CN102600812A - 内表面反相限进填料的合成及应用 - Google Patents

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CN102600812A CN2012100351314A CN201210035131A CN102600812A CN 102600812 A CN102600812 A CN 102600812A CN 2012100351314 A CN2012100351314 A CN 2012100351314A CN 201210035131 A CN201210035131 A CN 201210035131A CN 102600812 A CN102600812 A CN 102600812A
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贾正平
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Abstract

本发明涉及一种内表面反相限进填料的合成,该合成方法首先采用粒径为5μm的多孔硅胶合成氨丙基烷化硅胶,然后用氨丙基烷化硅胶制备了外表面具有蛋白排阻能力而内表面具有反相性能的限进填料。本发明采用的合成路线免去了此类限进填料常规合成方法中需要选择性地除去外表面的改性基团这一关键步骤,同时由于在反应过程中可简单将内表面上键合的己胺变为其它化合物,使得此合成方法可制备内表面具有不同功能基团的限进。本发明还在水性和反相流动相下,评价了所合成的限进填料的蛋白排阻能力和反相性能,并用于普萘洛尔血清样品的直接进样分析。

Description

内表面反相限进填料的合成及应用
技术领域
本发明涉及限进填料的合成及应用领域,尤其涉及一种内表面反相限进填料的合成及应用。
背景技术
生物样品(如血浆、尿液等)进行HPLC分析时,样品的制备常常是整个分析过程中的限速步骤和瓶颈步骤,直接影响了分析结果的精密度和准确性。目前通常采用离线的方法对生物样品进行预处理,如蛋白质沉淀(PP);液液萃取(LLE);固相萃取(SPE);膜萃取等,但这些方法操作繁琐、耗时费力、耗费试剂、用样量大、准确度和精密度不高、存在待测物与蛋白质的共沉淀现象。而近年来发展起来的限进填料,由于其允许血浆等生物样品不需要进行前处理而直接进入到色谱柱中进行HPLC分析,因而受到了很大的关注。
限进填料也称为限制进入固定相或限制进入吸附剂或浸透限制固定相等,由1991年Desilets等引入,是进行全自动样品前处理的在线萃取技术之一。这类填料同时具有针对蛋白质等大分子物质的体积排阻作用和针对小分子分析物的萃取和富集功能。此类填料包括:⑴内表面反相填料;⑵烷基二醇硅胶填料;⑶键合相多孔硅胶填料;⑷半渗透表面填料;⑸蛋白涂渍硅胶填料;⑹混合功能填料;⑺屏蔽疏水相填料。其中内表面反相填料是出现最早,应用较广泛的一类限进填料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简便的内表面反相限进填料的合成。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供该内表面反相限进填料的应用。
为解决上述问题,本发明所述的内表面反相限进填料,其特征在于:该限进填料是外表面具有蛋白排阻性能而内表面具有反相性能的限进填料,其具有如下结构式,
Figure 55706DEST_PATH_IMAGE001
式中n=500~2300。
如上所述的内表面反相限进填料的合成,包括以下步骤:
⑴氨丙基烷化硅胶的合成:首先将粒径为5μm的多孔硅胶经盐酸活化后,在150~200℃下真空干燥4~6h,得活化硅胶;然后,将所述活化硅胶加入无水甲苯在110~120℃温度下回流,共沸除去残留的水分后在N2保护下,加入3-氨丙基三乙氧基硅烷,在110~120℃下回流反应4~6h;最后,经冷却、清洗,在60~80℃下真空干燥4~6h,即得氨丙基烷化硅胶;
⑵内表面反相限进填料的合成:在N2保护下,将所述步骤⑴所得的氨丙基烷化硅胶中加无水甲苯,在冰浴下加入1,6-亚己基二异氰酸酯;然后移除冰浴,加热到60~80℃,反应1.5~3h后冷却至室温,过滤,得到反应产物和反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯;用无水甲苯洗去所述反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯,在60~80℃下真空干燥2~4h;其次,将分子量为86000的聚乙烯醇溶于干燥的氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中,并加入到所述反应产物中,在N2保护下,搅拌加热到70~90℃,反应2~4h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团的中间产物;最后,将己氨溶于无水吡啶中,并加入到所述外表面键合有亲水基团的中间产物中,在60~80℃温度下反应10~14h后冷却,得到外表面键合有亲水基团、内表面键合有疏水基团的终产物,该终产物依次经过滤、洗涤、60~80℃下真空干燥2~4h,即得内表面反相限进填料。
所述步骤⑴中的盐酸质量浓度为3.65%。
所述步骤⑴、步骤⑵中的无水甲苯、无水吡啶和无水二甲基亚砜均经CaH2干燥。
所述步骤⑴中活化硅胶分别与无水甲苯、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为1:30~40、1:0.6~1.0。
所述步骤⑵中氨丙基硅烷化硅胶分别与所述无水甲苯、所述1,6-亚己基二异氰酸酯的质量体积比为1:15~25、1:0.8~1.0。
所述步骤⑵中氨丙基硅烷化硅胶分别与所述聚乙烯醇、所述己胺的质量比为1:0.04~0.05、1:0.4~0.5。
所述步骤⑵中聚乙烯醇与所述干燥LiCl-DMSO系统的质量体积比为1:350~450;所述己胺与干燥吡啶的质量体积比为1:25~35。
所述步骤⑵氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中氯化锂(LiCl)占二甲基亚砜(DMSO)的质量分数为4%~8%。
如上所述的内表面反相限进填料在血浆样品直接进样分析中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、由于本发明采用的合成路线通过在硅胶内外表面键合活性的单异氰酸酯基团,将亲水性的聚乙烯醇与外表面的单异氰酸基团反应,疏水性的己胺与内表面的单异氰酸酯基团反应,因此,免去了此类填料常规合成中需要选择性地除去外表面的改性基团这一关键步骤,从而使得操作简便化。
2、本发明在反应过程中可简单将内表面上键合的己胺变为其它化合物,使得此合成方法可制备内表面具有不同功能基团的限进填料,在生物样品中不同类型分析物的在线分析上具有很大的应用前景。
3、本发明所得的限进填料在水性流动相下,显示了与德国Merck公司生产的LiChrospher ADS C18相似的蛋白排阻能力,在反相流动相下,对非极性药物苯巴比妥和卡马西平显示了很好的反相性能,可用于普奈洛尔血清样品的直接进样分析。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明中硅胶与3-氨丙基三乙氧基硅烷的反应示意图。
图2为本发明中氨丙基硅烷化硅胶合成内表面反相限进填料的反应示意图。
图3为本发明中合成的内表面反相填料的电镜观察图。
图4a为苯巴比妥的结构图。
图4b为卡马西平的结构图。
图4c为普萘洛尔的结构图。
图5为本发明中合成的内表面反相填料(RAM)的蛋白排阻色谱图;其中a为本发明RAM的蛋白排阻色谱图,b为LiChrospher ADS C18的蛋白排阻色谱图。
图6为苯巴比妥在合成的内表面反相填料上的色谱图;其中a为流动相水:甲醇(95:5,v/v)的色谱图,b为流动相水:甲醇(60:40,v/v)的色谱图。
图7为卡马西平在合成的内表面反相填料上的色谱图;其中a为流动相水:甲醇(95:5,v/v)的色谱图,b为流动相水:甲醇(60:40,v/v)的色谱图。
图8为普奈洛尔血清样品在合成的内表面反相填料上的蛋白排阻色谱图。
图9为普奈洛尔血清样品在合成的内表面反相填料上的直接进样分析的色谱图。
具体实施方式
实施例1     内表面反相限进填料,该限进填料是外表面具有蛋白排阻性能而内表面具有反相性能的限进填料,其具有如下结构式,
Figure 972847DEST_PATH_IMAGE001
式中n=1955。
该内表面反相限进填料的合成方法,包括以下步骤:
⑴氨丙基烷化硅胶(APS)的合成(参见图1):
首先将粒径为5μm的多孔硅胶经质量浓度为3.65%的盐酸活化后,置于250 mL三颈瓶中在180℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥5h,得活化硅胶。
然后,将活化硅胶加入无水甲苯在115℃温度下回流,共沸除去残留的水分后在N2保护下,加入3-氨丙基三乙氧基硅烷,采用DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器油浴在115℃下回流反应5h。
最后,冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后分别用200 mL甲苯、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,在70℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥5h,即得APS。该产物置于干燥器中备用。
其中:无水甲苯经CaH2干燥。
活化硅胶分别与无水甲苯、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比(g/ml)为1:35、1:0.8。
其元素分析结果参见表1。
表1
分析物 C质量分数/w(C)% H质量分数/w(H)% N质量分数/w(N)%
活化硅胶 0.30 0.144 0.00
APS 3.91 0.75 1.11
从表1中可以看出活化硅胶上无氮元素,而APS的元素分析结果中含有氮元素,说明3-氨丙基三乙氧基硅烷已键合到硅羟基上。
⑵内表面反相限进填料(RAM)的合成(参见图2):
在N2保护下,将步骤⑴所得的APS中加无水甲苯,在冰浴下加入1,6-亚己基二异氰酸酯。然后移除冰浴,加热到70℃,反应2h后冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后,得到反应产物和反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯;用无水甲苯洗去反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯,在70℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥3h。
其次,将分子量为86000的聚乙烯醇溶于干燥的氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中,并加入到反应产物中,在N2保护下,搅拌加热到80℃,反应3h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团的中间产物。
最后,将己氨溶于无水吡啶中,并加入到外表面键合有亲水基团的中间产物中,在70℃温度下反应12h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团、内表面键合有疏水基团的终产物,该终产物用BPZ-6033LC真空干燥箱过滤后,分别用200 mL二甲亚砜、200 mL水、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,70℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥3h,即得RAM。
其中:无水甲苯、无水吡啶和无水二甲基亚砜均经CaH2干燥。
APS分别与无水甲苯、1,6-亚己基二异氰酸酯的质量体积比(g/ml)为1:20、1:0.9。
APS分别与聚乙烯醇、己胺的质量比(g/g)为1:0.045、1:0.45。
聚乙烯醇与干燥LiCl-DMSO系统的质量体积比(g/ml)为1:400;己胺与干燥吡啶的质量体积比(g/ml)为1:30。
氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中氯化锂(LiCl)占二甲基亚砜(DMSO)的质量分数(g/ml)为6%。
对合成的RAM进行电镜观察,其结果如图3所示。从图中可以看出经过反应后填料表面基本平坦光滑,且分散较好,无结块现象。
其元素分析结果参见表2。
表2
分析物 C质量分数/w(C)% H质量分数/w(H)% N质量分数/w(N)%
RAM 9.36 1.65 2.39
从表2中可以看出合成的RAM填料的C含量较高,提示其具有较好的反相保留性能。
实施例2     内表面反相限进填料,该限进填料是外表面具有蛋白排阻性能而内表面具有反相性能的限进填料,其具有如下结构式,
Figure 221425DEST_PATH_IMAGE002
式中n=500。
该内表面反相限进填料的合成方法,包括以下步骤:
⑴APS的合成:
首先将粒径为5μm的多孔硅胶经质量浓度为3.65%的盐酸活化后,置于250 mL三颈瓶中在150℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥6h,得活化硅胶。
然后,将活化硅胶加入无水甲苯在110℃温度下回流,共沸除去残留的水分后在N2保护下,加入3-氨丙基三乙氧基硅烷,采用DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器油浴在110℃下回流反应6h。
最后,冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后分别用200 mL甲苯、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,在60℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥6h,即得APS。该产物置于干燥器中备用。
其中:无水甲苯经CaH2干燥。
活化硅胶分别与无水甲苯、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比(g/ml)为1:30、1:0.6。
⑵RAM的合成:
在N2保护下,将步骤⑴所得的APS中加无水甲苯,在冰浴下加入1,6-亚己基二异氰酸酯。然后移除冰浴,加热到60℃,反应3h后冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后,得到反应产物和反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯;用无水甲苯洗去反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯,在60℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥4h。
其次,将分子量为86000的聚乙烯醇溶于干燥的氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中,并加入到反应产物中,在N2保护下,搅拌加热到70℃,反应4h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团的中间产物。
最后,将己氨溶于无水吡啶中,并加入到外表面键合有亲水基团的中间产物中,在60℃温度下反应14h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团、内表面键合有疏水基团的终产物,该终产物用BPZ-6033LC真空干燥箱过滤后,分别用200 mL二甲亚砜、200 mL水、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,60℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥4h,即得RAM。
其中:无水甲苯、无水吡啶和无水二甲基亚砜均经CaH2干燥。
APS分别与无水甲苯、1,6-亚己基二异氰酸酯的质量体积比(g/ml)为1:15、1:0.8。
APS分别与聚乙烯醇、己胺的质量比(g/g)为1:0.04、1:0.4。
聚乙烯醇与干燥LiCl-DMSO系统的质量体积比(g/ml)为1:350;己胺与干燥吡啶的质量体积比(g/ml)为1:25。
氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中氯化锂(LiCl)占二甲基亚砜(DMSO)的质量分数(g/ml)为4%。
实施例3     内表面反相限进填料,该限进填料是外表面具有蛋白排阻性能而内表面具有反相性能的限进填料,其具有如下结构式,
Figure 616635DEST_PATH_IMAGE001
式中n=2300。
该内表面反相限进填料的合成方法,包括以下步骤:
⑴APS的合成:
首先将粒径为5μm的多孔硅胶经质量浓度为3.65%的盐酸活化后,置于250 mL三颈瓶中在200℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥4h,得活化硅胶。
然后,将活化硅胶加入无水甲苯在120℃温度下回流,共沸除去残留的水分后在N2保护下,加入3-氨丙基三乙氧基硅烷,采用DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器油浴在120℃下回流反应4h。
最后,冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后分别用200 mL甲苯、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,在80℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥4h,即得APS。该产物置于干燥器中备用。
其中:无水甲苯经CaH2干燥。
活化硅胶分别与无水甲苯、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比(g/ml)为1:40、1:1.0。
⑵RAM的合成:
在N2保护下,将步骤⑴所得的APS中加无水甲苯,在冰浴下加入1,6-亚己基二异氰酸酯。然后移除冰浴,加热到80℃,反应1.5h后冷却至室温,经AUTOSCIENCE AP-01 VACUUM/PRESSURE PUMP抽滤后,得到反应产物和反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯;用无水甲苯洗去反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯,在80℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥2h。
其次,将分子量为86000的聚乙烯醇溶于干燥的氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中,并加入到反应产物中,在N2保护下,搅拌加热到90℃,反应2h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团的中间产物。
最后,将己氨溶于无水吡啶中,并加入到外表面键合有亲水基团的中间产物中,在80℃温度下反应10h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团、内表面键合有疏水基团的终产物,该终产物用BPZ-6033LC真空干燥箱过滤后,分别用200 mL二甲亚砜、200 mL水、200 mL甲醇、200 mL二氯甲烷洗涤,80℃下采用BPZ-6033LC真空干燥箱干燥2h,即得RAM。
其中:无水甲苯、无水吡啶和无水二甲基亚砜均经CaH2干燥。
APS分别与无水甲苯、1,6-亚己基二异氰酸酯的质量体积比(g/ml)为1:25、1:1.0。
APS分别与聚乙烯醇、己胺的质量比(g/g)为1:0.05、1:0.5。
聚乙烯醇与干燥LiCl-DMSO系统的质量体积比(g/ml)为1:450;己胺与干燥吡啶的质量体积比(g/ml)为1:35。
氯化锂-二甲基亚砜(LiCl-DMSO)系统中氯化锂(LiCl)占二甲基亚砜(DMSO)的质量分数(g/ml)为8%。
实施例4    内表面反相限进填料在血浆样品直接进样分析中的应用。
以德国Merck公司生产的LiChrospher ADS C18作为参照对象,对实施例1~3所合成的内表面反相限进填料进行蛋白排阻能力评价。以苯巴比妥和卡马西平(结构如图4a、4b)作为评价对象,对实施例1~3所合成的内表面反相限进填料进行反相性能评价。将此内表面反相填料应用于普奈洛尔(结构如图4c)血清样品的直接进样分析。
其中:
色谱系统包括Waters-600E高效液相色谱仪(美国Waters公司),996型二极管检测器(美国Waters公司),Millennium 32色谱工作站(美国Waters公司)。
色谱柱:45 mm ×4.6 mm i.d.。
用于评价蛋白排阻能力的色谱条件:流动相为水:甲醇(95:5,v/v);流速:1.5 mL/min;紫外检测波长:280 nm;进样量:20μL。此条件下的色谱图如图5中的a、b所示,蛋白排阻的结果如表3所示。
表3
Figure 2012100351314100002DEST_PATH_IMAGE003
结果表明,本发明合成的RAM的蛋白排阻能力与德国Merck公司生产的LiChrospher ADS C18相当。
用于评价反相性能的色谱条件:流动相为水:甲醇(95:5,60:40,v/v);流速1.0 mL/min;进样20μL。在此色谱条件下苯巴比妥的色谱图如图6中a、b所示,卡马西平的色谱图如图7中a、b所示。从色谱图中可以看出,在水:甲醇(95:5,v/v)为流动相时,无论是苯巴比妥还是卡马西平,在5分钟内均未被洗脱,表明本发明合成的限进填料在水性流动相下能够较好的保留非极性化合物;在水:甲醇(60:40,v/v)为流动相时,苯巴比妥和卡马西平分别在1.035min和3.67min被洗脱出来,表明本发明合成的限进填料具有较好的反相性能。
用于普萘洛尔血清样品直接进样分析的色谱条件:①流动相为磷酸盐缓冲液(pH=7.8~8):甲醇(95:5,v/v),流速:1.5 mL/min。②流动相为水:甲醇(60:40,v/v),流速:1.0 mL/min。进样量:20μL。
普萘洛尔血清样品在①色谱条件下的色谱图如图8所示,可以看到在此色谱条件下,2 min内蛋白被洗脱被出来,而普萘洛尔在20min内未被洗脱出来,表明在蛋白洗脱流动相下,本发明合成的限进填料能够洗脱普萘洛尔血清样品中的蛋白质等大分子且对小分子的普萘洛尔有较好的保留。
在①色谱条件下运行3min钟,将蛋白子洗脱后,改用②色谱条件,普萘洛尔在6~8 min被洗脱出来。色谱图如图9所示,表明本发明合成的限进填料能够用于普萘洛尔血清样品的直接进样分析。

Claims (10)

1.内表面反相限进填料,其特征在于:该限进填料是外表面具有蛋白排阻性能而内表面具有反相性能的限进填料,其具有如下结构式,
Figure 2012100351314100001DEST_PATH_IMAGE001
式中n=500~2300。
2.如权利要求1所述的内表面反相限进填料的合成,包括以下步骤:
⑴氨丙基烷化硅胶的合成:首先将粒径为5μm的多孔硅胶经盐酸活化后,在150~200℃下真空干燥4~6h,得活化硅胶;然后,将所述活化硅胶加入无水甲苯在110~120℃温度下回流,共沸除去残留的水分后在N2保护下,加入3-氨丙基三乙氧基硅烷,在110~120℃下回流反应4~6h;最后,经冷却、清洗,在60~80℃下真空干燥4~6h,即得氨丙基烷化硅胶;
⑵内表面反相限进填料的合成:在N2保护下,将所述步骤⑴所得的氨丙基烷化硅胶中加无水甲苯,在冰浴下加入1,6-亚己基二异氰酸酯;然后移除冰浴,加热到60~80℃,反应1.5~3h后冷却至室温,过滤,得到反应产物和反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯;用无水甲苯洗去所述反应中过量的1,6-亚己基二异氰酸酯,在60~80℃下真空干燥2~4h;其次,将分子量为86000的聚乙烯醇溶于干燥的氯化锂-二甲基亚砜系统中,并加入到所述反应产物中,在N2保护下,搅拌加热到70~90℃,反应2~4h后冷却至室温,得到外表面键合有亲水基团的中间产物;最后,将己氨溶于无水吡啶中,并加入到所述外表面键合有亲水基团的中间产物中,在60~80℃温度下反应10~14h后冷却,得到外表面键合有亲水基团、内表面键合有疏水基团的终产物,该终产物依次经过滤、洗涤、60~80℃下真空干燥2~4h,即得内表面反相限进填料。
3.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑴中的盐酸质量浓度为3.65%。
4.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑴、步骤⑵中的无水甲苯、无水吡啶和无水二甲基亚砜均经CaH2干燥。
5.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑴中活化硅胶分别与无水甲苯、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量体积比为1:30~40、1:0.6~1.0。
6.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑵中氨丙基硅烷化硅胶分别与所述无水甲苯、所述1,6-亚己基二异氰酸酯的质量体积比为1:15~25、1:0.8~1.0。
7.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑵中氨丙基硅烷化硅胶分别与所述聚乙烯醇、所述己胺的质量比为1:0.04~0.05、1:0.4~0.5。
8.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑵中聚乙烯醇与所述干燥LiCl-DMSO系统的质量体积比为1:350~450;所述己胺与干燥吡啶的质量体积比为1:25~35。
9.如权利要求2所述的内表面反相限进填料的合成,其特征在于:所述步骤⑵氯化锂-二甲基亚砜系统中氯化锂占二甲基亚砜的质量分数为4%~8%。
10.如权利要求1所述的内表面反相限进填料在血浆样品直接进样分析中的应用。
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