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分子印迹样品前处理技术的研究进展_黄健祥

分子印迹样品前处理技术的研究进展_黄健祥
分子印迹样品前处理技术的研究进展_黄健祥

中国科学 B 辑:化学 2009年 第39卷 第8期: 733 ~ 746 https://www.doczj.com/doc/e38183504.html, https://www.doczj.com/doc/e38183504.html,

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《中国科学》杂志社

SCIENCE IN CHINA PRESS

分子印迹样品前处理技术的研究进展

黄健祥, 胡玉斐, 潘加亮, 许志刚, 李攻科*

中山大学化学与化学工程学院, 广州 510275 * 通讯作者, E-mail: cesgkl@https://www.doczj.com/doc/e38183504.html, 收稿日期:2009-06-18; 接受日期:2009-06-25

摘要 样品前处理是分析过程的关键环节, 直接影响着分析结果的准确度和精密度. 分子印迹聚合物具有特异性识别能力, 能从复杂样品中选择性分离富集目标物, 在复杂样品前处理领域中有重要的发展潜力和应用前景. 本文综述了近年来分子印迹样品前处理技术的研究进展, 包括分子印迹固相萃取、分子印迹固相微萃取、分子印迹膜萃取等样品前处理技术.

关键词

分子印迹 样品前处理 固相萃取 固相微萃取 膜萃取

1 引言

复杂样品中痕量物质的分析因其基体的多样性和复杂性、待测组分含量低, 而使样品前处理成为整个分析过程中的关键环节, 样品前处理不仅耗时而且直接影响分析结果的准确度和精密度[1,2]. 因此, 发展快速高效、高选择性、环境友好的样品前处理技术得到高度关注. 分子印迹技术是制备对特定目标分子具有分子识别性能的分子印迹聚合物的技术. 分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymer, MIP)兼备了生物识别体系和化学识别体系的优点, 具有抗恶劣环境、选择性高、稳定性好、机械强度高、制备简单等特点, 可选择性识别富集复杂样品中的目标物. 因此, MIP 被广泛应用于固相萃取、固相微萃取、膜萃取等样品前处理技术[3]. 同时, 离子印迹及配位印迹样品前处理技术也得到了发展. 本文综述了近年来分子印迹样品前处理技术的研究进展, 包括了分子印迹固相萃取、分子印迹固相微萃取、分子印迹膜萃取等样品前处理技术.

2 分子印迹固相萃取技术的研究进展

自1994年Sellergren 首次报道在固相萃取(Solid

phase extraction, SPE)中使用MIP 材料以来[4], 分子印迹固相萃取技术(Molecularly imprinted-solid-phase extraction, MI-SPE)发展非常迅速[5,6], 已经出现商品化的产品. 目前MI-SPE 存在的主要问题是: 吸附容量低, 抗大分子干扰能力差, 水相中选择性差以及模板分子渗漏. 针对上述问题, 近年来出现了纳米分子印迹聚合物、限进介质-分子印迹聚合物、水相识别分子印迹聚合物等新型MIP 材料的研究报道, 以下分别介绍这几种MIP 在固相萃取中应用的进展情况.

2.1 纳米分子印迹聚合物在固相萃取中的应用

纳米MIP 有以下优点: 比表面积大、结合位点多、吸附容量大; 尺寸小, 印迹位点有良好的可接近性, 传质较快; 模板分子在洗脱过程中所需要的扩散距离小, 容易洗脱完全. 因此, 纳米MIP 在固相萃取中的应用研究备受关注. Zhai 等[7]采用溶胶凝胶法, 在纳米硅胶颗粒表面涂布了厚度为15 nm 的MIP, 制得的MIP 微球作为SPE 吸附剂, 一步萃取穿龙薯蓣水解产物中的薯蓣皂苷配基, 回收率达90%, 纯度大于98%, 选择性和吸附容量均高于使用普通硅胶颗粒制备的MIP. Yoshimatsu 等[8]用电纺法将MIP 纳米

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颗粒嵌入聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纳米纤维膜中, 应用于心得安的痕量分析(1 ng/mL). Lai 等[9,10]将基于聚吡咯的MIP 与碳纳米管通过电聚合方法沉积于注射器针头内, 制得固相萃取小管, 建立微固相萃取-高效液相色谱/荧光检测(μSPE-HPLC/FD)方法检测红酒中的双酚A, 分析全过程只需要40 min, 检出限达0.04 ng/mL. 纳米MIP 作为SPE 吸附剂优势显著, 但相关应用研究仍在起步阶段, 很少涉及实际样品. 由于纳米MIP 容易团聚, 难以单独作为吸附剂使用; 粒度很细, 不易装填成柱或制备成整体柱, 制约了纳米MIP 在SPE 中的应用, 需要进一步研究合适的载体以及固载方法.

2.2 限进介质-分子印迹聚合物在固相萃取中的

应用

在生物、环境样品分析中, 生物大分子如蛋白质、核酸、腐殖质在MIP 表面的吸附会堵塞印迹位点、降低MIP 的使用寿命、严重干扰测定. 因此, 通常在萃取之前必须进行蛋白质沉淀、离心分离或过滤等前处理操作, 容易引入误差, 不利于联用与自动化. 限进介质(Restricted access media, RAM)是一种对大分子具有“限进”功能的分离介质, 限进介质固相萃取技术(RAM-SPE)能与高效液相色谱、毛细管区带电泳等分析手段在线联用, 应用于生物流体的直接进样分析[11]. 限进介质与分子印迹两种技术相结合(即RAM-MIP), 能避免大分子的干扰, 发挥MIP 高选择性的优势. Boos 等[12]和Mullett 等[13]先后提出限进介质-分子印迹多维固相萃取的概念, 即RAM 柱与MIP 柱通过柱切换装置在线联用, 实现了多柱协同萃取, 有效去除蛋白质、腐殖质的干扰. 多柱联用需要复杂的装置, 研制具有“限进”功能的MIP 更具有吸引力. 蛋白质在MIP 表面的吸附, 主要源于MIP 疏水的表面与蛋白质疏水的内核作用, 导致蛋白质变性、沉淀于材料表面, 所以MIP 亲水修饰是制备技术的关键. Haginaka 等[14]采用多步溶胀法制备MIP 微球, 并在聚合过程中加入1, 2-丙二醇单甲基丙烯酸酯和1, 2-丙二醇双甲基丙烯酸酯, 对微球表面进行亲水修饰. 制得的RAM-MIP 应用于血清、河水的直接进样分 析[14~16]. 用于亲水修饰的单体含有羟基, 会影响印迹效果, 最近Puoci 等[17]使用甲基丙烯酸环氧丙酯作为

MIP 的共聚单体, 环氧基团在聚合完成后经高氯酸处理开环生成邻二醇, 避免了聚合过程中羟基的影响. RAM-MIP 抗大分子和小分子干扰的能力强, 在复杂样品的在线联用分析方面有较好的应用潜力.

2.3 水相识别分子印迹聚合物在固相萃取中的 应用

绝大多数的实际样品都是富水样品, 而MIP 在水中选择性普遍较差, 限制了MI-SPE 的应用. 因此, 发展具有水相识别功能的分子印迹聚合物具有重要意义. 导致MIP 水相印迹效果差的主要原因是: 第一, 水是氢键的给体, 也是氢键的受体, 在大量水分子存在的条件下, 会竞争性地破坏氢键; 第二, MIP 通常在有机溶剂中合成, 由于MIP 在水与在有机溶剂中的溶胀行为有差异, 空穴结构遇水可能会受到破坏. 采用水或高极性溶剂体系作为反应介质, 是目前制备水相识别MIP 的主要方法, 甲醇-水混合溶剂是常见的制备体系. Sun 等[18]使用甲醇-水作为致孔剂, 不需要特殊的单体和交联剂, 成功制备出有水相印迹效果的MIP. 聚合物有足够的亲水性是MIP 在水环境中识别目标分子的前提, 一些亲水的单体与交联剂已被用于MIP 的合成, 如甲基丙烯酸-2-羟乙酯、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、N , N , N -三甲基胺乙基甲基丙烯酸酯、N , N -亚甲基双丙烯酰胺等[19], 其中甲基丙烯酸-2-羟乙酯经常用于提高MIP 的亲水性[20]. 采用水溶性的交联剂往往会出现聚合物刚性不足的问题. 发展新型的亲水单体, 是今后研究水相识别MIP 的一个方向. 近年来出现不少水相识别功能单体的相关报道, Urraca 等[21]采用基于脲基作用的功能单体, 该单体能计量地与模板分子的功能基团相结合, 有效降低了MIP 非特异性吸附, 制得的MIP 在水中的选择性高, 应用于河水样品中氟喹诺酮类抗生素的萃取[22], 取得满意结果. Luo 等[23] 以邻苯二胺为单体及交联剂, 在酸性水溶液中聚合, MIP 嫁接于硅胶表面, 分离2, 4-二硝基苯酚的效果良好.

除氢键作用外, 模板分子与MIP 的作用力主要有共价键作用、静电作用、疏水作用等, 引入具有非氢键作用力的功能单体是解决MIP 水相萃取的关键. 4-乙烯基苯硼酸是典型的共价型功能单体, 硼酸基团与顺式邻二醇能在水溶液中可逆地成环和开环, 已

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经广泛用于核苷[24], 糖类[25]MIP 的制备. 能可逆的, 快速平衡的共价键不多, 且制备过程需要有机合成的步骤, 因此共价型MIP 使用较少. 静电作用不具有方向性, 通常需要与其他作用力协同作用[26]. 引入主客体的疏水作用是目前实现水相识别较有效的方法, 环糊精具有外亲水内疏水的杯状结构, 容易包合具有疏水基团且体积匹配的化合物, 在水中形成稳定的复合物, 是理想的功能单体. Komiyama 等[27]最早以环糊精及其衍生物为功能单体, 研制了对甾体化合物具有水相识别功能的MIP. 近年, 关于环糊精- MIP 的研制及其在SPE 中的应用备受关注[28~30], 有较好的发展潜力. 目前非氢键作用力的单体较少, 部分单体不易得到、价格昂贵, 有待进一步拓展.

近年有研究表明, 选取适当的替代模板分子, 能够实现MIP 水相印迹. Manesiotis 等[31]采用核黄素的羧酸酯作为替代模板分子, 制得的MIP 对核黄素具有水相识别的功能. Wang 等[32]用洛伐他汀作为替代物, 制得的MIP 能在水中识别洛伐他汀酸. 两者的目标物都是极性化合物, 替代模板分子均为对应的酯(后者为内酯), 易溶于有机溶剂, 适于制备MIP. 水相识别的机理尚未完全清楚, 如何选择适合的模板分子制备水相识别MIP, 有赖于印迹机理的深入 研究.

在极性较高的溶剂中萃取时, 用矿物油包被MIP, 憎水相能很好地保护MIP 的印迹位点[33]. Castell 等[34]提出MIP 固定相、有机相、水相联合萃取的方法, 萃取时MIP 浸没于有机相中, 分析物从水相转移到有机相, 再被MIP 萃取, 选择性有显著提高, 减少了操作步骤, 弥补了MI-SPE 水相萃取的缺陷.

2.4 其他分子印迹聚合物在固相萃取中的应用

痕量分析中模板分子渗漏对测定的严重干扰是目前MI-SPE 技术面临最大的问题之一. 除了发展多种有效的洗脱方法(如加速溶剂洗脱, 超声洗脱, 微波加热洗脱等)外, 采用结构类似物代替模板分子已经成为解决模板渗漏的主要手段[35~38]. 一般来说, 替代模板分子的结构与目标分子越接近, MIP 的选择性越高. 化合物被同位素标记后, 化学结构与性质不发生改变, 是最理想的替代模板分子, Kawaguchi 等[39]与Sambe 等[40,41]用氘标记后的双酚A(BPA-d 16)作为

替代模板分子, 替代物的渗漏不影响测定. 但同位素标记物价格昂贵, 不易得到, 检测时必须使用质谱分辨标记物与非标记物, 分析成本较高.

目前很多分析对象较难找到合适的结构类似物, 替代模板分子需要进一步的拓展和研究. K u b o 等[42~49]提出片段印迹(Fragment Imprint)的概念: 选择目标物片段结构相似的化合物作为模板分子, 制备的MIP 对目标物具有印迹效果, 印迹原理见图1. 该课题组以苯的取代物作为替代模板分子(如对叔丁基苯酚, 2,6-二甲基苯酚, 邻苯二甲酸), 分别制备了对双酚A [48], 卤代双酚A [47]及软骨藻酸[43]具有高选择性的MIP, 用作SPE 吸附剂或色谱固定相, 分离效果良好.

图1 片段印迹的原理[46]

目标物及其结构类似物毒性大或者价格昂贵, 而片段印迹的模板分子均为常见易得的化合物. 与片段印迹原理相似的印迹方法是抗原决定基法(Epitope approach), 由Rachkov 等[50]首次提出, 适用于生物大分子的识别及分离纯化. 该法采用与暴露在蛋白质表面的肽链(抗原决定基)结构相同的短肽作为模板分子, 制得的MIP 能识别整个蛋白质分子. 此法成本低, 适用性广. 这类通过目标物的局部片段作为模板实现整体识别的印迹方法, 扩大了替代模板分子的选择空间, 有广阔的应用前景.

3 分子印迹固相微萃取技术的研究进展

固相微萃取(Solid phase microextraction, SPME)[51,52]是20世纪90年代初发展起来的集采样、萃取、浓缩、进样于一体的无溶剂样品前处理技术. 但是商品化的SPME 涂层种类较少, 而且选择性有限, 在复杂样品分析中的应用受到了限制. 而MIP 具有

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特异性识别目标物的能力, 适合作为高选择性的涂层材料. 两者结合产生的MI-SPME 技术同时具备了SPME 的高灵敏性和MIP 的高选择性. 目前报道的分子印迹固相微萃取(MI-SPME)技术根据底材的不同主要有以下几种形式: ① 在纤维表面涂覆MIP 涂层成为分子印迹-探针固相微萃取(Fiber MI-SPME); ② 在毛细管内壁涂覆MIP 涂层(In-tube SPME); ③ MIP 整体棒直接作为萃取材料; ④ 在吸附搅拌棒表面涂覆MIP 涂层; ⑤ 在微球表面涂覆MIP 涂层. 以下将分别综述这几种技术的研究进展.

3.1 分子印迹-探针固相微萃取的研究进展

分子印迹-探针固相微萃取(Fiber MI-SPME)是在针状纤维上涂布上一层MIP, 再通过各种方式固定纤维做成萃取装置. Koster 等

[53]

首次报道了Fiber

MI-SPME, 以氨哮素(clenbuterol)为模板分子, 利用聚合反应使MIP 涂布在纤维上. 该涂层对于水中氨哮素及结构类似物的萃取是非选择性的, 但使用适当的有机溶剂(乙腈)洗脱可以进行选择性萃取. 将这种针状 MIP 涂层应用于加标尿液中波洛母特罗(brombuterol)的分析, 取得了较为满意的结果. Prasad 等[54~57]用溶胶凝胶方法在聚甲基丙烯酸甲酯纤维表面固定了MIP, 可用于人体血清[54,56,57]、血浆[55]、脑脊髓液[56]、

医药品[54,56]等复杂样品中目标分子的分离富集, 但是没能实现在线检测. Li 等[58]制备了多溴联苯醚BDE-209为模板分子的有机修饰硅纤维固相微萃取涂层, 对BDE-209的富集能力远优于商用聚丙烯酸酯和聚二甲基硅氧烷涂层.

李攻科课题组[59~62]在Fiber MI-SPME 方面进行了较多的研究工作. 胡小刚等使用多次涂布的方法在光纤维上制备了MIP 涂层, 能与HPLC 在线联用, 分析生物样品中痕量的三嗪类除草剂[59,60]、四环素类抗生素

[61]

以及心得安类β-受体阻滞剂

[62]

. 除草剂和

抗生素检出限均低于欧盟要求的最大限量, 心得安检测灵敏度满足人体血液或血浆痕量分析的要求.由于纤维容易折断, 因此这类涂层的机械稳定性不好, 使用时需要非常小心. 可通过使用不锈钢等比较坚固的底材来替代纤维萃取装置, 改善稳定性.

3.2 分子印迹-管内固相微萃取的研究进展

分子印迹-管内固相微萃取(In-tube SPME)是将

MIP 涂覆于毛细管的内壁上作为萃取涂层而取代了外表面涂覆涂层的石英纤维. Mullett [63]等合成了以外消旋心得安为模板分子的MIP, 装填到聚醚酮管中得到一根SPME 毛细管柱. 与HPLC 联用在线分析了血清中的β-阻断剂心得安, 简化了分离预处理和色谱过程. 该涂层与其他In-tube SPME 涂层相比, 提高了对心得安的选择性和灵敏度. 涂层可反复使用500次, 方法经济简便, 机械和化学稳定性良好. 与Fiber MI- SPME 相比, 该类技术报道较少, 有待进一步发展.

3.3 分子印迹-固相微萃取整体棒的研究进展

Turiel 等[64]和Djozan 等[65~67]分别报道了MIP 固相微萃取整体棒的制备: 以石英或玻璃毛细管作为模具, 通入含各种模板分子的聚合溶液. 聚合反应结束后用NH 4HF 2腐蚀[64]或机械破坏的方法[65]去除MIP 表面的部分石英或玻璃, 裸露出一定长度的MIP, 制得MIP 固相微萃取整体棒. 这种方法操作简单, 厚度容易控制. Turiel 等采取萃取后使用溶剂解吸然后手动进HPLC/UV 检测的方法分析了土壤、马铃薯和大豆中的扑灭津; Djozan 等[67]制备的MIP 整体萃取棒吸附目标物如莠灭净后可在GC 进样口直接解吸, 分析步骤较简便.

相对于以纤维为底材的MI-SPME 涂层, MIP 固相微萃取整体棒具有较好的弹性, 不易折断; 厚度也可方便地控制, 对应不同的分析要求而制备满足要求的印迹聚合物. 但为了保证整体棒的机械稳定性, 往往需要加入大量的交联剂. 这会导致非特征性吸附增加, 聚合物选择性降低. 聚合物直径较小时, 机械稳定性不好, 但直径增加易导致模板分子渗漏 问题.

3.4 分子印迹-吸附萃取搅拌棒的研究进展

吸附萃取搅拌棒(Stir bar sorption extraction, SBSE)是固相微萃取的另一种形式, 在搅拌的同时完成萃取, 避免了外加搅拌子的竞争吸附, 由Baltussen 等人[68]于1999年提出, 2000年Gerstel GmbH 公司推出了商品化装置. SBSE 是将涂层固定在内置磁芯的封端玻璃毛细管外层, 由于萃取固定相的体积比SPME 纤维大50倍以上, 比SPME 纤维具有更高的萃取容量与萃取效率.

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目前, 商用搅拌棒涂层仅限于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS), 最近也出现了一些新型搅拌棒涂层[69~71]. Zhu 等人[72]报道了以久效磷为模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒涂层, 采用相转移的方法, 在商用PDMS 涂层的表面形成久效磷和尼龙-6凝胶. 该分子印迹吸附萃取搅拌棒对模板分子及9种有机磷化合物表现出良好的选择性, 并用于土壤样品中久效磷及3种类似物的分析. Zhu 等人[73] 还用同样的方法制备了L -谷胺酰胺印迹尼龙-6涂层, 并应用于氨基酸对映体的选择性研究. 有关分子印迹吸附萃取搅拌棒涂层研究的报道很少, 在搅拌的同时存在涂层的磨损和流失等问题, 其制备工艺有待进一步改进. 吸附萃取搅拌棒已实现了与气相色谱在线联用, 但还没有与液相色谱在线联用的研究报道.

3.5 分子印迹-微球萃取的研究进展

球形分子印迹聚合物具有制备简单、使用方便和易于进行功能设计等优点, 得到广泛应用并有相关综述报道

[74,75]

. 微球具有较大的比表面, 而分子印迹

聚合物具有高的选择性, 两者结合应用于样品前处理, 能选择性的萃取复杂样品中的目标物, 实现痕量物质的分离和富集.

Egawa 等人

[76]

以胆固醇为模板分子、以环糊精为

功能单体制备了分子印迹微球, 印迹微球对模板分子的结合能力高于非印迹微球, 同时具有选择性吸附能力. Lin 等人[77]将双酚A 作为模板分子, 制备了分子印迹聚合物微球, 可选择性去除各种环境水样中的酚类雌激素, 微球可重复使用30次以上. Kan 等人[78]以对苯二酚为模板分子, 制备的分子印迹微球, 其识别能力明显高于类似化合物, 他们还将该聚合物微球固定在玻碳电极表面, 制成电化学传感器用于检测对苯二酚. Liu 等人[79]制备的罗丹明分子印迹聚合物微球, 在水溶液中对模板分子仍有很强的结合力, 可用于去除污水中的罗丹明.

分子印迹磁性微球作为样品前处理的一种新型介质, 具有分子印迹微球的优点, 而且使用时可以通过磁分离快速地将微球从样品基质中分离, 使富集和分离过程变得更加简单易行. Mosbach 等人[80]较早制备了磁性金属氧化物分子印迹聚合物, 以(S)-心得安药物为模板分子, 在全氟化碳溶液中悬浮聚合, 磁

性印迹微球相对于非印迹微球有较高的选择性. 成国祥等人[81~83]采用反相悬浮聚合法, 分别制备了酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸分子印迹磁性微球, 研究结果表明: 色氨酸模板分子与功能单体之间存在三点相互作用, 其印迹效果明显优于只有两点相互作用的酪氨酸和苯丙氨酸.

李攻科等人采用微波加热法制备了分子印迹磁性微球[84], 该方法只需传统加热时间的10%, 大大降低了能耗, 提高了反应效率; 得到的分子印迹聚合物包埋磁性微球粒径均匀、可控且在100 nm 以下, 无需进行研磨和筛分. 对三嗪类除草剂有较好的选择性, 成功的应用于土壤、大豆、生菜、粟米复杂基体中三嗪类除草剂的选择性分离和富集[85]. 该课题组还将该分子印迹磁性微球应用于两相溶剂萃取, 分析了蕃茄、草莓和牛奶样品中的三嗪类除草剂[86]. 分子印迹聚合物包埋磁性微球的制备过程如图2所示.

分子印迹微球作为一种样品前处理介质, 具有易于制备、易于改性、比表面积大等优点, 在痕量物质的样品前处理中具有广阔的前景. 但分子印迹微球采用包被的形式发生聚合, 深层模板分子的洗脱变得困难, 而且聚合条件的控制对微球的形貌和吸附性能有重要的影响.

4 分子印迹膜萃取样品前处理技术的研究

进展

分子印迹膜(Molecularly imprinted membrane, MIM)是一种兼具普通微孔膜的筛分作用和分子印迹特异性吸附作用的人工合成膜, 是分子印迹技术与膜萃取技术相结合的产物. 早在1990年, Piletskii [87]在超滤膜表面制备出了对腺苷酸分子具有识别特性的分子印迹复合膜(MICM). 这种结合MIPs 专一识别性与膜分离的操作简单、易于连续化、条件温和等优点, 对特定印迹分子(腺苷酸, AMP)分子印迹复合膜具有高选择性、大通量的特点. MIM 根据其表面形态可分3类: 分子印迹填充膜、分子印迹整体膜和分子印迹复合膜. MIM 的制备方法可分为以下四种:原位聚合、相转移、表面修饰及电化学法. MIM 除了微孔膜所固有的筛分作用外, 还具备源于分子印迹技术的专一选择性, 这一特点使其区别与于传统的商品膜(如超滤、微滤及反渗透膜). 与传统的粒子型MIPs

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图2 微波加热法制备莠去津分子印迹磁性微球[85]

相比具有制备过程简单, 扩散阻力小, 易于应用, 抗恶劣环境能力强等优点, 非常适合作为样品前处理的新型介质. 以下综述了MIM在样品前处理中的应用进展.

MIM在样品前处理中的应用研究主要包括传感器的在线富集痕量组分和离线的样品前处理. 传感器测定的对象包括MIM荧光传感器测定血清样品中地高辛[88], MIM电化学传感器测定植物样品中的6-苯甲基腺嘌呤[89]、食用软饮料中的烟酸[90]、除草剂阿特拉津[91]、牛奶样品中的琥珀酸氯霉素[92]; 压电传感器测定河水中的十二烷基磺酸钠[93]、咖啡和茶叶样品中的咖啡因[94]; 石英微天平传感器测定香草糖中的香草醛[95]. 作为传感器的识别材料的MIM通常是通过印迹微粒固载成膜或者是电化学方法制备, 这类MIM的缺点在于前者的制备及组装传感器过程繁琐, 不适合多个样品的检测, 而后者目前还仅限于实验室研究阶段, 电化学传感器存在的问题其一是缺少一个直接的通道, 使活性位的电子能够直接传输到电极表面. 最近报道的研究[96]通过制备一个包含催化MIP和导电聚合物构建了一个导电网络, 从而辅助电子从活性位传输到电极表面, 对传感器的设计有启发的作用. 其二是传感器的制备和检测过程通常在电极上进行, 很难批量制备并且不适用于多个样品的检测, 因此实际推广受限. Yoshimatsu[97]等采用电纺丝技术将心得安的纳米微粒包埋进纳米纤维中制备了对心得安有立体选择性的亲和膜, 经该膜处理的自来水样, 其中的痕量心得安可应用HPLC- MS/MS检测. Li[98]的研究小组以Cu2+为模板分子, 在硝酸纤维素膜为支撑物, 制备了聚乙烯醇-离子印迹复合膜, 该复合膜结构中形成了对Cu2+具有良好选择性的空穴, 采用室温磷光法测定了头发和茶叶样品中的Cu2+, 检出限达1.1 ng?L?1. Qu等[99]以胸腺嘧啶为模板分子, 9-乙烯基-腺嘌呤为功能单体, 二甲基丙烯酸二乙二醇酯(DEGDMA)为交联剂, 纤维素为支撑, 制备了对胸腺嘧啶及其类似物(尿嘧啶)具有选择渗透作用的MIM复合膜. DEGDMA的使用使该膜对模板分子的选择性优于胞嘧啶、腺嘌呤和尿嘧啶, 该膜可应用于核酸分析中的样品前处理. Chen[100]以9-乙烯基腺嘌呤为功能单体, 合成了植物激素1H-吲哚-3-乙酸的MIM, 并研究了膜的结构和性能, 并预测该膜可用于植物样品的净化和对目标物的富集. Takaomi等[101]将双酚A的分子印迹聚合物粉末与二甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯共聚, 以聚砜膜为支撑制备了对双酚A有选择性吸附作用的多孔聚砜复合

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膜, 该膜能有效地去除牛血清中的双酚A, 在临床上此类MIM 材料的吸附作用能消除血液样品中内分泌干扰素的影响. 作为样品前处理MIM 对复杂基体的净化及痕量组分的富集作用显示了良好的应用前景.

基于分子印迹技术制备的MIM 对目标分子具有高的吸附选择性和萃取容量, 可用于样品的富集、回收以及复杂基体的杂质去除. 受限于分子印迹膜的传质和识别机理的研究相对滞后, 制备理想的MIM 工艺尚不成熟, 其实际应用受到了限制. 因此未来的发展方向必需对 MIM 的制备方法及工艺进行改进和完善. 此外由于膜材料本身固有的高通量, 传质阻力小等优点, 成为与采样技术(如微透析技术)以及高灵敏的检测技术联用的理想材料.

5 其他分子印迹样品前处理技术的研究 进展

5.1 离子印迹样品前处理技术的研究进展

离子印迹聚合物(Ion-imprinted polymers, IIP)是指以金属离子为模板的、对模板离子有选择性吸附能力的印迹聚合物[102]

, 是分子印迹聚合物的分支. IIP

与MIP 类似, 保留了MIP 的优点和特性, 而抗极性溶

剂干扰能力较强

[103]

. 由于氢键容易受到影响, MIP 在

极性体系中的应用受到一定的限制. 而环境样品和生物样品, 如血液、尿液、细胞液、海水、自来水等都属于富水体系, 这制约了MIP 在环境分析和生物分析中的应用. 基于金属和配体的配位作用的IIP 的

特性很大程度上改善了MIP 的不足之处, 是MIP 的重要补充. IIP 的分析对象一般是金属阳离子, 印迹效果受功能单体和目标离子的作用性、离子本身的空间几何结构以及配位数、离子的电荷数和半径、溶液的pH 值等因素的影响.

Nishide 等[104]在1976年首次制备了以金属离子为模板的印迹聚合物, 近年来有关IIP 的研究报道日益增长. Fang 等[105]利用表面印迹法制备了以Cd(II)为模板的IIP 修饰硅胶, 结合SPE 和FAAS 技术在线分析了河水、土壤、人发等环境和生物样品中的Cd(II). 方法灵敏准确, 分析对照样品的结果与标准方法吻合, 实际样品的回收率为97%~101%. Candan 等[106]使用悬浮聚合法研制了Cd(II)印迹的Fe 3O 4磁性微球, 填充到小柱后对人体血清中的Cd(II)进行了分离富集. 血清样品流经小柱时, 利用磁场使磁性微球形成稳定的、均匀的吸收区域. Fe 3O 4的加入使小柱里的聚合物微球液形成流体状的吸附床, 解决了高压下材料会收缩、传速低、分析时间长等问题, 在高粘度体系的应用中具有优势. Shamsipur 等[107]在硅胶表面嫁接了U(IV)为模板的IIP 作为SPE 材料. 印迹硅胶对U(IV)的吸附能力高于Fe(III)和Th(IV)这两种强竞争性物质, 使用3个月后结合能力没有明显下降. 分析了自来水、海水和矿物水中U(IV), 加标回收率为98.8%~103.8%.

IIP 目前多用于废水处理、分析, 环境样品分析, 生物样品分析等领域, 大部分都以SPE 的形式来分离富集目标物, 尤其适用于极性体系. 表1列举了近

表1 IIP 在样品前处理中的应用

模板 测定方法 样品基质

文献 Cd(II)

ICP-AES, 元素分析仪

自来水, 河水, 湖水, 水对照品 [108,109] Cr(III) ICP-MS 自来水, 湖水, 井水, 水对照品 [110] Cu(II) FI-FAAS, AAS 自来水

[111,112] Dy(III) ICP-AES 沉淀物和土壤对照品

[113] Fe(III) ICP-AES 苦瓜叶, 自来水, 河水, 湖水, 河泥和农田土壤对照品, 人体血浆 [114, 115] Hg(Ι), Hg(II)

CVAAS, AAS

人体头发, 土壤标准品, 人体血清, 海水, 矿泉水 [116~118] Ni(II) AAS 河水, 废水 [119] Pd(II) ICP-AES 地质样品

[120] Pb(II) ICP-OES 河水, 自来水, 标准品, 生物样品 [121] Se (IV) FAAS 自来水, 洗发水, 人体血清 [122] Th (IV)

ICP-AES

对照品, 植物样品, 土壤 [123] U(IV) FAAS

核反应堆废液

[124]

黄健祥等: 分子印迹样品前处理技术的研究进展

740

年来IIP 在复杂样品体系中应用报道.

5.2 配位印迹样品前处理技术的研究进展

根据分离底物的不同, 金属离子印迹聚合物可分为两种

[125]

, 一是对印迹金属离子进行识别、富集

与分离的聚合物, 即IIP; 二是通过金属离子把有机分子引入到聚合物中, 分离包括金属离子与目标分子的整个配位离子的聚合物, 也就是配位(配合物)印迹聚合物(Complex-imprinted polymers, CIP), Fujii 等

[126]

于1984年提出CIP, CIP 是IIP 的扩展. 通过金

属配位作用结合的识别过程接近于天然分子识别系统, 如人体内很多酶都是通过金属为桥梁而发生作用的. 金属配位作用具有结合快速且可逆、热力学稳定性高、易达到动力学平衡等优点, 其性质类似于可逆的共价作用, 但应用范围更广泛. 目前多被应用于手性分离、催化反应、人工酶模拟等领域, 在样品前处理中的应用极少, 处于初级阶段, 有着广阔的发展前景.

Say 和Denizli 研究课题组[127~131]在这方面的研究工作较突出. Bereli 等[128]制备了溶解酵素(Lyz)的分子印迹超大孔冷凝胶聚合物, Lyz/牛血清蛋白和Lyz/cyt c 的相对选择性系数分别为4.6和3.2. 将印迹聚合物填充到小柱, 应用于蛋清中Lyz 的纯化, 取得了满意的结果, 多次使用后吸附能力无明显变化. Ers?z 等[129~131]制备了氧化应激的指标8-hydroxy-2′- deoxyguanosine(8-OHdG)的配位印迹聚合物, 分别作成SPE 材料和石英晶体微量天平(QCM)传感器, 分析了人体血浆、尿液和血清中的8-OHdG. 使用双功能单体[131]制得的QCM 对模板亲和力优于使用单功能单体的QCM [129,130].

与IIP 相比, 配位印迹聚合物的体系更复杂, 影响因素更多. 两者都存在着以下几个尚待完善之处: ① 现有的功能单体大都是用于制备MIP 的, 而用于IIP 和CIP 制备的功能单体相对较少, 且需复杂的合成过程; ② 金属离子的存在会干扰自由基聚合, 使得制备的聚合物交联度相对较低; ③ 为了维持中心

离子和配体间的空间排布, 需要加入大比例的交联剂, 使聚合物的非特异性位点增多, 选择性降低; ④ pH 值、抗衡离子的种类、溶液离子强度等条件均对结果有较大的影响, 分析过程中须控制的条件较多,且步骤烦琐; ⑤ IIP 和CIP 的交叉研究较少, 对印迹机理缺少深入的探讨. IIP 和CIP 都具有适用于极性体系的特点, 拓宽了MIP 的应用领域, IIP 和CIP 的出现使MIP 更好地满足各种复杂样品前处理要求, 有着广阔的发展前景.

6 展望

现代分析化学所面临的样品的复杂程度是前所未有的, 复杂样品中痕量物质的分析因其基体的多样性和复杂性、待测组分含量低, 而使样品前处理成为整个分析过程中的关键环节. 分子印迹聚合物可选择性分离富集目标物, 有效地降低基体的干扰, 在各种样品前处理技术中得到广泛的应用. 目前, 分子印迹固相萃取技术的发展较为成熟, 已有商品化的产品, 分子印迹固相微萃取和膜萃取技术仍有很大的发展潜力. 分子印迹聚合物在样品前处理的应用过程中, 仍有一些急需解决的问题, 如: 在富水体系中选择性低、模板分子的渗漏、使用寿命短、材料制备工艺的简化、与分析仪器在线联用从而减少分析时间及提高灵敏度、新型印迹聚合物的研制及其在样品前处理中的应用研究等. 为解决这些问题已有一些研究报道, 如结合液相微萃取和固相微萃取, 先后在水相和有机相中两次富集目标物[132], 可避免水相对MIP 的干扰; 使用替代模板分子, 避免了目标物的渗漏; 与流动注射, 化学发光等方法联用实现在线分析等. 分子印迹样品前处理技术涉及的对象不断地扩展, 从小分子到大分子甚至到生物组织, 从中性分子到离子和配合物, 在环境分析、药物分析、生物分析等领域的应用日益广泛. 如何简单快速地制备低成本、高效稳定并能适用于各类复杂体系的MIP, 是分子印迹样品前处理技术发展的重点, 分子印迹样品前处理技术在复杂样品痕量分析中有广泛的应用前景.

致谢 本工作得到国家自然科学基金 (批准号:20775095, 20705042, 90817012)和中国博士后科学基金(编

号:20080440789)项目资助, 特此一并致谢.

中国科学B辑: 化学 2009年第39卷第8期

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132 王阳阳. 分子印迹微萃取技术在复杂体系痕量分析中的应用研究. 硕士学位论文. 广州: 中山大学, 2009. 35—58 Development of molecularly imprinted sample preparation techniques HUANG JianXiang, HU YuFei, PAN JaiLiang, XU ZhiGang & LI GongKe*

School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China

Abstract: Sample preparation is the key part of analytical process, which directly affects the accuracy and precision of analytical results. Molecularly imprinted polymers have specific recognition ability. They can separate and enrich analytes from complicated matrix with high selectivity, which have great development potential and application prospect in complicated sample preparation. In this paper, the development of molecularly imprinted sample pre-treatment techniques is summarized, including solid phase extraction, solid phase microextraction, membrane extrac-tion, etc.

Keywords: molecularly imprinted technique, sample preparation, solid phase extraction, solid phase microextraction, membrane extraction

分析样品前处理技术

分析样品前处理技术 课程报告 样品前处理方法:固相萃取(SPE) 班级: 应用化学121班 学号: 201238705131

固相萃取(SPE) 1.基本原理 固相萃取 (Solid Phase Extraction,SPE) 就是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品的基体和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附,达到分离和富集目标化合物的目的。 SPE也是一个柱色谱分离过程,分离机理、固定相和溶剂的选择等方面与高效液相色谱(HPLC)有许多相似之处。分离模式有正相(吸附剂极性大于洗脱液极性)、反相(吸附剂极性小于洗脱液极性)等。 1.1.1 正相固定相 正相固相萃取所用的吸附剂都是极性的,用来萃取(保留)极性物质。在正相萃取时目标化合物如何保留在吸附剂上,取决于目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团之间相互作用,其中包括了氢键、π—π键相互作用、偶极-偶极相互作用和偶极-诱导偶极相互作用以及其他的极性-极性作用。正相固相萃取可以从非极性溶剂样品中吸附极性化合物。 1.1.2 反相固定相 反相固相萃取所用的吸附剂通常是非极性的或极性较弱的,所萃取的目标化合物通常是中等极性到非极性化合物。目标化合物与吸附剂间的作用是疏水性相互作用,主要是非极性-非极性相互作用,是范德华力或色散力。 固相萃取所用的吸附剂也与液相色谱常用的固定相相同,只是在粒度上有所区别。SPE柱的填料粒径(>40μm)要比HPLC填料(3~10μm)大。由于短的柱床和大的粒径,SPE柱效比HPLC色谱柱低得多。因此,用SPE只能分开保留性质有很大差别的化合物。与HPLC的另一个差别是SPE柱是一次性使用。 SPE的操作步骤: 1.2.1 柱预处理 目的之一是除去填料中可能存在的杂质,另一个目的是使填料溶剂化,提高

食品理化检验中样品前处理技术的应用及意义探究

食品理化检验中样品前处理技术的应用及意义探究目的探究食品理化检验中样品前处理技术的应用以及意义。方法在食品 理化检验中样品前处理采用微波消解技术,找出整个过程中所存在的问题,从而探究一种操作较为简便,同时费用较低的样品前处理方法。结果在进行食品样品前处理的过程中,应对其微波消解的温度、消解时间以及压力等进行相应的控制,同时对试剂量的选择进行控制,以免消解液出现赶酸现象,并对砷实行预还原以及上机检测,以此来降低赶酸形成微量损伤的发生率,将整个操作步骤进行简便化,从而提升整体检测率,检测结果具有良好的稳定性。结论在食品检测前处理中选择微波消解,能够有效提升其检测效率。 标签:食品理化检验;样品前处理;应用 食品的安全性影响着人们的生存质量。确保食品安全的主要的检测方法则为食品理化检验。伴随科学水平的不断进步以及发展,微波消解技术逐渐凸显出来,与此同时,此技术在食品样品检测前处理应用较为广泛,微波消解技术在操作过程中较为简单,可以有效提升其整体检验质量[1]。此研究主要探讨食品样品检测前处理的方法,现报道如下。 1 资料与方法 1.1 仪器设备 采用吉天仪器所生产的微波消解仪,而双道原子荧光光度计则选择北京科创海光仪器有限公司,型号为AFS—230E,而火焰—石墨炉原子吸收则为岛津生产,其型号为GFA—7000A,萃取仪型号为SPT—24,与此同时还应准备好相关元素的空心阴极灯,例如铁、锰以及铜等相关元素。在对材料进行准备的过程中,应对试剂进行准备,试剂选择优级纯硝酸(其密度为1.42 g/mL)、过氧化氢(30%)以及氢氟酸(40%),而金属标准溶液的密度则为1 mg/mL,在应用元素标准使用液之前需要通过硝酸对其进行稀释,硝酸量为0.5 mmol/L,对汞标准而言,应在使用之前通过硝酸实行稀释,其硝酸的体积分数则为4%,砷标准在使用前则通过水进行稀释。选择15 g/L的硼氢化钾对砷进行检测,在2 g/L的氢氧化钾溶液中加入硼氢化钾,随后将其进行溶解,此外0.1 g/L的硼氢化钾则为现配溶液,将其对汞进行检测。选择还原剂以及硫脲将其配置混合溶液,与此同时,还应准备其他待测样品。其试剂包含硝酸、过氧化氢以及去离子水等。 1.2 食品样品的制备 将食品样品进行准确的称量,选择0.3 g样品,其状态为固体或者半固体,液体食品的称取量为2.0 mL。对于包含酒精的食物应对其进行水浴,随后将样品放置在聚四氟乙烯消解罐中,并在其中加入1 mL硝酸实行浸泡,浸泡时间为10 min,同时在其中加入0.3 mL过氧化氢实行浸泡,浸泡时间为10 min,当浸泡完成后再向其中加入10 mL水,而后将样品进行均匀摇晃,随后将其放置在

样品前处理技术

环境样品前处理技术及其进展一 1.样品前处理在分析化学中的地位 一个完整的样品分析过程,包括从采样开始到写出报告,大致可以分为以下五个步获:(1)样品采集,(2)样品处理,(3)分析测定,(4)数据处理,(5)报告结果.统计结果表明〔幻,上述五个步骤中各步所需的时间相差甚多,各步所需的时间占全部分析时间的百分率为:样品采集6.%,样品处理61.0%,分析测试6.%;数据处理与报告27.0%.其中,样品处理所需的时间最长,约占整个分析时间的三分之二.这是因为在过去几十年中,分析化学的发展集中在研究方法的本身,如何提高灵敏度、选择性、及分析速度;如何应用物理与化学中的理论来发展新颖的分析方法与技术,以满足高新技术对分析化学提出的新目标与高要求;如何采用高新技术的成果改进分析仪器的性能、速度、及自动化的程度,因而忽视了对样品前处理方法与技术的研究,造成目前这种严峻的局面.目前,花在样品前处理上的时间,比样品本身的分析测试所需的时间,几乎多了一个数量级.通常分析一个样品只需几分钟至几十分钟,而分析前的样品处理却要几小时甚至几十小时.因此,样品前处理方法与技术的研究引起了广大分析化学家的关注,各种新技术与新方法的探索与研究已成为当代分析化学的重要课题与发展方向之一,快速、简便、自动化的前处理技术不仅可以省时、省力,而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差,对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义.样品前处理研究的深入开展必将对环境分析化学的发展起到积极的推动作用,达到一个新的高度. 2.样品前处理的目的 从环境中采集的样品,无论是气体、液体或固体,几乎都不能未经处理直接进行分析测定.特别是许多环境样品以多相非均一态的形式存在,如大气中所含的气溶胶与飘尘,废水中含的乳液、固体微粒与悬浮物,土城中还有水份、微生物、砂砾及石块等. 所以,采集的环境样品必须经过处理后才能进行分析测定。 经过前处理的样品,首先可以起到浓缩被测痕量组份的作用,从而提高方法的灵敏度,降低最小检测极限.因为环境样品中有毒有害物质的浓度很低,难以直接测定,经过前处理富集后,就很容易用各种仪器分析测定,从而降低了测定方法的最小检测极限;其次可以消除基体对测定的干扰,提高方法的灵敏度。否则基体产生的讯号可以大到部份或完全掩盖痕量被测物的讯号,不但对选择分析方法最佳操作条件的要求有所提高,而且增加了测定的难度,容易带来较大的测量误差;还有通过衍生化的前处理方法,可以使一些在通常检测器上没有响应或响应值较低的化合物转化为具有很高响应值的化合物,如硝基烃在目前各种检测器上响应值均较低,把它还原为氨基烃再经三氟乙酸衍生处理后,生成带电负性很强的化合物,它们在电子捕获检测器上具有极高的灵敏度.衍生化通常还用于改变被侧物质的性质,提高被测物与基体或其他干扰物质的分离度,从而达到改善方法灵敏度与选择性的目的,此外,样品经前处理后就变得容易保存或运翰。因为环境样品浓度低,

流式细胞术样品制备技术(完整)

流式细胞术样品制备技术 流式细胞术对细胞的分析检测必须基于单细胞的基础上,这是流式细胞术的基本要求。因此就必须把实体组织制备成单细胞悬液。在应用FCM技术中,制备出合格的单分散细胞是流式细胞术样本制备技术中重要的一环。它要求这种分散细胞方法既要使细胞成为单个细胞,又能保持细胞的固有生物化学成分及生物学特性。 流式细胞术样品制备大致可分为下面五个步骤:①取材:取手术或活检组织必须具有代表性,如取手术肿瘤组织,必须取瘤细胞生长旺盛部位;组织等标本必须在取材后保持样本的新鲜;一般在室温1个小时之内处理好样本或及时用固定剂或低温对组织进行保存; ②对细胞的待测生物化学成分进行荧光染色;③按照厂家提供的软件程序对样本进行获取、检测和存储;④再依照软件提供的程序对检测结果进行定量分析;⑤检测分析结果在生物、医学上的意义进行分析和评价。 第1节样本单细胞悬液的制备方法 一新鲜实体组织样本的制备 FCM对单细胞快速进行各种参数分析必须基于单细胞基础上,根据各种组织成分的特点,可选择不同的分散细胞方法,以期达到单细胞产额高、损伤少的目的。尽管标本制备已形成了标准化的程序,但实际操作中总会出现这样或那样的问题。在实体组织分散为单个细胞过程中,解离的方法可能瞬间地或持久地影响细胞的性质、形态、结构、功能等。所以,在对各种不同组织进行分散选择方法时,应尽量减少对细胞的这种影响。目前常用的分散组织细胞的方法有如下3种。 (一)酶消化法 1 作用原理: 对实体组织分散的作用原理主要有3方面:①可以破坏组织间的胶原纤维、弹性纤维等;②可以水解组织间的粘多糖等物质;③可以水解组织细胞间的紧密联结装置的蛋白质物质。酶消化法是实体瘤、培养细胞分散为单细胞的主要方法之一。常用的酶类试剂有:蛋白酶类——胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、链酶蛋白酶和中性蛋白酶等,都能解离组织中的细胞。胰蛋白酶能水解脂键和肽键;胶原酶能降解几种分子类型的胶原;溶菌酶能水解糖蛋白和肽的糖苷键;弹性蛋白酶能消化连接组织的糖蛋白和弹性蛋白的纤维。不同酶对细胞内和细胞间不同组分有特异作用,可根据分散组织类型来确定使用的酶类。 2 注意事项: ①酶需要溶解于适当的溶液中,而这些溶液不致于造成酶效价降低;②要注意酶的使用浓度和消化时间;③要注意酶活性的PH值。如胃蛋白酶在碱性环境中失去活性,胰蛋白酶在中性溶剂中活性不佳等;④要随时注意影响酶活性的其它因素,如酶的生产批号等。 3 方法学程序 (1)将适合于酶消化的组织置于离心管中; (2)将选好的酶溶液1-2ml加入盛有被消化组织的试管中; (3)一般消化20-30分钟(恒温37℃或室温),消化期间要间断振荡或吹打; (4)终止消化,收集细胞悬液,以300目尼龙网过滤,除去细胞团块,以低速成离心除去细胞碎片;

样品前处理技术

样品前处理技术 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

环境样品前处理技术及其进展一 1.样品前处理在分析化学中的地位 一个完整的样品分析过程,包括从采样开始到写出报告,大致可以分为以下五个步获:(1)样品采集,(2)样品处理,(3)分析测定,(4)数据处理,(5)报告结果.统计结果表明〔幻,上述五个步骤中各步所需的时间相差甚多,各步所需的时间占全部分析时间的百分率为:样品采集6.%,样品处理61.0%,分析测试6.%;数据处理与报告27.0%.其中,样品处理所需的时间最长,约占整个分析时间的三分之二.这是因为在过去几十年中,分析化学的发展集中在研究方法的本身,如何提高灵敏度、选择性、及分析速度;如何应用物理与化学中的理论来发展新颖的分析方法与技术,以满足高新技术对分析化学提出的新目标与高要求;如何采用高新技术的成果改进分析仪器的性能、速度、及自动化的程度,因而忽视了对样品前处理方法与技术的研究,造成目前这种严峻的局面.目前,花在样品前处理上的时间,比样品本身的分析测试所需的时间,几乎多了一个数量级.通常分析一个样品只需几分钟至几十分钟,而分析前的样品处理却要几小时甚至几十小时.因此,样品前处理方法与技术的研究引起了广大分析化学家的关注,各种新技术与新方法的探索与研究已成为当代分析化学的重要课题与发展方向之一,快速、简便、自动化的前处理技术不仅可以省时、省力,而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差,对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义.样品前处理研究的深入开展必将对环境分析化学的发展起到积极的推动作用,达到一个新的高度. 2.样品前处理的目的 从环境中采集的样品,无论是气体、液体或固体,几乎都不能未经处理直接进行分析测定.特别是许多环境样品以多相非均一态的形式存在,如大气中所含的气溶胶与飘尘,废水中含的乳液、固体微粒与悬浮物,土城中还有水份、微生物、砂砾及石块等. 所以,采集的环境样品必须经过处理后才能进行分析测定。 经过前处理的样品,首先可以起到浓缩被测痕量组份的作用,从而提高方法的灵敏度,降低最小检测极限.因为环境样品中有毒有害物质的浓度很低,难以直接测定,经过前处理富集后,就很容易用各种仪器分析测定,从而降低了测定方法的最小检测极限;其次可以消除基体对测定的干扰,提高方法的灵敏度。否则基体产生的讯号可以大到部份或完全掩盖痕量被测物的讯号,不但对选择分析方法最佳操作条件的要求有所提高,而且增加了测定的难度,容易带来较大的测量误差;还有通过衍生化的前处理方法,可以使一些在通常检测器上没有响应或响应值较低的化合物转化为具有很高响应值的化合物,如硝基烃在目前各种检测器上响应值均较低,把它还原为氨基烃再经三氟乙酸衍生处理后,生成带电负性很强的化合物,它们在电子捕获检测器上具有极高的灵敏度.衍生化通常还用于改变被侧物质的性质,提高被测物与基体或其他干扰物质的分离度,从而达到改善方法灵敏度与选择性的目的,此外,样品经前处理后就变得容易保存或运翰。因为环境样品浓度低,采集的量相对较大,不但保存和运输都不方便,而且容易使其中各组份发生变化。若将样品经过短的吸附柱,使被侧组份吸附在吸附柱内(如water亏公司的seP一Pak 预处理柱).这样,不但缩小了体积,便于保存和运翰,而且可以使被侧组分保持相对稳定,不易发生变化;最后,通过样品前处理可以除去对仪器或分析系统有害的物质,如强酸或强碱性物质、生物大分子等,从而延长仪器的使用寿命,使分析侧定能长期保持在稳定、可靠的态状下进行. 3.样品前处理的评价准翔

液相色谱中样品前处理技术

液相色谱中样品前处理技术综述 在复杂基体中低浓度甚至是痕量的有机化合物的分离和测定是分析化学所面临的一个挑战。在样品前处理方面,现代色谱分析样品制备技术的发展趋势是使处理样品的过程要简单、处理速度快、使用装置小、引进的误差小,对欲测组分的选择性和回收率高。 目前国际上液相色谱通常采用的样品处理技术有:固相萃取(MXPD)、超临界萃取(SFE)、固相微萃取技术。而我国目前主要采用传统的溶剂萃取,液液分配、柱层析净化,前处理方法自动化程度低,提取净化的效率不高,速度慢,环境污染严重。新开发的前处理技术其目的和结果就是要实现快速、有效、简单和自动化的完成分析样品制备过程。 下以就简单介绍几个主要的样品处理技术: 1.溶剂萃取 在色谱分析样品制备中,溶剂萃取方法主要有液-液萃取、液-固萃取和液-气萃取,它们都是属于两相间的传质过程,即物质从一相转入另一相的过程。 溶剂萃取技术在我们液相色谱分析的样品制备过程中,是用到最为广泛的一种技术。关于其原理和方法,在此不再赘述。 在液-液萃取中非常重要的操作是急速的振动样品,这样可以确保两相的完全接触,有助于质量传递。由于物质剧烈的振动,使得乳化现象经常发生,特别是那些含有表面活性剂和脂肪的样品。为了防止乳化形成,常采用加热或加盐的方法破乳。通过改变K D值,改变溶剂或化学平衡作用的添加剂,如使用缓冲剂调节PH,盐调节离子强度等。 常用于破乳的技术有: (1)加盐; (2)使用加热-冷却萃取容器; (3)通过玻璃棉塞过滤乳化液样品; (4)通过相过滤纸过滤乳化液样品 (5)通过离心作用; (6)加少量的不同的有机溶剂。 溶剂萃取的方式在现代水产品检测技中应用十分广泛,因其实验器材简便,经济,容易操作。在鱼体的孔雀石绿,环丙沙星等药物残留的检测中,都有用到溶剂萃取的方式。在孔雀石绿残留的检测中,为了防止乳化现象的产生,也用到了二甘醇这进行破乳。 2.固相萃取(solid phase extraction SPE)

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