CN102430263A - 采用微流控芯片进行浊点萃取的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，该方法首先将待测样品溶液以设定流速泵入微流控芯片的第一进样口，同时将表面活性剂溶液以设定流速泵入微流控芯片的第二进样口，两种溶液在经过微流控芯片的微通道时引发相分离形成表面活性剂相和水相，表面活性剂相经过填充槽时富集于预富集材料上，而水相通过填充槽后由出样口流出；然后将洗脱液以设定流速从第一进样口泵入微流控芯片，同时将蒸馏水以设定流速从第二进样口泵入微流控芯片，使待测物由表面活性剂相中分离出来，并经由填充槽和出样口流出。本发明萃取效率高，实验消耗量少，成本低，能够减少环境污染，无需机械振动和多级萃取等繁琐过程，预富集过程更加集成化、自动化。
Description
技术领域：
本发明涉及一种浊点萃取方法，特别涉及一种采用微流控芯片进行浊点萃取的方法。
背景技术：
浊点萃取法(CPE)是以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，通过改变试验参数如溶液的pH、离子强度、温度等依法相分离而实现待测物富集和分离的技术。由于分离过程中很少使用挥发性有机溶剂，并且具有萃取效率高、富集因子大、安全、易于许多仪器联用的特点，已被广泛应用到预富集方法中。选择合适的表面活性剂，可以在室温下实现相分离，从而简化实验步骤，节约时间。
目前，常用的浊点萃取法(CPE)的操作步骤如下：在离心管中加入溶液和表面活性剂，稀释、摇匀、加热、离心、分离、定容，实验中消耗的药品量多，成本高，易造成环境污染。另外，由于实验过程中需要经过机械振动和多级萃取等繁琐过程，使预富集过程操作繁琐、耗时长。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种萃取效率高，实验消耗量少，成本低，能够减少环境污染，无需机械振动和多级萃取等繁琐过程，从而使预富集过程更加集成化、自动化的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法可以采用下述两种技术方案。
技术方案一：
所述微流控芯片由下层底片和上层盖片封接而成，下层底片上设有第一进样口、第二进样口、微通道、填充槽及出样口；上层盖片上设有与下层底片上第一进样口、第二进样口及出样口位置分别对应的第一进样口、第二进样口及出样口，填充槽内填有预富集材料；
采用微流控芯片进行浊点萃取的方法包括如下步骤：
(1)将待测样品溶液泵入微流控芯片的第一进样口，同时将表面活性剂溶液泵入微流控芯片的第二进样口，使待测样品溶液与表面活性剂溶液在经过微流控芯片的微通道时引发相分离形成表面活性剂相和水相，表面活性剂相经过微流控芯片的填充槽时富集于预富集材料上，而水相通过填充槽后由出样口流出；
(2)当待测样品溶液与表面活性剂溶液全部泵入微流控芯片后，将洗脱液从第一进样口泵入微流控芯片，同时将蒸馏水从第二进样口泵入微流控芯片，使待测样品溶液中含有的待测物由表面活性剂相中分离出来，并经由填充槽和出样口流出。
技术方案二：
所述微流控芯片由下层底片和上层盖片封接而成，下层底片上设有第一进样口、第二进样口、微通道、填充槽及出样口；上层盖片上设有与下层底片上第一进样口、第二进样口及出样口位置分别对应的第一进样口、第二进样口及出样口，填充槽内填有预富集材料；
采用微流控芯片进行浊点萃取的方法包括如下步骤：
(1)将待测样品溶液与添加剂的混合液泵入微流控芯片的第一进样口，同时将表面活性剂溶液泵入微流控芯片的第二进样口，使待测样品溶液与表面活性剂溶液在经过微流控芯片的微通道时引发相分离形成表面活性剂相和水相，表面活性剂相经过微流控芯片的填充槽时富集于预富集材料上，而水相通过填充槽后由出样口流出；
(2)当待测样品溶液与表面活性剂溶液全部泵入微流控芯片后，将洗脱液从第一进样口泵入微流控芯片，同时将蒸馏水从第二进样口泵入微流控芯片，使待测样品溶液中含有的待测物由表面活性剂相中分离出来，并经由填充槽和出样口流出。
所述预富集材料根据待测样品溶液可选择为玻璃棉、尼龙纤维或硅胶等。
所述步骤(1)中的添加剂为盐析型电解质Na2SO4，表面活性剂为非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，其浓度为0.5～4wt％；预富集材料为玻璃棉、尼龙纤维或硅胶；待测样品溶液为对硝基酚溶液，该溶液pH值为6～11；用盐析型电解质Na2SO4调节对硝基酚溶液的离子强度为0.5mol/L；体积为0.1～1.0mL的对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液，用流动注射泵以0.05～0.15mL/min流速泵入微流控芯片的第一进样口；体积为0.1～0.5mL仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵以0.04～0.12mL/min流速泵入微流控芯片的第二进样口；
所述步骤(2)中的洗脱液为甲醇，用流动注射泵将体积为0.07～0.7mL的甲醇以0.014～0.14mL/min的流速从第一进样口泵入微流控芯片，同时将体积为0.03～0.3mL的蒸馏水以0.006～0.06mL/min的流速从进样口泵入微流控芯片。
本发明具有如下优点：
(1)本发明提供了一种新的液-液萃取方法，将浊点萃取技术与微流控芯片结合，该方法无需机械振动和多级萃取等繁琐过程，使预富集过程更加自动化，实现了浊点萃取的在线检测。
(2)本发明中，用于浊点萃取的微流控芯片中的填充槽，适合填充不同种类的预富集材料，从而可应用于不同的试样分析检测中。
(3)本发明中，微流控芯片中的分离管道(即微通道)缩微化，使液-液接触面增大，缩短了平衡时间，萃取效率显著提高。
(4)所述的微流控芯片制作简便、快速、成本低廉，适用范围广、通用性强。
本发明采用微流控芯片进行浊点萃取，可以实现分离管道缩微化，使液-液接触面增大，分子扩散距离减小，缩短了萃取平衡时间，提高了萃取效率，而且实验消耗量少，降低了萃取成本，减少了环境污染，无需机械振动和多级萃取等繁琐过程，从而使预富集过程更加集成化、自动化。本发明主要应用于复杂的生物、环境样品的萃取、富集。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为微流控芯片的下层底片俯视图。
图2为微流控芯片的上层盖片仰视图。
具体实施例：
如图1、2所示，微流控芯片由下层底片和上层盖片两部分组成，下层底片上刻蚀有第一进样口1、第二进样口2、微通道3、填充槽4及出样口6；上层盖片上刻蚀有与下层底片位置对应的第一进样口1′、第二进样口2′及出样口6′，填充槽4内填有预富集材料5；下层底片和上层盖片采用热键合技术封合。
下层底片和上层盖片的长度、宽度、厚度分别为60mm、40mm、3mm。待测样品与表面活性剂分别由第一进样口1、第一进样口2进入微流控芯片，待萃取完成后，表面活性剂相被截留在预富集材料5上；再由进样口泵入洗脱液，将预富集材料上的表面活性剂相洗脱下来，进入检测器。
实施例1
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为6，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.8mL的此溶液以0.1mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为4wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.2mL的此溶液以0.08mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.4mL的甲醇以0.08mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.03mL的蒸馏水以0.006mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度为3μg/mL。
实施例2
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为9，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.15mL的此溶液以0.09mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为0.5wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.3mL的此溶液以0.1mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.7mL的甲醇以0.14mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.25mL的蒸馏水以0.05mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度为4.2μg/mL。
实施例3
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为11，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.6mL的此溶液以0.14mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为3.5wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.35mL的此溶液以0.09mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.55mL的甲醇以0.11mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.2mL的蒸馏水以0.04mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度6.5μg/mL。
实施例4
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为7，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.85mL的此溶液以0.15mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为3.3wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.1mL的此溶液以0.075mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.25mL的甲醇以0.05mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.3mL的蒸馏水以0.06mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度3.5μg/mL。
实施例5
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为8，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.1mL的此溶液以0.13mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为2.5wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.2mL的此溶液以0.11mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.07mL的甲醇以0.014mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.03mL的蒸馏水以0.006mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度11μg/mL。
实施例6
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为11，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为1.0mL的此溶液以0.10mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为4wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.4mL的此溶液以0.12mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.44mL的甲醇以0.088mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.175mL的蒸馏水以0.035mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度3.4μg/mL。
实施例7
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为6，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.25mL的此溶液以0.09mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为3wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.45mL的此溶液以0.08mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.4mL的甲醇以0.08mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.05mL的蒸馏水以0.01mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度4.3μg/mL。
实施例8
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为7，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.5mL的此溶液以0.08mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为2wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.3mL的此溶液以0.09mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.125mL的甲醇以0.025mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.175mL的蒸馏水以0.035mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度7.0μg/mL。
实施例9
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为10，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.85mL的此溶液以0.05mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为3.5wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.35mL的此溶液以0.04mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.175mL的甲醇以0.035mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.3mL的蒸馏水以0.06mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度7.6μg/mL。
实施例10
(1)配制对硝基酚溶液，调节pH值为9，用Na2SO4调节其离子强度为0.5mol/L；用流动注射泵将体积为0.9mL的此溶液以0.05mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片；配制浓度为0.8wt％的非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵将体积为0.5mL的此溶液以0.08mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片；进样口(1)和进样口(2)的溶液同时泵入。
(2)将体积为0.225mL的甲醇以0.045mL/min的流速从进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.125mL的蒸馏水以0.025mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
(3)用紫外-可见分光光度计测定洗脱后溶液的吸光度值，得出对硝基酚的浓度5.3μg/mL。
本发明的方法可避免常规浊点萃取的振荡、加热、离心、冷却等操作，方法简便、操作简单。方法用于污水样品中对硝基酚的测定，回收率在91.1-102.7％之间，非常适合于复杂的生物、环境样品的萃取、富集。
Claims (10)
1.一种采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将待测样品溶液泵入微流控芯片的第一进样口(1)，同时将表面活性剂溶液泵入微流控芯片的第二进样口(2)，使待测样品溶液与表面活性剂溶液在经过微流控芯片的微通道(3)时引发相分离形成表面活性剂相和水相，表面活性剂相经过微流控芯片的填充槽(4)时富集于预富集材料(5)上，而水相通过填充槽(4)后由出样口(6)流出；
(2)当待测样品溶液与表面活性剂溶液全部泵入微流控芯片后，将洗脱液从第一进样口(1)泵入微流控芯片，同时将蒸馏水从第二进样口(2)泵入微流控芯片，使待测样品溶液中含有的待测物由表面活性剂相中分离出来，并经由填充槽(4)和出样口(6)流出。
2.一种采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将待测样品溶液与添加剂的混合液泵入微流控芯片的第一进样口(1)，同时将表面活性剂溶液泵入微流控芯片的第二进样口(2)，使待测样品溶液与表面活性剂溶液在经过微流控芯片的微通道(3)时引发相分离形成表面活性剂相和水相，表面活性剂相经过微流控芯片的填充槽(4)时富集于预富集材料(5)上，而水相通过填充槽(4)后由出样口(6)流出；
(2)当待测样品溶液与表面活性剂溶液全部泵入微流控芯片后，将洗脱液从第一进样口(1)泵入微流控芯片，同时将蒸馏水从第二进样口(2)泵入微流控芯片，使待测样品溶液中含有的待测物由表面活性剂相中分离出来，并经由填充槽(4)和出样口(6)流出。
3.根据权利要求2所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述步骤(1)中的添加剂为盐析型电解质Na2SO4，表面活性剂为非离子表面活性剂仲醇聚氧乙烯醚Tergitol15-S-7溶液，其浓度为0.5～4wt％；预富集材料(5)为玻璃棉、尼龙纤维或硅胶；待测样品溶液为对硝基酚溶液，该溶液pH值为6～11；用盐析型电解质Na2SO4调节对硝基酚溶液的离子强度为0.5mol/L；体积为0.1～1.0mL的对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液，用流动注射泵以0.05～0.15mL/min流速泵入微流控芯片的第一进样口(1)；体积为0.1～0.5mL仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液，用流动注射泵以0.04～0.12mL/min流速泵入微流控芯片的第二进样口(2)；
所述步骤(2)中的洗脱液为甲醇，用流动注射泵将体积为0.07～0.7mL的甲醇以0.014～0.14mL/min的流速从第一进样口(1)泵入微流控芯片，同时将体积为0.03～0.3mL的蒸馏水以0.006～0.06mL/min的流速从进样口(2)泵入微流控芯片。
4.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为9；对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.15mL，流速为0.09mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为0.5wt％，体积为0.3mL流速为0.1mL/min；甲醇体积为0.7mL，流速为0.14mL/min；蒸馏水体积为0.25mL，流速为0.05mL/min。
5.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为11，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.6mL，流速为0.14mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为3.5wt％，体积为0.35mL，流速为0.09mL/min；甲醇体积为0.55mL，流速为0.11mL/min；蒸馏水体积为0.2mL，流速为0.04mL/min。
6.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为8，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.1mL，流速为0.13mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为2.5wt％，体积为0.2mL，流速为0.11mL/min；甲醇体积为0.07mL，流速为0.014mL/min；蒸馏水体积为0.03mL，流速为0.006mL/min。
7.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为11，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为1.0mL，流速为0.10mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为4wt％，体积为0.4mL，流速为0.12mL/min；甲醇体积为0.44mL，流速为0.088mL/min；蒸馏水体积为0.175mL，流速为0.035mL/min。
8.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为7，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.5mL，流速为0.08mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为2wt％，体积为0.3mL，流速为0.09mL/min；甲醇体积为0.125mL，流速为0.025mL/min；蒸馏水体积为0.175mL，流速为0.035mL/min。
9.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为10，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.85mL，流速为0.05mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为3.5wt％，体积为0.35mL，流速为0.04mL/min；甲醇体积为0.175mL，流速为0.035mL/min；蒸馏水体积为0.3mL，流速为0.06mL/min。
10.根据权利要求3所述的采用微流控芯片进行浊点萃取的方法，其特征在于所述对硝基酚溶液pH值为9，对硝基酚溶液与Na2SO4的混合液体积为0.9mL，流速为0.05mL/min；仲醇聚氧乙烯醚Tergitol 15-S-7溶液浓度为0.8wt％，体积为0.5mL，流速为0.08mL/min；甲醇体积为0.225mL，流速为0.045mL/min；蒸馏水体积为0.125mL，流速为0.025mL/min。
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