往期講座內(nèi)容見：傅若農(nóng)老師講氣相色譜技術(shù)發(fā)展

第十九講 一種靈巧的微量固相萃取技術(shù)（MEPS）

　　大家知道在分析和生物分析方法的開發(fā)中，樣品處理是十分重要的一步?，F(xiàn)代分析對一個樣品的分析測定所用的時間越來越短，但是，樣品制備過程所用的時間卻仍然很長。據(jù)統(tǒng)計，在大部分的儀器分析實驗室中，將一個原始樣品處理成可直接用于儀器分析測定的樣品狀態(tài),所消耗的時間約占整個分析時間的60-70%。在各種樣品前處理方法中，目前各種無(少)溶劑的綠色樣品處理技術(shù)成為儀器分析主要的前處理方法。當(dāng)然近年最具吸引力的技術(shù)是固相微萃取(SPME)，它是從固相萃取(SPE)衍生出來的一種無溶劑的樣品處理技術(shù)，從SPE衍生出來的另一種微量固相萃取方法是填充吸著劑微萃取(Microextraction by packed sorbent ，MEPS )，它是2004年出現(xiàn)的一種精巧、環(huán)保、便利的固相萃取方法，(J Chromatogr B, 2004，801：317–321;J Mass Spectrom，2004，39 (12)：1488)由瑞典阿斯特拉公司研發(fā)部(AstraZeneca R&D Sodertalje)的Mohamed Abdel-Rehim首先提出的。Abdel-Rehim (現(xiàn)時在瑞典斯德哥爾摩大學(xué)分析化學(xué)系)在2015年發(fā)表一篇有關(guān)MEPS的綜述文章(TrAC，2015，67：34–44)，講述這一技術(shù)的發(fā)生和發(fā)展及其應(yīng)用，這里以此文為主綜合介紹MEPS的概況及應(yīng)用。

　　MEPS是一種小型化的固相萃取(SPE)技術(shù)，用于樣品的純化，但與一般SPE有顯著差異，它是把吸著劑直接集成到注射器中(BIN)，而不是一個單獨的小柱子。因此，不需要使用一個單獨的萃取裝置。MEPS甚至可以用于血漿或尿液樣進(jìn)行100次以上的萃取純化，而常規(guī)固相萃取小柱只能使用一次。MEPS 可以處理容量小的樣品或容量大的樣品(10μL -1000μL 血漿，尿或水樣)，可與氣相色譜/質(zhì)譜，液相色譜/質(zhì)譜，毛細(xì)管電色譜/質(zhì)譜聯(lián)用 ?？稍诜聪唷⒄?，混合離子交換模式下使用。用注射器作為進(jìn)樣裝置，可以自動化，包括樣品處理，萃取和注射等步驟。SPE的洗脫處理只能是從上到下，而MEPS可以從兩個方向洗脫處理。

1 MEPS的裝置

　　MEPS的裝置是把大約2mg 固體吸著劑像塞子一樣裝到注射器(100，250μL)的筒和針之間，如圖1所示，這種技術(shù)結(jié)合樣品萃取、預(yù)濃縮和洗脫于一體，設(shè)備有兩部分：MEPS注射器和MEPS床，也叫做BIN，BIN包括MEPS床(固體吸著劑)，和填充MEPS床的注射器針。BIN使用100-μL 或 250-μL氣密MEPS注射器，它可以經(jīng)受正常SPE的壓力。

圖 1 MEPS的裝置

　　當(dāng)BIN失效或需要更換其他吸著劑時，把螺母擰開更換舊的BIN，換上新的BIN。整個裝置可以手動或在線使用，MEPS適合于使用反相、正相、和離子交換模式下進(jìn)行萃取富集。一般上講，MEPS可以適應(yīng)SPE的特點要求，只是把有效體積縮小到10 μL，這樣可以適應(yīng)于LC或GC的自動進(jìn)樣注射器進(jìn)樣。MEPS的特點是使用很少量吸著劑，并且用很少量溶劑就可以把樣品洗脫下來。

2 MEPS 的各種形式

　　MEPS經(jīng)過多年的研究進(jìn)化，從手動(裝在注射器中，或叫BIN)到半自動和全自動裝置，見圖 2。

圖 2 MEPS 的各種形式

　　MEPS的最重要的部分是吸著劑，重要的吸著劑見圖3，最常用的是以硅膠為基質(zhì)的鍵合于硅膠表面的烷烴固定相C2、C8和C18，很多研究者也喜歡使用聚酯類吸著劑。

　　通用型吸著劑的缺點是沒有選擇性，為了克服這個問題，人們選擇分子印跡聚合物(MIPs)，用以識別特異性的目標(biāo)化合物。另一方面MEPS 也使用聚吡咯或聚酰胺類吸著劑，它們成功地用于殺蟲劑和水性樣品的分離。此外有人合成了聚苯胺(PANI)納米絲，做成網(wǎng)絡(luò)用于從水樣中選擇性分離三嗪、有機氯、有機磷農(nóng)藥。

　　近來Abdel-Rehim 研究組合成了一些適合于MEPS的新型吸著劑，具有高效、耐用、易于使用的特點，例如碳基吸著劑材料、針內(nèi)溶膠凝膠MIP、溶膠凝膠MIP修飾的膜、和溶膠凝膠MIP 點紡絲吸著劑。 有關(guān)樣品萃取吸著劑有多種多樣品種可供選擇(Trends in Analytical Chemistry， 2016，77：23–43)，下一講討論這一問題。

3 MEPS裝置的自動化應(yīng)用舉例

　　MEPS自動化是把MEPS與自動進(jìn)樣器結(jié)合起來組成一個系統(tǒng)，來完成MEPS的所有步驟，包括樣品的保溫、萃取、清洗、溫度控制、萃取和解析的時間控制，通過計算機上的操作系統(tǒng)來進(jìn)行整個分析過程，這種設(shè)備有多家公司的商品儀器出售。

　　這種自動化的MEPS再與96微盤進(jìn)樣結(jié)合起來，可以大大縮短總分析時間，構(gòu)成高通量分析模式。 MEPS 自動化可以使用多支萃取頭組成萃取頭集合，如圖3的A，也可以和管尖填充固定相微萃取(MEPS)，如圖3的F，它的結(jié)構(gòu)是萃取頭放在微量吸液管的管尖處。也可以使用管內(nèi)SPME或固相微萃取棒與HPLC組成自動化系統(tǒng)。

圖 3 MEPS的自動化設(shè)備

圖 3 的說明：

　　A-- 多個萃取頭集合;B--96支微管機械手操作臺：(1)96-TFME(薄膜微萃取)設(shè)備，(2,4,5)是軌道攪拌器，分別用于預(yù)處理、萃取、和解析，(3)是固定相洗滌臺，(6)是96支微管的氮氣排空設(shè)備，(7)是注射器臂，(8)是XYZ行程臂，用于TFME或氮氣排空設(shè)備準(zhǔn)確地定位，置于多管萃取瓶(2-5)上;C—是B圖中TFME設(shè)備的詳圖;D—是TFME與 DESI (脫附電噴霧電離)結(jié)合圖，其中(1)電噴霧器，(2)進(jìn)樣毛細(xì)管，(3)是TFME設(shè)備固定于臺子上，(4)是旋轉(zhuǎn)臺，(5)是按XYZ方向運行的樣品臺，(6)是氣源，(7)是溶劑瓶;E—處于軌道攪拌器位置的活體SPME 96微管解析設(shè)備;F--管尖填充固定相微萃取設(shè)備詳圖;G--管尖固相微萃取設(shè)備與商品Tomtec Quadra 96結(jié)合使用圖。

　　(Vuckovic D，TrAC,2013,45:136-153)

4 MEPS在各個方面的應(yīng)用舉例

　　MEPS 近年有很多應(yīng)用，下表1列出100例的應(yīng)用實例。

表 1? 近年 MEPS 應(yīng)用舉例

分析物

吸著劑

基體

方法

文獻(xiàn)

1

利多卡因，甲哌卡因、布比卡因，羅哌卡因

C18

人血漿

Gc-MS

J Chromatogr B，2004, 801：317–321

2

肌氨酸

MIP

人血漿，尿液

LC-MS/MS

J Sep Sci，2014, doi:10.1002/jssc.201401116

3

局部麻醉藥

硅基苯磺酸陽離子交換劑

人血漿

LC-MS/MS

J Chromatogr，2004， B 813：129–135.

4

6-(芐基氨基)-2(R)-[[1-(羥甲基)丙基]氨基]-9-異丙基嘌呤（Roscovitine）

聚苯乙烯聚合物ISOLUTE ENV +

血漿，尿液

LC-MS/MS

J Chromatogr B，2005， 817：303–307

5

奧羅莫星（Olomoucine）

聚苯乙烯聚合物

人血漿

LC-MS/MS

Anal Chim Acta，2005， 539： 35–39

6

羅哌卡因，利多卡因，代謝物（甘氨酰二甲苯胺，甘氨酸二甲代苯胺，3-OH-利多卡因）

硅膠基（C8），聚合物（ ENV+），和甲基丙烯酸甲酯的有機整體柱

血漿，尿液

LC-MS/MS

J Liq Chromatogr Relat Technol，2006，29：829–840.

7

醋丁洛爾，美托洛爾

聚苯乙烯聚合物

血漿，尿液

LC-MS/MS

J Liq Chromatogr Relat Technol， 2007，30：575–586

8

美沙酮

Csilica-C8

血漿，尿液

GC/MS

J Sep Sci，2007，30：2501–2505

9

環(huán)磷酰胺

C2-吸附劑

病人血漿

LC-MS/MS

J Liq Chromatogr Relat Technol， 2008，31： 683–694.

10

AZD3409（?? N-[2-[2-(4-氟苯基)乙基]-5-[[[(2S,4S)-4-[(3-吡啶羰基)硫代]-2-吡咯啉]甲基]氨基]芐基]-L-蛋氨酸 1-甲基乙酯）

C2, C8, 聚苯乙烯聚合物

大鼠，狗和人血漿樣品

LC-MS/MS

J Chromatogr Sci，2008，46：518–523.

11

布比卡因和 ? ?[d3]-甲哌卡因

C18羥基化聚苯乙烯二乙烯基本共聚物(ENV+)

血漿樣品

LC-MS/MS

Anal Chim Acta，2008， 630 ： 116–123

12

氟喹諾酮類

C18

尿樣

CE-MS

Anal Chem，2009，81：3188–3193

13

可卡因及其代謝物

C8 , ENV+ ,Oasis MCX，Clean Screen DAU

人尿樣

MS-TOF

J Am Soc Mass Spectrom，2009，20：891–899

14

麻醉藥品

C18

人血漿

CE-MS

Electrophoresis， 2009，30 ：1684–1691

15

甲基安非他明和安非他明

C18

頭發(fā)

MiAMi–GC/MS

J Chromatogr A，2009， 1216 ：4063–4070

16

溶解性有機物和天然有機物

C18

河水海水樣品

FT-ICR-MS

Anal Bioanal Chem， 2009， 395：797–807

17

單萜類代謝產(chǎn)物

C18

人尿樣

GC/MS

Microchim Acta，2009，166：109–114

18

有機優(yōu)先污染物和暴露的化合物

C18硅膠

廢水和雪水

GC/MS

J Chromatogr ?A，2010， 1217 ：6002–6011

19

抗抑郁藥

C8

人血漿

LC-UV

J? Chromatogr B，2010， 878：2123–2129

20

利培酮及其代謝產(chǎn)物

C8

血漿和唾液

LC庫倫檢測器

Talanta，2010，81：1547–1553

21

紫外濾光片和多環(huán)麝香化合物

C8，C18

水樣

GC-MS

J Chromatogr A，2010，1217：2925–2932

22

奧卡西平及其代謝物

C18

血漿和唾液

LC-DAD

Anal Chim Acta，2010， 661：222–228

23

可替寧

C2, C8, C18，硅膠，C8/SCX

人尿樣

GC–MS

Anal Bioanal? Chem，2010，396：937–941

24

甾體代謝物

C18

動物尿樣

GC–MS

J Chromatogr A，2010，1217：6652–6660

25

利培酮和9-羥利培酮

C8

人血漿、尿樣，唾液

LC-UV

J Chromatogr B，2011，879：167–173

26

氟喹諾酮類化合物

MIP

水樣

LC–MS/MS

Anal Chim Acta，2011，685：146–152

27

非極性雜環(huán)胺

C18

尿樣

μLC-熒光檢測

Talanta，2011，83：1562–1567

28

瑞芬太尼

C8

人血漿

LC–MS/MS

J Chromatogr B，2011，879：815–818

29

氯氮平及其代謝產(chǎn)物

--

干血斑

LC庫倫檢測器

J Chromatogr A，2011，1218：2153–2159

30

阿托伐他汀及其代謝產(chǎn)物

C8

病人血清

UHPLC-MS/MS

J Pharm Biomed Anal，2011，55：301–308

31

氯貝酸，布洛芬，萘普生，雙氯芬酸和布洛芬

C18

水樣

PTV–GC–MS

J Chromatogr A，2011，1218：9390–9396

32

雌激素類化合物的17β-雌二醇

MIP，C18-硅膠（改性）

水樣

GC–MS

Anal Chim Acta，2011，703 41–51

33

阿片類藥物

C8

海洛因成癮患者血漿

LC-CD

Anal Chim Acta，2011，702：280–287

34

(E)-白藜蘆醇

C2, C8, C18, SIL（未改性硅膠）,
? ? ?M1（80% C8 和 20% SCX)

酒

UPLC-PDA

J Sep Sci，2011，34 ：2376–2384 ??

35

美沙酮

C18

干血斑（
? ? ?美沙酮維持治療患者）

LC庫倫檢測器

Anal Bioanal Chem，2012，404：503–511

36

黑索金，TNT

C18

人血漿，火藥

LC-UV

Chromatographia，2012，75：739–745

37

多環(huán)芳烴

C18

水

GC–MS

Talanta，2012， 94：152–157

38

免疫抑制藥物

C8

全血

LC–MS/MS

J Chromatogr B，2012，897：42–49

39

生物相關(guān)的酚類成分

C2, C8, C18, SIL, and M1

酒

UPLC-PDA

J Chromatogr A，2012，1229：13–23

40

哌嗪類興奮劑

C18

人尿樣

LC-DAD

J? Pharm Biomed Anal，2012，61：93–99

41

精神治療藥

C18, C8,和 C8-SCX

人血清

LC-DAD

Anal Bioanal Chem，2012，402：2249–2257

42

普萘洛爾、美托洛爾、維拉帕米

C2, C8, C18, 1M（陽離子交換劑）和Sil

尿樣

微量毛細(xì)管陣列電離質(zhì)譜

Rapid Commun? Mass ? ?Spectrom，2012，26：297–303

43

普伐他汀普伐他汀內(nèi)酯

C8

大鼠血清和尿樣

UHPLC–MS/MS

Talanta，2012，90：22–29

44

酚酸

C18

血漿

GC–MS

J Chromatogr A，2012 1226：71–76

45

抗癲癇劑

C18

人血漿和尿樣

LC-UV

J? Sep? Sci，2012，35：359–366

46

離子液體

硅膠

河水

CE

Talanta，2012， 89：124–128

47

有機磷農(nóng)藥

聚吡咯/尼龍

水樣

GC–MS

J Sep Sci，2012，35：114–120

48

揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分

C2, C8, C18, 硅膠和 M1 (混合 C8-SCX)

酒

GC–MS

Talanta，2012，88：79–94

49

哌嗪類興奮劑

C8， C18

人尿樣

UPLC-DAD

J Chromatogr A，2012，1222：116–120

50

感覺神經(jīng)元特異性受體激動劑BAM8-22和拮抗劑BAM22-8

C2, C8和ENV+

血漿

GC-MS, LC-MS

Biomed Chromatogr， 27，2013：396–403

51

大環(huán)麝香香水

C18

廢水

GC-MS

J Chromatogr A，2012，1264：87–94

52

多環(huán)芳烴

C8

水

GC-MS

J Chromatogr A，2012，1262：19–26

53

抗癲癇藥物

C18

人血漿和尿液

GC-MS

J Sep Sci，2012，35：2970–2977

54

鹵代苯甲醚

C18

酒

GC- ECD

J? Chromatogr? A，2012，1260：200–205

55

芳香胺

C18

環(huán)境水樣

GC-MS

Anal Bioanal Chem，2012，404：2007–2015

56

農(nóng)藥

聚苯胺納米線

水樣

GC-MS

?Anal Chim Acta，2012，739：89–98

57

黃酮醇

C2、C8、C18和C8 / SCX，SIL

葡萄酒

UPLC-DAD

Anal? Chim? Acta，2012， 739：89–98

58

褪黑素與其他抗氧化劑

C8

食品

LC-熒光檢測

J Pineal Res，2012，53：21–28

59

L-抗壞血酸的測定

C2, C8, C18和含C8的硅膠類似M1

飲料

LC-UV

Food Chem，2012，135：1613–1618

60

鹵代乙酸

C18

氯化水

GC-MS

J Chromaogr A，2013，1318：35–42

61

局部麻醉劑：利多卡因，甲哌卡因和布比卡因

MIP

血漿和尿液

LC-MS/MS

Biomed Chromatogr，2013，27：1481–1488

62

心臟藥物

C8

尿液

UHPLC-MS/MS

J Chromatogr B，2013，938：86–95

63

5-羥色胺再攝取抑制劑，抗抑郁藥

C8和強陽離子交換劑

血漿

非水-CE

J Braz Chem Soc，2013，24：1635–1641

64

麝香酮

C18

河水

表面增強拉曼
? ? ?光譜（SERS）

Anal Bioanal Chem，2013，405：7251–7257

65

利多卡因

C8

唾液

LC-MS/MS

Biomed Chromatogr，2013，27：1188–1191

66

非甾體類抗炎藥

C18

人尿

UHPLC-UV

J Chromatogr? A，2013，1304：1–9

67

苯基黃酮

C2、C8、C18，SIL，M1

啤酒

UHPLC-DAD

J Chromatogr A，2013，1304：42–51

68

大麻類

C18

口服液

LC-MS/MS

J Chromatogr? A，2013，1301：139–146

69

氯苯

C18

水樣

GC-MS

Anal? Bioanal Chem，2013，405：6739–6748.

70

迷迭香酸

CMK-3納米碳

水樣

LC-UV

Chromatographia，2013， 76：857–860

71

氧化應(yīng)激生物標(biāo)記物

C2,C8,C18,SIL，M1

病人尿樣

UHPLC-PDA

Talanta，2013， 116：164–172

72

橄欖生物酚

CMK-3納米碳

大鼠血漿

LC-UV

73 Anal Sci，2013，29：527–532

73

抗精神病藥物

80% C8 20% SCX

血漿

GC-MS/MS

Anal Bioanal Chem，2013，405：3953–3963

74

多環(huán)芳烴和硝基麝香

C18

環(huán)境水

LVI-GC–MS

Anal? Chim? Acta，2013， 773 ：68–75

75

氧化損傷DNA尿中的生物標(biāo)記物

C8

尿

LC-PDA

PLoS ONE 8 (2013)e58366

76

抗精神病藥物

C18

血漿

GC-MS

Anal Chim Acta，2013， 773：68–75

77

羥基苯甲酸和羥基酸

C2、C8、C18和C8，SIL / SCX

葡萄酒

LC-PDA

Microchem J，2013，106：129–138

78

抗精神病藥齊拉西酮

C2

血漿

LC-UV

J Pharm Biomed Anal，2014，88：467–471

79

可的松，皮質(zhì)酮，acortisol

C8

唾液、血漿、尿液和血液

LC-DAD

J Pharm Biomed Anal，2014，88：643–648

80

恩替卡韋

多孔石墨化碳顆粒

血漿，血漿超濾液

LC-MS/MS

J Pharm Biomed Anal，2014，88：337–344

81

萊克多巴胺

C18和 C8/SCX, 8μL容器

豬肌肉和尿液樣本

LC-UV

Food Chem，2014，145：789–795

82

芳香胺

DVB

紡織品中偶氮染料

GC-MS

Talanta，2014， 119：375–384

83

氨基甲酸乙酯

SIL, C2, C8, C18, and M1

強化葡萄酒

GC-MS

Anal Chim Acta， 2014，818：29–35

84

貝塔受體阻滯劑美托洛爾和醋丁洛爾

聚苯乙烯

人血漿和尿樣

C-MS/MS

M.M. Moein (Ph.D. thesis), Stockholm University, 2014

85

多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?p>C8

水樣

GC-MS

J Chromatogr A，2006， 1114：234–238

86

布比卡因，利多卡因，羅哌卡因

C18

人血樣

LC-MS/MS

Bioanalysis，2010， 2：197–205

87

鹵乙酸

C18

氯化水

GC-MS

J Chromatogr A，2013， 1318：35–42

88

三環(huán)類抗抑郁藥

C8/SCX

口腔液體

UHPLC–MS

?Chromatogr A，2014， 1337：9–16

89

氯酚

C18

土壤樣品

GC-MS

J Chromatogr A，2014， 1359：52–59

90

溴聯(lián)苯醚

C18

污泥

GC-MS

J Chromatogr A，2014， 1364：28–35

91

非甾體類抗炎藥物

C18

血漿和尿樣

HPLC-PDA

J Chromatogr A 1367 (2014) 1–8

92

瘦肉精，

MIP

豬肉樣品

HPLC

J Pharm.Biomed Anal. 91 (2014) 160–168

93

卡馬西平、拉莫三嗪，奧卡西平，苯巴比妥，苯妥英和活性代謝物環(huán)氧化卡馬西平和利卡西平

C18

血漿

HPLC-DAD

J Chromatogr B 971 (2014) 20–29

94

千金藤素

C8

血漿

UPLC

J Anal Methods Chem，2014，2014：1–6

95

磺胺類藥物

C8

雞糞廢水樣品

HPLC

J Liq Chromatogr Relat Technol，2014，37：2377–2388

96

五種抗精神病藥（奧氮平、奎硫平、氯氮平、氟哌啶醇、氯丙嗪）和七中抗抑郁藥（米氮平、帕羅西汀、舍曲林、西酞普蘭，氯丙咪嗪，丙咪嗪、氟西?。?p>氨丙基雜化硅膠整體柱

血漿

LC–MS/MS

Talanta1，2015，40：166–175

97

肉堿和酰基肉堿

C2，C8，C18，M1

人尿

LC–MS/MS

J Pharmaceu Biomed ?Anal，2015，109：171–176

98

兒茶酚胺類（如去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺）

C18

干燥血漿和尿漬

HPLC-庫倫檢測器

J Pharmaceu Biomed ?Anal，2015，104：122–129

99

氯胺酮及其代謝物

M1

血漿

GC-MS/MS

J Chromatogr B, 2015，1004：67–78

100

貝塔受體阻滯劑美托洛爾，醋丁洛爾

Carbon-XCOS

血漿

LC-MS/MS

J Chromatogr B, 2015，992：86–90

?

5 小結(jié)

　　樣品制備是分析復(fù)雜樣品的難題，例如對生物分析樣品的處理，其成分復(fù)雜，有時樣品量很少，所以MEPS 很適合在這一場合的應(yīng)用，從舉出的100例應(yīng)用中也可以看出它適合于生物樣品分析的前處理。