CN1330399C - 基于纳米纤维的固相微萃取器 - Google Patents

Abstract

基于纳米纤维的固相微萃取器涉及一种利用固体吸附剂来富集、萃取样品，进行样品预处理以及进样的装置，该装置包括注射器(1)、圆锥形萃取管(2)、纳米纤维过滤介质(3)；注射器(1)的前端与圆锥形萃取管(2)的后端开口可以紧密相配合和方便的分开，在圆锥形萃取管(2)内填充有纳米纤维过滤介质(3)，圆锥形萃取管(2)的前端有一个小孔。在圆锥形萃取管(2)的前端还设有进样针头(4)，该进样针头(4)的后端开口可以与圆锥形萃取管(2)的前端紧密相配合和方便的分开。本发明的进样针可将洗脱液直接注入各种分析仪器的进样口进行分析，具有处理样品时间短、所用溶剂量少、应用范围广的特点。

Description

基于纳米纤维的固相微萃取器

技术领域

本发明涉及一种利用固体吸附剂来富集、萃取样品，进行样品预处理以及进样的装置，尤其是一种应用于医药生物复杂样品、环境样品、毒物及污染物的微量、痕量样品的快速富集、纯化前处理的进样装置。

背景技术

现代分析技术向着快捷、微量、痕量、多组分、高选择性方向发展，各种新形精密仪器层出不穷，对样品前处理过程也提出了越来越高的要求。然而，分析操作时间的60％甚至更多是用在样品的前处理上，试验误差也大多来自样品前处理过程。固相萃取(SPE)是一种有效的微量或痕量物质分离净化手段，目前的商品萃取柱大多数采用液相色谱中的颗粒状填料(约在30～60μm)，柱体材料多为塑料(通常为聚丙烯)、玻璃及不锈钢，两端均有多孔滤片、内装填料总重0.1～1g。使用柱形固相萃取装置时，一般经活化、样品的吸附萃取、洗脱等步骤将待测物洗脱并收集在最小体积(数毫升)的有机溶剂中，再用氮气吹脱浓缩至更小体积供分析。相对于传统溶液萃取方法，SPE有机溶剂用量有所减少。随后在SPE基础上又发展出固相微萃取(SPME)技术，SPME技术不用或者用很少量的有机溶剂，可以有效地避免环境污染问题。其核心部件是一根纤维状萃取头(长度1-2cm，直径100μm左右)，SPME的原理是萃取头插入气体或液体样品中时，待分析物在萃取头表面涂层和样品之间达到吸附或分配平衡时，涂层中的分析物吸附量与样品中分析物浓度线性相关，可以进行定量分析。该技术属非完全萃取，样品富集容量有限，对萃取的时间、温度、纤维涂层的位置等条件要严格的控制。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于纳米纤维的固相微萃取器，它可以克服现有技术中所存在的吸附剂单一、富集效率低、处理时间长、应用范围有限、仍需相当体积有机溶剂、需吹干溶剂步骤等缺点，而且成本较低。

技术方案：本发明的微萃取器包括注射器、圆锥形萃取管、纳米纤维过滤介质；注射器的前端与圆锥形萃取管的后端开口可以紧密相配合和方便的分开，在圆锥形萃取管内填充有纳米纤维过滤介质，圆锥形萃取管的前端有一个小孔。在圆锥形萃取管的前端还设有进样针头，该进样针头的后端开口可以与圆锥形萃取管的前端紧密相配合和方便的分开。

纳米纤维过滤介质为有机、无机或有机与无机材料混杂的纳米纤维，以及上述几类纳米纤维为载体的特定官能团化学修饰的功能纳米纤维。纳米纤维直径为10-1000nm，纤维表面为平滑或多孔的。

圆锥形过滤管体积为10μl-1ml。

有机纳米纤维的材料为聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚醋酸乙烯及其衍生物中的一种；无机的纳米纤维的材料为二氧化硅、二氧化钛、碳中的一种；天然的聚合物为多糖、多肽、纤维素、聚乳酸、干酪素及其衍生物中的一种。纳米纤维上涂渍或键合各种常用的色谱固定相，或生物活性物质。

由于不同类形聚合物的化学结构和某些被萃取物质的结构相似，基于相似相溶原理萃取，或由于修饰的特殊功能基团与样品分子间特异性作用，可以取得有选择性的萃取效果。

有益效果：由于纳米纤维的比表面积巨大，只使用微量的吸附剂，吸附萃取效率却可以大大提高，而柱压不高。本设计的固相微萃取器不需滤板或滤片，依靠锥形萃取管的锥尖可支持团结起来的纤维，使用注射器加压，可快速进行样品的过柱、洗涤和洗脱，操作简便易行。与固相萃取SPE相比，使用的溶剂少，基本可以省去有机溶剂挥干的过程，有效避免环境污染；与现有的SPME相比，可实现样品全部萃取，萃取容量大，不需萃取平衡时间，不须苛刻地控制萃取和解析条件。本预处理器具有富集效率高，净化作用强，处理样品时间短，应用范围广等特点。

附图说明

图1是本发明固相微萃取预处理器的结构示意图。

以上的图中有：注射器1、锥形过滤管2、纳米纤维过滤介质3、进样针头4。

具体实施方式

本发明的基于纳米纤维的固相微萃取预处理器包括注射器1、圆锥形萃取管2、纳米纤维过滤介质3；注射器1的前端与圆锥形萃取管2的后端开口可以紧密相配合和方便的分开，在圆锥形萃取管2内填充有纳米纤维过滤介质3，圆锥形萃取管2的前端有一个小孔。在圆锥形萃取管2的前端还设有进样针头4，该进样针头4的后端开口可以与圆锥形萃取管2的前端紧密相配合和方便的分开。

注射器1由玻璃或聚乙烯、聚丙稀等塑料或其它无毒、耐腐蚀、强度好的材料制成，标有溶积刻度，规格：25μl-5ml。

圆锥形萃取管2由聚乙烯、聚丙稀等塑料或其它无毒、耐腐蚀、强度好的材料制成。有10μl-1ml不同规格，进口端能与注射器1的出口端紧密配合。

纳米纤维过滤介质3(萃取介质)为有机、无机或有机与无机材料混杂的纳米纤维，以及上述几类纳米纤维为载体的特定官能团化学修饰的功能纳米纤维，直径10-1000nm，纤维表面为平滑或多孔的。萃取介质可以采用一种或二种以上种类混合使用。圆锥形萃取管2内的纳米纤维过滤介质小于100mg。

进样针头4的材料为不锈钢，形状为平头或尖头，针尾部可与圆锥形萃取管尖紧密相配合，也可方便分开。

本装置各部件可容易的分开，因此，除了可以用注射器加压方式上样、洗脱处理样品外，也可以从圆锥形萃取管2的锥尖端抽吸的方式处理样品。

圆锥形过滤管体积为10μl-1ml。

有机纳米纤维的材料为聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚醋酸乙烯及其衍生物中的一种；无机的纳米纤维的材料为二氧化硅、二氧化钛、碳中的一种；天然的聚合物为多糖、多肽、纤维素、聚乳酸、干酪素及其衍生物中的一种。纳米纤维上涂渍或键合各种常用的色谱固定相，或生物活性物质。

应用的实例

1.取装填800-1000nm聚苯乙烯纤维2mg的固相微萃取柱，用注射器吸取10μg/ml曲唑酮(一种抗抑郁药)水溶液(pH7.4磷酸缓冲液配制)200μl，注射过萃取管；再吸取200μlpH7.4磷酸缓冲液注射冲洗过萃取管；吸取50μl甲醇注射洗脱过萃取管；洗脱液注入高效液相色谱仪检测，计算萃取回收率。结果提取回收率达99％。

2.以公认预处理最为复杂的血浆样品进行试验，配制10μg/ml曲唑酮血浆加标样，加等量的pH12的磷酸缓冲液混合，共200μl注射过萃取管，再用pH12的磷酸缓冲液200μl注射冲洗过萃取管，同法50μl甲醇注射洗脱液，洗脱液注入高效液相色谱仪检测，计算萃取回收率，提取回收率大于90％。从分析的结果来看，样品经固相萃取处理，已除去血浆中大量的干扰物，该装置操作简单、快速、方便。

本发明设计的固相微萃取器和进样针，富集效率高，操作简便、快速。可用于医药生物复杂样品、环境样品、毒物及污染物的微量、痕量样品的快速富集、纯化前处理。

Claims (7)

1.一种基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于该微萃取器包括注射器(1)、圆锥形萃取管(2)、纳米纤维过滤介质(3)；注射器(1)的前端与圆锥形萃取管(2)的后端开口可以紧密相配合和方便的分开，在圆锥形萃取管(2)内填充有纳米纤维过滤介质(3)，圆锥形萃取管(2)的前端有一个小孔。

2.根据权利要求1所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于在圆锥形萃取管(2)的前端还设有进样针头(4)，该进样针头(4)的后端开口可以与圆锥形萃取管(2)的前端紧密相配合和方便的分开。

3.根据权利要求1所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于纳米纤维过滤介质(3)为有机、无机或有机与无机材料混杂的纳米纤维，以及上述几类纳米纤维为载体的特定官能团化学修饰的功能纳米纤维，或天然的聚合物。

4.根据权利要求3所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于纳米纤维直径为10-1000nm，纤维表面为平滑或多孔的。

5.根据权利要求1所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于圆锥形过滤管(2)体积为10μl-1ml。

6.根据权利要求3所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于所述的有机纳米纤维的材料为聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚醋酸乙烯及其衍生物中的一种；无机的纳米纤维的材料为二氧化硅、二氧化钛、碳中的一种；天然的聚合物为多糖、多肽、纤维素、聚乳酸、干酪素及其衍生物中的一种。

7.根据权利要求3或6所述的基于纳米纤维的固相微萃取器，其特征在于纳米纤维上涂渍或键合各种常用的色谱固定相，或生物活性物质。