固相萃取技术原理及应用

固相萃取与固相微萃取应用之原理

一 固相萃取

固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）是一种基于液-固分离萃取的试样预处理技术，由柱液相色谱技术发展而来。SPE技术自70年代后期问世以来，由于其高效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在环境等许多领域得到了快速发展。在国外已逐渐取代传统的液-液萃取而成为样品预处理的可靠而有效的方法。

SPE技术基于液相色谱的原理，可近似看作一个简单的色谱过程。吸附剂作为固定相，而流动相是萃取过程中的水样。当流动相与固定相接触时，其中的某些痕量物质（目标物）就保留在固定相中。这时用少量的选择性溶剂洗脱，即可得到富集和纯化的目标物。固相萃取可分为在线萃取线萃取前者萃取与色谱分析同步完成；而后者萃取与色谱分析分步完成，两者在原理上是一致的。

一般固相萃取的操作步骤包括固相萃取柱（即吸附剂）的选择、柱子预处理、上样、淋洗、洗脱。在实验过程中需要具体考虑的因素如下：

1）吸附剂的选择

a.传统吸附剂

在环境分析中最为常用的反相吸附剂较适用于水样中的非极性到中等极性的有机物的富集和纯化。其中有代表性的键合硅胶C18和键合硅胶C8等。该类吸附剂主要通过目标物的碳氢键同硅胶表面的官能团产生非极性的范德华力或色散力来保留目标物。

正相吸附剂包括硅酸镁、氨基、氰基、双醇基键合硅胶及氧化铝等，主要通过目标物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团的极性相互作用（氢键作用等）来保留溶于非极性介质的极性化合物。由于其特殊的作用原理，在环境分析中常用于与其它类型的吸附柱联用，吸附去除干扰物，实现样品纯化。

离子交换吸附剂则主要包括强阳离子和强阴离子交换树脂，这些树脂的骨架通常为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，主要是通过目标物的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团相互静电吸引实现吸附的。

b.抗体键合吸附剂（Immunosorbents-IS）

这类新型吸附剂充分利用了生物免疫抗原-抗体之间的高灵敏性和高选择性，尤其适应于水中痕量有机物的富集与分离。其特点为，由于绝大多数有机污染物为低分子量物质，不能在动物体内引发免疫反应，所以需把待定污染物键合到牛血清白蛋白的生物大分子载体上，使其具有免疫抗原活性，再注入纯种动物体内（如兔或羊），产生抗体，经杂交瘤技术制得相应于该有机污染物的单克隆抗体。将抗体键合到反相吸附剂的硅胶表面或聚合物表面（如C18固定相），就制得了抗体键合吸附剂，可用于分离、富集特定污染物。研制开发能专门检测各种优先污染物的单克隆抗体或多克隆抗体已成为SPE技术的前沿研究领域。

不同基质固相萃取小柱的详细介绍

1、硅胶基质

填料 说明

C18(封端) Simon C18(封端)是以硅胶为基质的反相C18萃取柱。具有高键合密度，低流失，高回收率等特点。相当于BondElute

C18，Super clean ENVI C18。主要应用于血液、血浆、尿液中药物及其代谢物、蛋白、DNA等大分子样品的脱盐、环境水样中的有机物的富集等。

C8辛基 Simon C8在吸附性上与C18键合相类似，主要靠非极性碳键相互作用。但由于C8碳键较C18短，所以对非极性化合物保留弱于C18，有助于对非极性吸附过程的样品的洗脱。C8小柱可以从血浆中同时萃取脂溶性和水溶性维生素，也常用于生物分子样品脱盐。

CN氰基 Simon CN氰基SPE产品是以硅胶为基质的氰丙基萃取柱。具有中等极性，可用于反相或正相萃取。

NH2(氨基) Simon NH2(氨基)是以硅胶为基质的氨丙基萃取柱。它具有极性固定相和弱阴离子交换剂，可通过弱阴离子交换（水溶液）或极性吸附（非极性有机溶液）达到保留作用，因此具有双重作用。当用在非极性溶液中（如正己烷）进行预处理时，它能与带有-OH，-NH或-官能团的分子形成氢键。氨基pKa=；与阴离子的作用较SAX弱，在PH

PAS

N-丙基乙二胺 Simon PAS 是与NH2相似的吸附剂。PSA有两个氨基，pKa值分别为和。有比NH2柱更强的离子交换能力。同时PSA可与金属离子产生螯合作用，用于提取金属离子。常用于农残分析中样品的前处理，去除有机酸，色素，金属离子和酚类等。

Simon SAX

强阴离子交换 Simon SAX是以硅胶为基质的强阴离子交换萃取柱，键合有季铵盐官能团。主要用于弱阴离子型化合物的萃取，如羧酸等。这种强阴离子交换剂可用于从水合非水溶液中萃取带有负电荷的化合物，最适合于弱酸的提取。相当于BondElute SAX。常用于除掉样品中的强阴离子（有机酸，核酸，核苷酸，磺酸根，无机离子等）生物大分子脱盐等。

固相萃取与固相微萃取应用之原理

一 固相萃取

固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）是一种基于液-固分离萃取的试样预处理技术，由柱液相色谱技术发展而来。SPE技术自70年代后期问世以来，由于其高效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在环境等许多领域得到了快速发展。在国外已逐渐取代传统的液-液萃取而成为样品预处理的可靠而有效的方法。

SPE技术基于液相色谱的原理，可近似看作一个简单的色谱过程。吸附剂作为固定相，而流动相是萃取过程中的水样。当流动相与固定相接触时，其中的某些痕量物质（目标物）就保留在固定相中。这时用少量的选择性溶剂洗脱，即可得到富集和纯化的目标物。固相萃取可分为在线萃取线萃取前者萃取与色谱分析同步完成；而后者萃取与色谱分析分步完成，两者在原理上是一致的。

一般固相萃取的操作步骤包括固相萃取柱（即吸附剂）的选择、柱子预处理、上样、淋洗、洗脱。在实验过程中需要具体考虑的因素如下：

1）吸附剂的选择

a.传统吸附剂

在环境分析中最为常用的反相吸附剂较适用于水样中的非极性到中等极性的有机物的富集和纯化。其中有代表性的键合硅胶C18和键合硅胶C8等。该类吸附剂主要通过目标物的碳氢键同硅胶表面的官能团产生非极性的范德华力或色散力来保留目标物。

正相吸附剂包括硅酸镁、氨基、氰基、双醇基键合硅胶及氧化铝等，主要通过目标物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团的极性相互作用（氢键作用等）来保留溶于非极性介质的极性化合物。由于其特殊的作用原理，在环境分析中常用于与其它类型的吸附柱联用，吸附去除干扰物，实现样品纯化。

离子交换吸附剂则主要包括强阳离子和强阴离子交换树脂，这些树脂的骨架通常为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，主要是通过目标物的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团相互静电吸引实现吸附的。

b.抗体键合吸附剂（Immunosorbents-IS）

这类新型吸附剂充分利用了生物免疫抗原-抗体之间的高灵敏性和高选择性，尤其适应于水中痕量有机物的富集与分离。其特点为，由于绝大多数有机污染物为低分子量物质，不能在动物体内引发免疫反应，所以需把待定污染物键合到牛血清白蛋白的生物大分子载体上，使其具有免疫抗原活性，再注入纯种动物体内（如兔或羊），产生抗体，经杂交瘤技术制得相应于该有机污染物的单克隆抗体。将抗体键合到反相吸附剂的硅胶表面或聚合物表面（如C18固定相），就制得了抗体键合吸附剂，可用于分离、富集特定污染物。研制开发能专门检测各种优先污染物的单克隆抗体或多克隆抗体已成为SPE技术的前沿研究领域。

药物分析中固相微萃取法的应用

药物分析中，固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction，SPME）是一种灵敏、快速、有效的样品前处理技术。它的原理是利用特殊的固相萃取纤维，在样品中吸附目标分析物，然后在热解仪或气相色谱仪中进行分离和检测。本文将探讨固相微萃取法在药物分析中的应用。

一、固相微萃取原理

固相微萃取是基于分子扩散和吸附原理。它使用特定材料的固相萃取纤维作为吸附剂，将目标分析物从样品中吸附到纤维表面上。固相纤维通常包括聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚酰胺（PA）等材料。在吸附平衡达到后，纤维上的吸附物质可以通过热解仪或气相色谱仪进行分析。

二、固相微萃取的优点

1. 灵敏度高：固相微萃取能够集中目标分析物，提高检测灵敏度。

2. 快速：相比传统的样品前处理方法，固相微萃取不需要繁琐的提取步骤，缩短了分析时间。

3. 低成本：固相纤维的制备和使用成本相对较低。

4. 高选择性：通过选择不同类型的固相纤维，可以实现对不同化合物的选择性吸附和富集。

三、固相微萃取在药物分析中的应用 1. 药物残留分析：固相微萃取常用于食品和环境样品中药物残留的提取与测定。例如，可以用于蔬菜中农药残留的分析，以及水体中抗生素和激素残留的检测。

2. 药物药代动力学研究：固相微萃取可以用于药物在生物样品（如血液、尿液）中的提取和浓缩，从而实现对药物的药代动力学研究。这对于了解药物在体内的分布和代谢过程具有重要意义。

3. 药物质量控制：固相微萃取可用于药物质量控制中的固定和有机污染物的检测。例如，可用于药物片剂中批号不合格或有疑问的成分的提取和分析。

4. 药物研发：固相微萃取可以用于药物研发过程中各阶段的样品前处理。通过对合成中间体和产物等样品的分析，可以帮助研发人员快速了解反应过程和产物纯度。

5. 药物安全性评价：固相微萃取可以用于药物安全性评价中的药物代谢产物的提取和分析。对于了解药物代谢途径、副作用等有重要作用。