CN101637668A - 分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分子印迹固相微萃取－中空纤维液相微萃取联用装置、方法及应用，由固相微萃取装置、分子印迹固相微萃取探针、中空纤维膜、萃取瓶和搅拌器几个部分组成。将分子印迹固相微萃取探针插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内并固定，直接置于待测样品溶液中进行液相－固相同步微萃取。萃取时分析物透过中空纤维膜富集到有机溶剂中，然后被分子印迹固相微萃取探针二次萃取富集。本发明装置简单，操作方便，便于与分析仪器联用，适合于环境、食品、医药、生物等复杂水相样品中痕量有机物的分离与富集。
Description
技术领域
本发明属于分析化学样品前处理领域，尤其涉及分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置、方法及应用，适用于环境、食品、医药、生物等复杂水相样品中痕量有机物的分离与富集。
背景技术
液相微萃取(LPME)是在液液萃取技术基础上发展起来的一种微型化溶剂萃取技术，其富集效率高、只使用微升级有机溶剂，绿色环保。以中空纤维为载体的液相微萃取技术使微萃取在多孔的中空纤维腔中进行，不与样品溶液直接接触，避免了溶剂损失，而且由于微粒杂质、部分大分子等不能进入纤维孔，因此对复杂基质样品一般不需过滤、离心等前处理，具有突出的样品净化功能，目前已应用于环境、生物、医药等领域。但由于液相微萃取的选择性主要由分析物在有机溶剂相和水相的分配系数决定，因此不具备高特异性的萃取分离选择性。在用于复杂体系样品分析时，萃取回收率将受到极大影响，从而影响分析方法的准确度。
固相微萃取(SPME)是集采样、萃取、浓缩、进样于一体的无溶剂样品前处理方法。固相微萃取探针是一根1cm长涂有不同聚合物的熔融石英纤维，利用石英纤维表面的涂层对分析组分的吸附或吸收作用，将待测组分从样品基体中萃取富集。随着分析体系的复杂化，需要发展高选择性的固相微萃取探针。分子印迹聚合物是以某种化合物分子为模板合成的聚合物，对模板分子具有特异性识别能力。将分子印迹聚合物作为涂层可以使固相微萃取的选择性获得极大提高，更高效地从复杂样品中分离富集目标分子。但萃取过程还存在以下问题：1)多数分子印迹聚合物中识别位点与模板分子之间的分子间作用力以氢键为主。当用于环境水、生物体液等水相体系的样品前处理时，其识别过程会受到水等强极性溶剂干扰，在水溶液中萃取选择性较差；2)样品基体复杂时容易污染萃取探针；3)富集倍数受到固相微萃取探针体积较小的限制，影响痕量和超痕量有机物的分析。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的液相微萃取和分子印迹固相微萃取各自存在的上述问题，而提供一种新型分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取的联用装置，使其可结合分子印迹固相微萃取的高选择性和中空纤维液相微萃取抗污染性的优点，分析物经过二次萃取富集，选择性和灵敏度提高，并可克服分子印迹固相微萃取直接水相萃取选择性低的缺点。
本发明的另一目的是提供一种新型分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取的联用方法及其应用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置，包括固定架和位于磁力搅拌器上的萃取瓶，其还包括一安装于固定架上的固相微萃取装置，该固相微萃取装置的下端连有一分子印迹固相微萃取探针，该分子印迹固相微萃取探针插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内，再置于萃取瓶中。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
根据本发明实施例的联用装置，其中所述中空纤维膜通过套在连接固相微萃取探针的不锈钢外套管上固定。
根据本发明实施例的联用装置，其中所述分子印迹固相微萃取探针以石英纤维或金属丝为底材，表面涂覆分子印迹聚合物。
根据本发明实施例的联用装置，其中所述中空纤维膜为聚丙烯或聚偏氟乙烯材质，壁厚200～300μm，孔径0.2～0.3μm，长度为1.5～3.0cm。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用方法，其包括以下步骤：1)将中空纤维膜浸没于与水互不相溶的有机溶剂中超声3～5min，使中空纤维膜孔洞中充满有机溶剂；2)将中空纤维膜套于微量注射器末端，注入5～15μL有机溶剂于中空纤维膜内腔；3)将中空纤维膜套在连接固相微萃取探针的不锈钢外套管上固定，推出分子印迹固相微萃取探针，插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内，再置于样品溶液中萃取。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
根据本发明实施例的联用方法，其中所述分子印迹固相微萃取探针以石英纤维或金属丝为底材，表面涂覆分子印迹聚合物。
根据本发明实施例的联用方法，其中所述中空纤维膜为聚丙烯或聚偏氟乙烯材质，壁厚200～300μm，孔径0.2～0.3μm，长度为1.5～3.0cm。
根据本发明实施例的联用方法，其中所述中空纤维膜可装载5～15μL的与水互不相溶的有机溶剂。
根据本发明实施例的分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置及方法，可萃取尿样中的三嗪类除草剂，但并不仅限于该较佳实施例，还可适用于环境、食品、医药、生物等复杂水相样品中痕量有机物的分离与富集
借由上述技术方案，本发明分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置、方法及应用至少具有以下优点：
1)分析物经过液相微萃取(LPME)和固相微萃取(SPME)两次富集，且萃取过程同步进行，因此富集倍数增加，更适合于痕量和超痕量物质的分析；
2)分子印迹固相微萃取的高特异性使萃取选择性增加，同时萃取探针在中空纤维的保护下进行萃取，能有效过滤复杂基质样品中颗粒物、大分子，避免了萃取探针直接浸入样品溶液产生的污染问题，因此更适合于复杂基体的样品前处理；
3)克服了分子印迹固相微萃取水相直接萃取选择性较低的缺点，样品溶液无需前处理，减少了萃取步骤，提高了分析速度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，现特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为分子印迹固相微萃取(SPME)-中空纤维液相微萃取(LPME)联用装置示意图。
10：固定架 20：固相微萃取装置
30：不锈钢套管 40：MIP萃取探针
50：中空纤维膜 60：萃取瓶
70：搅拌磁子 80：磁力搅拌器
图2为特丁津分子印迹固相微萃取探针在水溶液介质直接萃取(A)、甲苯介质萃取(B)和通过联用装置萃取特丁津水溶液(C)的萃取量比较，其中MIP为分子印迹固相微萃取探针，NIP为未加模板分子的非分子印迹固相微萃取探针。
图3为联用萃取装置与液相微萃取选择性比较色谱图；(A)联用装置萃取10μg/L苯和特丁津混合标准溶液，(B)200mg/L苯和500μg/L特丁津混合标准溶液，(C)液相微萃取10μg/L苯和特丁津混合标准溶液；峰1为苯，峰2为特丁津。
图4为特丁津分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置萃取尿样中三嗪类除草剂色谱图；(A)空白尿样MIP涂层萃取，(B)3.0μg/L加标尿样NIP涂层萃取，(C)3.0μg/L加标尿样MIP涂层萃取，(D)50μg/L三嗪类混合标准溶液；1：西草净，2：莠去津，3：莠灭净，4：扑灭津，5：特丁津，6：特丁净。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明以达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置、方法及应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例：采用特丁津分子印迹固相微萃取探针-中空纤维液相微萃取联用装置结合高效液相色谱测定尿样中三嗪类除草剂。
采用如图1所示的固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置结合高效液相色谱测定尿样中三嗪类除草剂，其中特丁津分子印迹固相微萃取探针为实验室自制。本发明的固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置包括：固定架10、安装于固定架10上的固相微萃取装置20以及位于磁力搅拌器80上的萃取瓶60，萃取瓶60内还设有搅拌磁子70。MIP固相微萃取探针40插入可装载与水互不相溶的5～15μL有机溶剂的中空纤维膜腔50内，再置于萃取瓶60的样品溶液中萃取。中空纤维膜50通过套于连接固相微萃取探针40的不锈钢外套管30上固定，其外径与连接固相微萃取探针40的不锈钢外套管30相匹配，并与之紧密结合。
其具体联用方法是：在萃取瓶60中加入3.00mL的加标尿样与搅拌磁子70。聚丙烯中空纤维膜50浸没于甲苯中超声3～5min，使中空纤维膜孔洞内充满有机溶剂。中空纤维膜50为聚丙烯或聚偏氟乙烯材质，壁厚200～300μm，孔径0.2～0.3μm，长度为1.5～3.0cm。将中空纤维膜套于微量注射器末端，注入6μL有机溶剂于中空纤维膜内腔，另一端火封。将中空纤维膜套在连接固相微萃取探针的不锈钢外套管30上固定，推出特丁津分子印迹固相微萃取探针，插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内，置于样品溶液中萃取。萃取时分析物透过中空纤维膜50富集到有机溶剂相中，然后被分子印迹固相微萃取探针40选择性萃取，有机溶剂同时起到液相微萃取接收相和固相微萃取底液的作用。搅拌速度为1000rpm，萃取30min后缩回分子印迹(MIP)固相微萃取探针40，吹干表面残余溶剂，插入固相微萃取-液相色谱联用接口(Supelco，美国)，注入200μL甲醇解吸，解吸液进入高效液相色谱系统分析测定。
与分子印迹固相微萃取探针直接萃取比较，联用装置萃取通过二次富集作用，富集倍数提高，且克服了分子印迹固相微萃取探针直接在水溶液样品中萃取选择性差的缺点。图2为特丁津分子印迹固相微萃取探针在水溶液介质直接萃取、甲苯介质萃取和通过联用装置萃取特丁津水溶液的萃取量比较。在水溶液直接萃取时MIP(分子印迹固相微萃取探针)对模板分子特丁津的萃取量与NIP(未加模板分子的非分子印迹固相微萃取探针)相当，这是由于水分子干扰模板分子与固相微萃取探针涂层间的氢键作用，MIP分子识别能力减弱，萃取过程以非特异性的疏水性作用为主，导致选择性降低。在甲苯溶液中萃取时，分子识别在弱极性环境中进行，目标分子通过氢键作用与分子印迹涂层空穴中的作用位点相结合，MIP萃取量高于NIP萃取量，显示出特异性分子识别能力，但对目标化合物的富集倍数有限。在分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用装置萃取水溶液样品时，目标化合物首先通过液相微萃取从水相中预富集到有机相中，特丁津分子印迹固相微萃取探针涂层从有机相中进行二次选择性萃取富集，从而同时实现高富集倍数和高选择性，因此通过联用装置萃取比分子印迹固相微萃取探针直接萃取具有突出优势。
与液相微萃取比较，分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用具有选择性高的优点。由于液相微萃取的选择性是基于分析物在水相与有机相之间分配系数的差异，因此选择性较低。如图3所示，模板分子特丁津和对照物苯在液相微萃取过程中均有较好的萃取效果，且苯的富集倍数高于特丁津的富集倍数。但在分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用装置萃取中，分析物通过液相微萃取从水相中预富集到有机相后，特丁津被MIP涂层第二次富集，而苯不能被特丁津MIP涂层萃取。
图4为特丁津分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置萃取尿样中三嗪类除草剂色谱图。色谱图中背景干净、基线平稳，分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用萃取结合高效液相色谱检测能有效消除基体干扰，提高灵敏度。
表1是特丁津分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置结合高效液相色谱分析三嗪类除草剂实验数据表。表1给出了特丁津分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用萃取/高效液相色谱检测分析方法的线性范围、检出限、回收率和精密度等相关参数，表明该方法适合于复杂基体中痕量三嗪类除草剂的分析检测。
表1联用微萃取装置测定三嗪除草剂的线性范围、检出限、回收率及精密度(n＝6)
另外，在上述实施例中，是采用三嗪除草剂为对象来说明分子印迹固相微萃取-液相微萃取联用萃取装置的应用。但本发明不仅适用于该体系，通过采用不同的分子印迹探针和合适的萃取参数，还可应用于其他环境污染物、生物样品、医药等复杂样品的分离富集。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例说明如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1、一种分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置，包括固定架和位于磁力搅拌器上的萃取瓶，其特征在于：其还包括一安装于固定架上的固相微萃取装置，该固相微萃取装置的下端连有一分子印迹固相微萃取探针，该分子印迹固相微萃取探针插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内，再置于萃取瓶中。
2、根据权利要求1所述的联用装置，其特征在于：所述中空纤维膜通过套在连接固相微萃取探针的不锈钢外套管上固定。
3、根据权利要求1所述的联用装置，其特征在于：所述分子印迹固相微萃取探针以石英纤维或金属丝为底材，表面涂覆分子印迹聚合物，长度1～2cm。
4、根据权利要求1所述的联用装置，其特征在于：所述中空纤维膜为聚丙烯或聚偏氟乙烯材质，壁厚200～300μm，孔径0.2～0.3μm，长度1.5～3.0cm。
5、根据权利要求1所述的分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用装置在萃取尿样中三嗪类除草剂中的应用，但不仅限于所述联用装置在该较佳实施例的应用，还可应用于其他环境污染物、生物样品、食品、医药等复杂样品的分离富集。
6、一种分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用方法，其特征在于其包括以下步骤：
1)将中空纤维膜浸没于与水互不相溶的有机溶剂中超声3～5min，使中空纤维膜孔洞中充满有机溶剂；
2)将中空纤维膜套于微量注射器末端，注入5～15μL有机溶剂于中空纤维膜内腔；
3)将中空纤维膜套在连接固相微萃取探针的不锈钢外套管上固定，推出分子印迹固相微萃取探针，插入装载有机溶剂的中空纤维膜腔内，再置于样品溶液中萃取。
7、根据权利要求6所述的联用方法，其特征在于：所述分子印迹固相微萃取探针以石英纤维或金属丝为底材，表面涂覆分子印迹聚合物。
8、根据权利要求6所述的联用装置，其特征在于：所述中空纤维膜为聚丙烯或聚偏氟乙烯材质，壁厚200～300μm，孔径0.2～0.3μm，长度为1.5～3.0cm。
9、根据权利要求8所述的联用方法，其特征在于：所述中空纤维膜可装载5～15μL的与水互不相溶的有机溶剂。
10、根据权利要求8所述的分子印迹固相微萃取-中空纤维液相微萃取联用方法在萃取尿样中三嗪类除草剂中的应用。
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