CN113426158A - 一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固相萃取柱的制备技术，旨在提供一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法。包括：将螺旋状COFs复合材料与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀；将预处理后的材料填充至聚丙烯材质的固相萃取柱中，两端分别用筛板封堵；将传统固相萃取吸附剂与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀后；将预处理后的材料继续填充至固相萃取柱中，端部用筛板封堵后作为进样端；用纯有机溶剂上柱清洗后，以惰性气体吹扫除去残留有机溶剂后真空干燥，制得喹诺酮类药物通过型固相萃取柱。本发明具有制备工艺简单、对食品杂质截留能力强、净化效果好等优点。可显著降低质谱检测过程中的基质干扰效应，有效提改善质谱检测响应信号，有效提高灵敏度。

Description

一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法
技术领域
本发明涉及一种固相萃取柱的制备方法，尤其涉及一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法。
背景技术
喹诺酮类药物作为一类广谱性抗生素被用于预防和治疗传染性疾病，并在畜牧业中大量使用。然而，禽畜、水产与蛋制品中残留的痕量喹诺酮类药物潜在的促使了耐药细菌甚至是超级耐多药细菌的形成，进而对人类内分泌系统带来危害。鉴于此，食品中喹诺酮类药物残留的快速测定已经成为食品化学污染物监测的重中之重。
由于喹诺酮类药物残留的样品基质复杂、种类多、含量低(pg级)，因此样品的富集净化技术成为食品化学污染物监测的重中之重。目前，喹诺酮类药物残留的样品预处理方法包括：液液萃取和固相萃取。固相萃取比液液萃取具有消耗有机溶剂少和易于自动化的优点。然而，传统的固相萃取小柱多采用C18、离子交换树脂、三氧化二铝等颗粒作为填料，对多种喹诺酮类药物残留的同时分离净化效果较差，基质效应比较强，回收率一般在70％甚至更低。用C18小柱只能去除部分非极性脂类物质，而蔬菜水果中绝大多数是水溶性的极性物质，因此难以实现分离净化。
因此，开发一种基于新型固相萃取柱并将其应用于食品样品中喹诺酮类药物残留的一步净化，具有广阔的应用前景并具有一定的挑战性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
提供一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法，包括以下步骤：
(1)将螺旋状COFs复合材料与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀；将预处理后的材料填充至聚丙烯材质的固相萃取柱中，两端分别用筛板封堵；
(2)将传统固相萃取吸附剂与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀后；将预处理后的材料继续填充至步骤(1)中固相萃取柱中，端部用筛板封堵后作为进样端；
(3)用纯有机溶剂上柱清洗后，以惰性气体吹扫除去残留有机溶剂后真空干燥，制得喹诺酮类药物通过型固相萃取柱；
所述螺旋状COFs复合材料通过以下步骤制备得到：
(1.1)按0.4mmol∶1.2mmol∶8mL∶6mL的比例取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯、四乙烯五胺、1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环，加入聚四氟乙烯厚壁耐压瓶中，以聚四氟乙烯螺旋塞密封，超声分散20min；
(1.2)将聚四氟乙烯厚壁耐压瓶转移至微波反应器中，设定升温程序为：0→6h，40→80℃；6→8h，80→90℃，并保持16h；24h→30h，90→60℃；30h→36h，60→100℃，并保持12h；48h→54h，100→60℃；54h→60h，60→120℃，并保持12h；以此升温程序进行加热反应；
(1.3)反应完成后，自然冷却至室温；真空抽滤收集滤渣，使用纯有机溶剂淋洗后，在60℃真空干燥12h，制得无限有序生长的螺旋状COFs复合材料。
作为优选方案，所述螺旋状COFs复合材料与传统固相萃取吸附剂的质量比为1:2～1:10。
作为优选方案，所述步骤(1)中，螺旋状COFs复合材料与纯有机溶剂的用量比例为50～300mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
作为优选方案，所述步骤(2)中，传统固相萃取吸附剂与纯有机溶剂用量比例为100～600mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
作为优选方案，所述步骤(3)中，所述真空干燥的条件为：30～90℃和1～24小时。
作为优选方案，所述纯有机溶剂是二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。
作为优选方案，所述传统固相萃取吸附剂是C18、离子交换树脂、改性二氧化硅、三氧化二铝或PSA中的一种。
作为优选方案，所述固相萃取柱是径向尺寸为1.0～2.5cm的注射器外筒。
本发明进一步提供了喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的使用方法，包括：
(1)将固相萃取柱保持竖直固定在架子上，在其底部出口端的下方放置容器，用于接收分离样品；
(2)将水和乙腈的混合液体注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现固相萃取柱的活化；
(3)将样品提取液注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现样品基质的吸附与截留。
发明原理描述：
本发明采用共价有机框架材料(COFs)作为通过型固相萃取填料，用于食品样品中喹诺酮类药物残留的净化处理。该填料对于食品样品中的干扰基质具有较强的强吸附能力，而喹诺酮类药物残留则可完全通过，达到净化的目的，收集通过的净化试液可直接用于仪器的分析。本发明的通过型固相萃取小柱可代替传统C18等固相萃取柱，解决了前处理复杂、繁琐、回收率低的问题。本发明制备的通过型固相萃取柱，在喹诺酮类药物测定过程中，相比其他固相萃取填料如C18，具有消除基质干扰效应更彻底、提高检测灵敏度的优势。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明使用了特定制备技术获得的螺旋状COFs复合材料，能够高效吸附截留食品样品中的油脂、糖分与色素等复杂基质，进而降低基质效应对喹诺酮类药物定性与定量的影响。
2、本发明采用两段式填料布置，传统固相萃取吸附剂在前，螺旋状COFs复合材料在后；该布置方式能够在传统吸附剂吸附截留食品样品中油脂、糖分与色素等复杂基质的基础上实现样品基质的进一步净化。
3、本发明所制备的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱，具有制备工艺简单、对食品杂质截留能力强、净化效果好等优点。
4、本发明所制备的通过型固相萃取柱，相比其他固相萃取填料如C18，对食品基质吸附容量更大，对喹诺酮类药物几乎不吸附，可以显著降低质谱检测过程中的基质干扰效应。可有效提改善质谱检测响应信号，使目标物的色谱峰的峰形更加对称、尖锐，背景基线更低更平，从而有效提高灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例一的用螺旋状COFs填料净化的食品中喹诺酮类药物残留的LC-MS/MS图谱。
图2为本发明实施例一的未用螺旋状COFs填料净化的食品中喹诺酮类药物残留的LC-MS/MS图谱。
图3为喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的使用示意图。
图中附图标记：1样品基质；2喹诺酮类药物；3筛板；4传统吸附填料；5螺旋状COFs吸附填料。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的内容做进一步说明，使本发明的优势和有益效果更加突出，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
1、本发明提供的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法，包括以下步骤：
(1)将螺旋状COFs复合材料与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀；将预处理后的材料填充至聚丙烯材质的固相萃取柱中，两端分别用筛板封堵；
所述固相萃取柱是径向尺寸为1.0～2.5cm的注射器外筒。螺旋状COFs复合材料与纯有机溶剂的用量比例为50～300mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
(2)将传统固相萃取吸附剂与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀后；将预处理后的材料继续填充至步骤(1)中固相萃取柱中，端部用筛板封堵后作为进样端；
传统固相萃取吸附剂与纯有机溶剂用量比例为100～600mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
(3)用纯有机溶剂上柱清洗后，以惰性气体吹扫除去残留有机溶剂后，30～90℃真空干燥1～24小时，制得喹诺酮类药物通过型固相萃取柱；
所述螺旋状COFs复合材料通过以下步骤制备得到：
(1.1)按0.4mmol∶1.2mmol∶8mL∶6mL的比例取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯、四乙烯五胺、1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环，加入聚四氟乙烯厚壁耐压瓶中，以聚四氟乙烯螺旋塞密封，超声分散20min；
(1.2)将聚四氟乙烯厚壁耐压瓶转移至微波反应器中，设定升温程序为：0→6h，40→80℃；6→8h，80→90℃，并保持16h；24h→30h，90→60℃；30h→36h，60→100℃，并保持12h；48h→54h，100→60℃；54h→60h，60→120℃，并保持12h；以此升温程序进行加热反应；
此处表述是指程序升温的具体方法，不代表不同的温度或时间区间，而是指升温程序设置的具体参数。比如0→6h，40→80℃是指在反应开始的6个小时内，反应温度由40度升至80度；6→8h，80→90℃，并保持16h是指反应的第6个小时至8小时的两小时内反应温度由80度升至90度，并保持该温度继续反应16小时。
(1.3)反应完成后，自然冷却至室温；真空抽滤收集滤渣，使用纯有机溶剂淋洗后，在60℃真空干燥12h，制得无限有序生长的螺旋状COFs复合材料。
经测试，螺旋状COFs复合材料的螺旋环内径约400nm，螺旋环外径约为1500nm，其形貌规则、螺旋环间距均一。该材料的特殊构型可以实现对食品样品中复杂基质的高效截留吸附，降低基质效应。
所述纯有机溶剂是二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。所述传统固相萃取吸附剂是C18、离子交换树脂、改性二氧化硅、三氧化二铝或PSA中的一种。螺旋状COFs复合材料与传统固相萃取吸附剂的质量比为1:2～1:10。
2、本发明所用螺旋状COFs复合材料通过以下步骤制备得到：
(1.1)按0.4mmol∶1.2mmol∶8mL∶6mL的比例取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯、四乙烯五胺、1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环，加入聚四氟乙烯厚壁耐压瓶中，以聚四氟乙烯螺旋塞密封，超声分散20min；
(1.2)将聚四氟乙烯厚壁耐压瓶转移至微波反应器中，设定升温程序为：0→6h，40→80℃；6→8h，80→90℃，并保持16h；24h→30h，90→60℃；30h→36h，60→100℃，并保持12h；48h→54h，100→60℃；54h→60h，60→120℃，并保持12h；以此升温程序进行加热反应；
(1.3)反应完成后，自然冷却至室温；真空抽滤收集滤渣，使用纯有机溶剂淋洗后，在60℃真空干燥12h，制得无限有序生长的螺旋状COFs复合材料。
3、本发明所述喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的使用方法，包括：
(1)将固相萃取柱保持竖直，固定在架子上，其底部出口端下方放置用于接收分离样品的容器；
(2)将水和乙腈的混合液体注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现固相萃取柱的活化；
(3)将样品提取液注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现样品基质的吸附与截留。
4、喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的性能评价方法示例：
(1)先后用5mL水和乙腈对喹诺酮类药物通过型固相萃取柱进行活化，之后将5mL经酸化乙腈提取的西红柿样品提取液上样，流速为1.0mL/min，流出液过0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜，采用超快速液相色谱-串联质谱仪进行分析。
(2)先后用5mL水和乙腈对喹诺酮类药物通过型固相萃取柱进行活化，之后将5mL经酸化乙腈提取的猪肉样品提取液上样，流速为1.0mL/min，流出液过0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜，采用超快速液相色谱-串联质谱仪进行分析。
5、实施例数据：
实施例1～8原料物质、原料配方及制备条件均按前面所述内容完成，对于其中部分可变参数或可选项的具体应用可见表1。
表1：本发明实施例1～8原料组分及制备的部分参数
Figure BDA0003134881900000061
6、应用示例：
下面的应用示例，是利用实施例2中制备获得的通过型固相萃取柱，对猪肉中17种喹诺酮类药物与西红柿中17种喹诺酮类药物进行分离净化。
(1)分别准确称取一定量的恩诺沙星、环丙沙星、氧氟沙星、培氟沙星、诺氟沙星、洛美沙星、氟甲喹、恶喹酸、马波沙星、沙拉沙星、达氟沙星、双氟沙星、氟罗沙星、西诺沙星、伊诺沙星、萘啶酸与奥比沙星标准物质至5.0mL容量瓶中，用乙腈溶解并定容至刻度，得到混合标准应用液，其中恩诺沙星、氧氟沙星、洛美沙星、氟甲喹、恶喹酸、马波沙星、达氟沙星、双氟沙星、氟罗沙星、西诺沙星、伊诺沙星、萘啶酸与奥比沙星的浓度为1.0mg/L；环丙沙星、培氟沙星、诺氟沙星与沙拉沙星的浓度为5.0mg/L。
(2)称取一组均质后的空白基质样品各2.0g，向其中分别添加17种喹诺酮混合标准应用液，配制不同浓度的基质加标系列工作溶液，其中：恩诺沙星、氧氟沙星、洛美沙星、氟甲喹、恶喹酸、马波沙星、达氟沙星、双氟沙星、氟罗沙星、西诺沙星、伊诺沙星、萘啶酸与奥比沙星的浓度为0.2-20μg/kg；环丙沙星、培氟沙星、诺氟沙星与沙拉沙星的浓度为1.0-100μg/kg。
(3)样品经酸化乙腈(0.1％，V/V)提取，移取5mL提取液上样，流速为1.0mL/min，流出液过0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜，采用超快速液相色谱-串联质谱仪进行分析，结果如图1所示。结果表明：采用本发明制备的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱，其对上述喹诺酮类药物具有较强的分离净化能力，猪肉中17种喹诺酮类药物与西红柿中17种喹诺酮类药物的加标回收率分别为82.3％～112％与90.1％～116％；与传统的PSA固相萃取柱相比较，其对西红柿中17种喹诺酮类药物的加标回收率较好(76.3％～90.2％)，然而其对猪肉中17种喹诺酮类药物的加标回收率为50.2％～71.6％。由对比结果可知，本发明所制备的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱是有效分离净化食品中喹诺酮类药物残留的潜在固相萃取柱。
(4)色谱条件：
色谱柱：Shim-pack XR-ODS II(150mm×2.0mm i.d.,2.2μm)；流动相：A相：水相(0.1％甲酸的水溶液)；B相：乙腈。梯度洗脱程序：0→2.00min，10→60.0％B；2.00→5.00min，60→90.0％B；5.00→7.50min，90.0％B；7.50→8.00min，90.0→10％B；8.00→10.00min，10％B；流速：0.3mL/mim；进样量2.0μL。
(5)质谱条件：
离子源：电喷雾离子源；扫描方式：正离子扫描；定量检测方式：多反应监测模式(MRM)；电喷雾电压(IS)：5500V(正离子模式)；雾化气压力(GS1)：50.0psi；辅助气流速(GS2)：50.0psi；气帘气压力(CUR)：40.0psi；碰撞气(CAD)：7.0psi；离子源温度(TEM)：500℃；扫描时间：30ms；碰撞室出口电压(CXP)：11.0V；碰撞室入口电压(EP)：10.0V；定性离子对、定量离子对、碰撞气能量(CE)及去簇电压(DP)见表2。
表2目标物的定性定量离子对及锥孔电压、碰撞能量、离子扫描模式
Figure BDA0003134881900000081
注：*定量离子。
本发明所述喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备工艺简单，成本低廉。通过实验证明：该发明得到的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱分布均匀，性质稳定；对蔬菜及肉制品中残留的痕量喹诺酮类药物具有良好的净化作用。通过对实际样品的检测对喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的性能进行评价。采用不同比例的甲醇-水溶液对喹诺酮类药物残留通过型固相萃取柱进行清洗。结果表明：本发明所制得喹诺酮类药物通过型固相萃取柱可有效降低基质抑制效应对目标分析物定性与定量的影响，喹诺酮类药物残留通过型固相萃取柱在使用10次之后，对样品中的复杂基质仍然具有较好的截留能力，喹诺酮类药物的回收率大于90.2％，而传统的SPE小柱对于喹诺酮类药物的回收率仅仅70％甚至更低。

Claims (9)

1.一种喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将螺旋状COFs复合材料与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀；将预处理后的材料填充至聚丙烯材质的固相萃取柱中，两端分别用筛板封堵；
(2)将传统固相萃取吸附剂与适量纯有机溶剂混合，超声处理至分散均匀后；将预处理后的材料继续填充至步骤(1)中固相萃取柱中，端部用筛板封堵后作为进样端；
(3)用纯有机溶剂上柱清洗后，以惰性气体吹扫除去残留有机溶剂后真空干燥，制得喹诺酮类药物通过型固相萃取柱；
所述螺旋状COFs复合材料通过以下步骤制备得到：
(1.1)按0.4mmol∶1.2mmol∶8mL∶6mL的比例取1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯、四乙烯五胺、1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环，加入聚四氟乙烯厚壁耐压瓶中，以聚四氟乙烯螺旋塞密封，超声分散20min；
(1.2)将聚四氟乙烯厚壁耐压瓶转移至微波反应器中，设定升温程序为：0→6h，40→80℃；6→8h，80→90℃，并保持16h；24h→30h，90→60℃；30h→36h，60→100℃，并保持12h；48h→54h，100→60℃；54h→60h，60→120℃，并保持12h；以此升温程序进行加热反应；
(1.3)反应完成后，自然冷却至室温；真空抽滤收集滤渣，使用纯有机溶剂淋洗后，在60℃真空干燥12h，制得无限有序生长的螺旋状COFs复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述螺旋状COFs复合材料与传统固相萃取吸附剂的质量比为1:2～1:10。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，螺旋状COFs复合材料与纯有机溶剂的用量比例为50～300mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，传统固相萃取吸附剂与纯有机溶剂用量比例为100～600mg∶5～20mL，振摇10min后超声处理5～30min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述真空干燥的条件为：30～90℃和1～24小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纯有机溶剂是二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述传统固相萃取吸附剂是C18、离子交换树脂、改性二氧化硅、三氧化二铝或PSA中的任意一种。
8.根据权利要求1至7任意一项中所述的制备方法，其特征在于，所述固相萃取柱是径向尺寸为1.0～2.5cm的注射器外筒。
9.权利要求1至7任意一项中所述制备方法获得的喹诺酮类药物通过型固相萃取柱的使用方法，其特征在于，包括：
(1)将固相萃取柱保持竖直固定在架子上，在其底部出口端的下方放置容器，用于接收分离样品；
(2)将水和乙腈的混合液体注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现固相萃取柱的活化；
(3)将样品提取液注入固相萃取柱的进样端，依次流经传统固相萃取吸附剂和螺旋状COFs复合材料，实现样品基质的吸附与截留。
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