誤差約占整個誤差的70% ～ 80%［1］。因此，樣品前處理是影響分析結(jié)果準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素，在樣品分析中發(fā)揮著越來越重要的作用，設(shè)計(jì)和開發(fā)高效便捷的樣品前處理技術(shù)是非常必要的。

固相微萃?。⊿PME）技術(shù)由加拿大Waterloo大學(xué)Pawliszyn等［2］于1989年提出，是一種將樣品的采集、分離、富集、解吸甚至進(jìn)樣等步驟整合于一體的新型樣品預(yù)處理技術(shù)。整體柱（MC）作為管內(nèi)固相微萃?。↖n-tube SPME）的典型代表，除了具備SPME的優(yōu)點(diǎn)，還因其制備工藝簡單，重現(xiàn)性好，便于在線和離線操作而備受研究者青睞。本文總結(jié)了近年來整體柱的設(shè)計(jì)、制備及其在樣品前處理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，并對其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，為該領(lǐng)域內(nèi)整體柱的設(shè)計(jì)和制備提供了參考。

1 整體柱及其分類

整體柱是由反應(yīng)單體、交聯(lián)劑以及致孔劑等在一定條件（加熱或光照）下，在經(jīng)處理的管（毛細(xì)管、聚醚醚酮管、不銹鋼管等）中原位聚合得到的連續(xù)整體，根據(jù)其制備原料類型的不同，可分為三大類，即：有機(jī)聚合整體柱、無機(jī)硅膠整體柱以及結(jié)合前兩者共同優(yōu)勢的有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱［3］。

有機(jī)聚合整體柱是最早發(fā)展起來的一類整體柱，1967年，Kubín等［4］制備了聚2-羥基乙基甲基丙烯酸凝膠整體柱，之后又制備了交聯(lián)程度更高的聚丙烯酰胺整體柱，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。由于制備有機(jī)聚合整體柱的有機(jī)單體種類較多，聚合反應(yīng)條件也相對溫和，制備出的柱子能夠適應(yīng)較廣泛的pH值并且耐高溫，因此有機(jī)聚合整體柱得到了快速發(fā)展。根據(jù)功能單體的不同，可將有機(jī)聚合整體柱分為聚苯乙烯類整體柱［5］、聚甲基丙烯酸酯類整體柱［6］和聚丙烯酰胺類整體柱［7-8］。但有機(jī)聚合整體柱也有著不可忽視的缺點(diǎn)：純有機(jī)聚合物的骨架缺乏剛性，機(jī)械強(qiáng)度差，容易造成柱子內(nèi)部在使用的過程發(fā)生坍塌；在有機(jī)溶劑的存在下容易發(fā)生溶脹，干燥之后又容易收縮，使得內(nèi)部聚合物脫離管壁等。這些缺點(diǎn)給有機(jī)聚合整體柱的使用造成了較大的影響，而無機(jī)硅膠整體柱可以克服這些缺點(diǎn)。

無機(jī)硅膠整體柱可分為硅膠顆粒固定性整體柱和原位硅膠整體柱，前者是先將填料填到毛細(xì)管柱中，再通過溶膠-凝膠技術(shù)、聚合技術(shù)或者高溫?zé)Y(jié)等技術(shù)形成整體柱；后者是以烷氧基硅烷為主要原料，在水、催化劑、致孔劑等條件下，通過水解、聚合等過程經(jīng)溶膠-凝膠化而形成具有雙孔結(jié)構(gòu)的整體柱。“溶膠-凝膠”法是以有著較高化學(xué)活性成分的化合物為前驅(qū)體，在催化劑（酸或堿）和模板劑（表面活性劑）的存在下，經(jīng)過水解、醇解、縮聚等一系列過程，形成透明的溶膠流體，溶膠再經(jīng)過陳化過程使膠粒間緩慢聚合和流動性降低，最后形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠［9］。1991年Nakanishi等［10］首先報(bào)道了多孔硅膠整體材料的制備技術(shù)，1996年Minakuchi等［11］首次制備了連續(xù)的無機(jī)硅膠整體柱。無機(jī)硅膠整體柱具有均勻的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，此外還有較理想的機(jī)械強(qiáng)度等，但這類整體柱也有著比較明顯的劣勢，如：原料有限，制備過程中水解和聚合同時進(jìn)行，聚合過程過快不利于裝柱，不耐酸堿腐蝕等，因此開發(fā)了克服以上兩種整體柱缺點(diǎn)的有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱。

2001年Hayes等［12］采用溶膠-凝膠法首次制備了C18雜化硅膠整體柱，截止目前，含有氨基［13］、苯基［14］、羧基［15-16］、烯基［17］等官能團(tuán)的有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱已被制備并應(yīng)用于樣品前處理、色譜柱等分析化學(xué)領(lǐng)域。根據(jù)制備工藝的不同，有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱可被分為兩類，即傳統(tǒng)的有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱和基于多面體低聚倍半硅氧烷（Polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS）的新型雜化整體柱。前者的制備方法和無機(jī)雜化整體柱相同，只是在反應(yīng)單體上進(jìn)行了改進(jìn)，不再采用單純的硅氧烷作聚合單體，而是以硅氧烷作為交聯(lián)劑以提供大的骨架，含有機(jī)官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，如：3-氨丙基三已氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3-（異丁烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷等作為功能單體?；赑OSS的新型雜化整體是以含有機(jī)官能團(tuán)的多面體低聚倍半硅氧烷（一種新型納米結(jié)構(gòu)聚合材料，通式為（R2SiO1．5）n，其中R可以是烯基、芳基、烷基等）作為功能單體，與其他有機(jī)單體共聚制備整體柱。2017年，Ma等［18］采用“一鍋法”，以多面體低聚倍半硅氧烷和甲基丙烯酸（POSS-MA）共聚，制備出基于多丙烯酸酯的雙季戊四醇-五∕六丙烯酸酯（DPEPA）的高交聯(lián)雜化整體柱。與傳統(tǒng)意義上的雜化整體柱相比，基于多面體低聚倍半硅氧烷的整體柱具有良好的剛性結(jié)構(gòu)，更加豐富的硅氧結(jié)構(gòu)和立體空間，因而具有更加堅(jiān)固的骨架，更加耐酸堿，整體柱的性能也得到了極大的提高。

2 整體柱的設(shè)計(jì)與制備

由于整體柱具有簡單的制備工藝、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、較高的穩(wěn)定性、良好的吸附性等優(yōu)勢，目前已經(jīng)開發(fā)了多種用于制備整體柱的方法，如聚合法、摻雜法、后修飾法、三維（3D）打印法等。

聚合法主要包括熱引發(fā)聚合、“溶膠-凝膠”法、點(diǎn)擊反應(yīng)等。如Wu等［19］以N-異丙基丙烯酰胺為功能單體，二乙烯基苯和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑在加熱條件下制備了用于富集煙草生物堿的有機(jī)聚合整體柱，與之相類似的還有以3-丙烯酰胺苯基硼酸作為功能單體，二乙烯苯和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作交聯(lián)劑制備的整體柱可用于富集食用肉品中的苯并咪唑［20］。Huang等［21］以苯乙烯和乙烯基苯磺酸（VBSA）為單體，二乙烯基苯為交聯(lián)劑，采用原位加熱共聚法制備了一種新型聚苯乙烯基整體柱，由于乙烯基苯磺酸的引入，該柱可以應(yīng)用于酸性物質(zhì)的富集。Grzywiński等［22］采用甲基丙烯酸膽甾醇酯作為功能單體制備了聚（甲基丙烯酸膽甾醇酯-共-4-甲基苯乙烯-共-乙烯基芐基氯-共-二乙烯基苯）毛細(xì)管整體柱，并用此整體柱實(shí)現(xiàn)了對羥基苯甲酸酯、鄰三聯(lián)苯基苯并菲的特異性吸附。

“溶膠-凝膠”法是用于制備整體柱的重要方法，主要適用于有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱或無機(jī)雜化整體柱。Lian課題組［23］使用溶膠-凝膠法運(yùn)用水解聚合機(jī)理制備了一種羧基功能化的整體柱，該方法利用羧基與重金屬鉻離子的配位作用，實(shí)現(xiàn)了對Cr（Ⅲ）和Sb（Ⅲ）的高效富集。Chen等［24］采用溶膠-凝膠法和化學(xué)修飾法制備了一種新型的左旋苯丙氨酸酰胺修飾的整體硅膠柱，并成功用于丹磺酰氨基酸的對映體分離。Schmidta和Bottoli［25］以四甲氧基硅烷（TMOS）和乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）為前驅(qū)體，采用溶膠-凝膠法制備了有機(jī)-無機(jī)化硅雜化整體柱，采用十二硫醇對混合整體柱進(jìn)行修飾最終得到乙烯基-硫醇-烯雜化整體柱，并以此柱作為萃取介質(zhì)對7種烷基苯進(jìn)行了富集和分離。

點(diǎn)擊法是近年新興的一種聚合方法，點(diǎn)擊反應(yīng)是由Kolb等［26］在2001年引入的一個合成概念，主旨是通過小單元的拼接，快速、可靠地完成化學(xué)合成，該反應(yīng)具有產(chǎn)率高、速度快、反應(yīng)條件簡單、原料和反應(yīng)試劑易得等優(yōu)點(diǎn)。Wei課題組［27］首次采用點(diǎn)擊反應(yīng)通過紫外光引發(fā)巰基和炔基聚合，將1，3-二乙炔基四甲基二硅氧烷（DYDS）與3種多硫醇共聚，通過使用二甘醇二乙醚（DEGDE）和聚乙二醇（PEG200）的二元成孔系統(tǒng)，快速制備了雜化整體柱。Lin課題組［28］開發(fā)了一種在室溫下紫外光引發(fā)自由基聚合和“烯-醇”點(diǎn)擊反應(yīng)同時進(jìn)行的方法，并以此法制備了含適配體的雜化親和整體柱。Lian課題組［29］通過“一鍋法”聯(lián)合“硫醇-烯”點(diǎn)擊反應(yīng)開發(fā)了一種新型羧基功能化雜化整體柱的快速、高效制備方法，該整體柱在pH = 3 ～ 7的范圍內(nèi)可以選擇性地富集Cr（Ⅲ），并通過聯(lián)合電感耦合等離子體質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)了Cr（Ⅲ）的分離富集與檢測。

采用摻雜法制備整體柱可以將摻雜材料的優(yōu)點(diǎn)與整體柱的優(yōu)越性相結(jié)合，從而提高整體柱的性能。常用于摻雜法制備整體柱的摻雜材料主要有氧化石墨烯（GO）［30-31］，各種納米粒子［32-38］（如碳納米顆粒［39］、凹凸棒石納米粒子［40］，利用有機(jī)物新合成的納米粒子［41］以及傳統(tǒng)的金納米顆粒［42］等）。共價有機(jī)框架（Covalent organic frameworks，COFs）［43］由于其優(yōu)異的吸附和傳質(zhì)性能也逐漸被作為摻雜體應(yīng)用于整體柱的制備［44-48］。

后修飾法是在整體柱的制備過程中單體官能團(tuán)不能滿足需求的情況下而發(fā)展起來的一種方法。該方法是將修飾分子中豐富的官能團(tuán)引入整體柱的直接而有效的方法，其具體要求是作為修飾體的分子具有可與所制備整體柱中已有的官能團(tuán)之間相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)合作用力可以是共價鍵，也可以是靜電作用等［49-52］。

由于目前用到的所有整體柱制備方法均不能完全人為地控制整體柱的形狀、孔隙大小及排布，而3D打印技術(shù)［53-54］可以實(shí)現(xiàn)這一要求，因此使用該技術(shù)制備的整體柱也已經(jīng)被應(yīng)用于樣品的前處理過程。Su等［55］以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）打印了整體柱的外殼，使用聚乙烯醇以及聚氨酯泡沫打印了整體柱的內(nèi)部填料，從而實(shí)現(xiàn)對水樣中的幾種痕量重金屬離子的在線富集與檢測。Gupta等［56］使用帶有相同聚合物內(nèi)填料的3D打印整體柱對不同形狀（2D蛇形柱、3D螺旋柱和3D蛇形柱）的整體柱的色譜分離效果進(jìn)行了研究。Correa課題組［57］首次報(bào)道了在三維立體光刻（3D-SLA）打印體中將多孔聚合物共價連接到丙烯酸酯光聚合樹脂內(nèi)表面以制備整體柱，并將其作為在線吸附萃取裝置在人類唾液中進(jìn)行自動固相萃取，測試了對生物樣品（人類唾液）中4-羥基苯甲酸（4-HBA）、N-（3-馬來酰亞胺基丙?；┥锇兀∕PB）、雙酚A（BPA）、對羥基苯甲酸苯酯（PhPB）和三氯生（TCS）的萃取性能。

3 整體柱在樣品前處理領(lǐng)域的應(yīng)用

由于整體柱有著相對簡單的制備工藝，豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的萃取性能，易于實(shí)現(xiàn)的在線操作［55-59］等優(yōu)點(diǎn)，因而在樣品前處理領(lǐng)域中有潛在的應(yīng)用價值。應(yīng)用于該領(lǐng)域的整體柱以毛細(xì)管整體柱為主，除毛細(xì)管外還可以制備于注射器針頭或移液槍槍頭等材料中。相比于應(yīng)用于色譜柱的整體柱，應(yīng)用于樣品前處理的整體柱的制備相對簡單和微型化，該類整體柱優(yōu)良的性能使其在樣品前處理方面均有應(yīng)用。

3.1 生物監(jiān)測

Zhao等［58］首先以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）、甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化銨（DMC）和2-乙烯基-4，4-二甲基氮內(nèi)酯（VDMA）等為原料制備了母體整體柱，隨后利用DNA電荷依賴性吸附將適配體接到該整體柱表面從而獲得Apt @ MDV 整體柱（圖1）。實(shí)現(xiàn)了赭曲霉毒素A（OTA）的在線選擇性提取和高效識別，當(dāng)OTA質(zhì)量濃度控制在0．200 ng∕mL的低水平且共存OTB為50 ～ 125倍時，OTA的回收率仍保持在96．9% ～ 96．7%。在實(shí)際樣品的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)中也獲得了良好的回收率（＞ 96．5%）。Wu等［19］制備的聚（N-異丙烯酰胺-共-二乙烯苯-共-N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺）毛細(xì)管微萃取整體柱聯(lián)合質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)了6種煙草生物堿的富集與分離。通過這種方法獲得的煙草生物堿的質(zhì)譜信號比直接質(zhì)譜法高400倍，6種煙草生物堿的最低檢出限（LOD）為0．140 ～ 0．644 ng∕g。Ou等［60］采用水熱法制備MIL-101（Cr）0．3，用乙二醇丙烯酸二甲酯和亞乙基二硫醇對其進(jìn)行改性后，通過同時引發(fā)硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)和自由基聚合的一步策略制備了MIL-101共價鍵合巰基功能化毛細(xì)管整體柱，將其嵌入微流控芯片的微通道中，作為毛細(xì)管微萃取的介質(zhì)富集細(xì)胞中的甲基汞（CH3Hg+）和無機(jī)汞（Hg2+），并將該裝置與高效液相色譜與原子化檢測器-質(zhì)譜聯(lián)用，其最低檢出限分別為9．7 ng∕L和18．9 ng∕L，表明裝置對細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)干擾具有良好的耐受性。

圖1 DNA在聚合物上的吸附示意圖（A）和OTA在線選擇性識別與HPLC聯(lián)用示意圖（B）［58］Fig．1 Schematic diagram of DNA adsorption on photopolymerization supports（A） and selective recognition of OTA online coupled with HPLC（B）［58］

3.2 食品安全

Wu課題組［61］以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿（MPC）和1-丁基-3-乙烯基咪唑溴化銨為原料，制備了離子液體功能化的聚合物整體微萃取柱，將該柱作為毛細(xì)管電色譜（CEC）分析之前的毛細(xì)管微萃?。–ME）的萃取介質(zhì)，從食品樣品中富集了糖類抗生素。在0．05、0．50、1．000 mg∕L三個不同加標(biāo)濃度的牛肉和豬肉樣品中測得回收率分別為78．8% ～ 103．5%和72．0% ～ 92．8%，RSD值分別小于9．5%和8．9%。Wang課題組［40］將凹凸棒石納米粒子改性的整體柱應(yīng)用于奶制品中環(huán)丙氨嗪和三聚氰胺的固相微萃取。結(jié)果表明該整體柱具有較強(qiáng)的抗干擾能力和高效的富集能力，所開發(fā)的方法對環(huán)丙氨嗪和三聚氰胺的檢測靈敏度分別提高了約4．7倍和167倍，在實(shí)際樣品檢測中具有很高的應(yīng)用價值。Wu等［20］采用聚（3-丙烯酰胺苯基硼酸-共-二乙烯基苯-共-N，N-亞甲基雙丙烯酰胺）整體柱結(jié)合質(zhì)譜對食用肉類中的痕量苯并咪唑進(jìn)行了富集和檢測。與直接質(zhì)譜法相比，經(jīng)毛細(xì)管整體柱萃取后的質(zhì)譜強(qiáng)度明顯提高，基質(zhì)效應(yīng)明顯減弱，在1 ～ 100 ng∕g范圍內(nèi)研究其線性，R2＞ 0．99，RSD值小于2．45%，其最低檢出限為0．55 ～ 0．91 ng∕g。在三種不同加標(biāo)濃度的豬肉和雞肉樣品中，其回收率分別為74．5% ～92．4%和74．5% ～ 91．5%，且使用該方法在市售食用肉類中檢出少量的苯并咪唑（見圖2）。Zhang等［62］以甲基丙烯酸縮水甘油酯和乙二醇二丙烯酸酯為原料，制備了聚（甲基丙烯酸縮水甘油酯-共-乙二醇二丙烯酸酯）整體柱，將該柱用靶向棒曲霉素單鏈DNA適體修飾后得到適體功能化毛細(xì)管整體柱，以其作為固相微萃取的吸附劑，結(jié)合超高效液相色譜聯(lián)合質(zhì)譜法用于食品樣品中棒曲霉素的測定。該方法具有超低的檢出限（2．17 pmol∕L）、適宜的線性范圍（0．008 11 ～ 8．11 nmol∕L）。在5．0 ng∕kg和50 ng∕kg兩個水平下進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，其回收率分別為85．4% ～ 95．8%和93．7% ～ 106%，RSD值分別小于7．2%和5．3%，利用該方法在部分水果樣品中檢出少量棒曲霉素。

圖2 苯并咪唑在聚合物整體柱上的吸附機(jī)理［20］Fig．2 Adsorption mechanism of benzimidazole on polymer monolithic column［20］

3.3 環(huán)境檢測

整體柱在環(huán)境檢測方面的應(yīng)用較為普遍。Wang課題組［63］采用摻雜法制備了一種有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱。首先以六水合硝酸鋅和2-甲基咪唑制備了多孔的沸石材料（ZIF），將其摻雜到以氨丙基三乙氧基硅烷為功能單體，正硅酸四乙酯為交聯(lián)劑，乙醇和十六烷基三甲基溴化銨為混合致孔劑的整體柱預(yù)聚液中制成混合整體柱。以該整體柱為萃取基質(zhì)，對4種溴代阻燃劑（TBBPA、TBBPS、TBBPA-ae、TBBPA-dbpe）進(jìn)行萃取并采用高效液相色譜進(jìn)行檢測。在1 ～ 500 μg∕L的范圍內(nèi)考察了其線性，得到R2＞ 0．997 1，RSD ＜ 0．14%，LOD值在0．52 ～ 3．1 μg∕L之間，實(shí)際水樣加標(biāo)實(shí)驗(yàn)中獲得的回收率為82．4% ～ 116．6%。Lian課題組［29］采用羧基功能化雜化整體柱作為毛細(xì)管微萃取吸附劑與原子化檢測器和質(zhì)譜聯(lián)用，通過控制pH值實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境水體中無機(jī)鉻（Cr（Ⅲ）、Cr（Ⅵ））的分離、富集和檢測，其實(shí)際樣品中加標(biāo)回收率高于88%，在未加標(biāo)的實(shí)際水樣中也不同程度地檢出了少許Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）。Chen等［64］以甲基丙烯酸2-羥丙酯和二甲基丙烯酸酯為原料，在熱引發(fā)條件下制備了聚（甲基丙烯酸2-羥丙酯-共-二甲基丙烯酸酯）整體柱，將該柱作為高效液相色譜前樣品預(yù)處理裝置，對水樣中3種殺菌劑（嘧菌酯、二氟芐草胺和乙胺嘧啶）進(jìn)行萃取與檢測，其最低檢出限為0．19 ～ 0．65 μg∕L，而直接高效液相色譜法并未檢出這3種殺菌劑，加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)中其回收率高于80．2%，RSD值小于4．2%。Lin等［65］以甲基丙烯酸烷基酯為功能單體，二乙烯基苯（DVB）作交聯(lián)劑制備聚合物整體柱，將此整體柱作為固相萃取劑聯(lián)合高效液相色譜對8種單苯環(huán)苯脲類除草劑和7種多環(huán)磺酰胺類抗生素進(jìn)行萃取和檢測。結(jié)果表明所制備的整體柱具有良好的穩(wěn)定性（RSD ＜ 1．2%）。Fei等［66］以Cu（Ⅱ）為模板離子，制備了新型氨基功能化Cu（Ⅱ）離子印跡有機(jī)-無機(jī)雜化（Cu（Ⅱ）-IIHMC）整體柱，并以此作為固相微萃取基質(zhì)聯(lián)合電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析了環(huán)境中的痕量Cu（Ⅱ）。在優(yōu)化條件下，該整體柱能選擇性地吸附Cu（Ⅱ），吸附量為3．13 mg∕g，富集倍數(shù)為10，在0．05 ～ 50 μg∕L范圍內(nèi)建立校準(zhǔn)曲線，R2= 0．999 2，最低檢出限為0．008 μg∕L。

3.4 醫(yī)療衛(wèi)生

Wang課題組［41］采用制備的新型席夫堿網(wǎng)格（SNW-1）整體柱對人血漿中的3種抗癲癇藥物進(jìn)行萃取，并聯(lián)合高效液相色譜對其進(jìn)行測定。與不含SNW-1的整體柱相比，在聚合物整體柱中加入SNW-1可顯著改善3種抗癲癇藥物的提取性能。在0．5 ～ 200 ng∕mL范圍內(nèi)考察其線性，R值為0．999 9，最低檢出限為0．2 ng∕mL，日內(nèi)、日間及柱間的RSD值總體小于7．14%，在3個不同濃度水平下進(jìn)行血漿的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，回收率為88．6% ～ 106．1%，3次實(shí)驗(yàn)的RSD ＜ 2．53%，表明該方法在血漿樣品分析中具有良好的靈敏度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。Mao等［67］以芐基奎寧作為功能單體，1，3，5-三丙烯酰六氫-1，3，5-三嗪為親水性交聯(lián)劑，在熱引發(fā)條件下聚合得到兩親性芐基奎寧功能化強(qiáng)親水性（N-芐基氯化奎寧-共-1，3，5-三丙烯酰六氫-1，3，5-三嗪）整體柱，并將其用于分離硫脲、酚類和藥物等。Liu等［68］通過熱引發(fā)原位自由基聚合制備了聚（離子液體烯丙基縮水甘油酯-共-乙二醇二甲基丙烯酸酯）整體柱，并將其用作在線固相萃取柱，與高效液相色譜聯(lián)用從人血漿中有效提取并分離了3種降壓藥，提取效率令人滿意，無基質(zhì)干擾。在優(yōu)化提取條件下對不同加標(biāo)濃度的實(shí)際樣品進(jìn)行回收率測試，其回收率為96% ～ 105%和90% ～ 106%。Lei等［69］使用表位方法設(shè)計(jì)和制造了一種新型分子印跡單片（MIM）柱，用于神經(jīng)肽神經(jīng)降壓素（NT）和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白N（NmN）的選擇性毛細(xì)血管微萃取（CME），并在HPLC-UV分析之前將其應(yīng)用于人血漿中NT和NmN的富集。印跡的整體材料顯示出優(yōu)異的最大吸附容量和對其靶肽的選擇性。NT和NmN分別獲得了0．62 nmol∕L和1．20 nmol∕L的低檢測限和令人滿意的回收率（82．5% ～ 98．8%）（圖3）。表1列出了整體柱在生物監(jiān)測、食品安全、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域樣品預(yù)處理中的應(yīng)用。

圖3 用于神經(jīng)肽神經(jīng)降壓素和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白的選擇性毛細(xì)血管微萃取［69］Fig．3 Selective CME for neuropeptides neurotensin and neuromedin N［69］

表1 整體柱在樣品預(yù)處理中的應(yīng)用Table 1 Application of monolithic column in sample pretreatment

4 結(jié)論與展望

截止目前，有機(jī)聚合、物理摻雜、后修飾以及3D打印技術(shù)等方法已在整體柱的制備中被廣泛應(yīng)用。本文對當(dāng)前整體柱的設(shè)計(jì)制備理念及方法進(jìn)行了總結(jié)，對目前已制備的整體柱進(jìn)行了簡單歸類，從中可以看出，整體柱的制備過程相對于其他材料較為簡單，制備方法多樣，性能優(yōu)異，而且易與其他材料結(jié)合，在富集萃取方面具有極大的應(yīng)用價值，尤其是樣品前處理方面，整體柱可以實(shí)現(xiàn)快速高效的處理，提高樣品分析的效率。

盡管整體柱有以上優(yōu)勢，但在制備方面還存在以下問題需改進(jìn)：①可用于制備整體柱的單體種類有限。功能單體是影響整體柱性能的關(guān)鍵，高性能的功能單體可賦于整體柱更好的應(yīng)用性能，因此需開發(fā)更多新穎的高性能單體，從而提高整體柱的性能。②制備整體柱的反應(yīng)時間過長，大部分需要12 h甚至更長時間，探索更快速的制備方法以縮短反應(yīng)時間可使整體柱的制備過程更加綠色環(huán)保。③摻雜法制備整體柱可將用于制備整體柱的單體材料的優(yōu)良性能和摻雜材料的優(yōu)良性能相結(jié)合，但目前報(bào)道的摻雜法大多是混合摻雜，缺少化學(xué)鍵的作用力，制備出的摻雜整體柱存在結(jié)構(gòu)不均勻的現(xiàn)象，影響了柱子的性能。因此在今后的發(fā)展中應(yīng)開發(fā)更多可以產(chǎn)生共價鍵等化學(xué)作用力的摻雜體。④目前整體柱僅在吸附、富集方面發(fā)揮作用，若所開發(fā)的整體柱能將有害污染物在富集檢測后去除或在整體柱中將有害污染物轉(zhuǎn)化為清潔無害物質(zhì)后再進(jìn)行檢測，整體柱將能發(fā)揮更大的作用。