目前,使用in-tube SPME 技術研究的樣品及化合物有:水樣中的氨基甲酸酯類農藥[10 ,11]
、苯基脲類農藥[4]、幾種常見的易揮發芳香烴[14] 、尿樣及血清樣中的β阻滯劑[8] 、尿樣及藥片中的雷尼替丁[61]
、尿樣中的苯異丙胺、脫氧麻黃堿及其衍生物、尿樣中的抗抑郁劑等[49] 。也有人[43] 將in-tube SPME
與電噴霧質譜相結合對三甲基鉛和四甲基鉛的測定作了初步研究。
到目前為止in-tube SPME 技術采用的氣相色譜毛細管的長度大多為60cm ,少數為100cm、20cm 或30cm ,毛細管內徑多為0.25mm 和0.32mm ,固定液涂層厚度大多數為0.25μm ,極少數使用1.0μm 和3.5μm;使用過的涂層種類有:聚二甲基硅氧烷、聚已二醇、聚吡咯及Omegawax 250 等。
3. 其他SPME2HPLC 聯用操作方式
除上述兩種SPME-HPLC 聯用操作方式外,也有少量的其他操作方式。如Saito 等[33 ,34 ] 將in-tubeSPME技術與纖維SPME 技術結合起來,將大約280根直徑為11. 5μm 的聚(對-苯撐-2 ,6 苯并雙惡唑) 細絲纖維插入0.25mm的PEEK細管中,建立了管內纖維SPME 萃取技術(fiber in-tube SPME) 。相對于開管式in-tube SPME技術,該技術由于增大了萃取接觸面而具有很強的富集能力,萃取率可達到50 %。
二、固相微萃取2液相色譜聯用中的萃取涂層材料
固相微萃取-液相色譜聯用分析方法中,萃取的選擇性和富集能力的大小主要取決于涂層材料的性質和厚度。選擇涂層材料的原則仍然是相似相容原理:極性大的分析物應該選擇極性大的涂層材料,極性小的分析物應該選擇極性小的涂層材料。SPME-HPLC 聯用中被富集于萃取纖維上的分析物的解析一般使用溶劑洗脫方式。因此涂層材料不但要對分析物有強的萃取富集能力,而且要能夠經受解析溶劑尤其是強極性溶劑及其流動相的腐蝕和溶解,即在這些溶劑中不發生容脹、溶解或脫落。現有的商品纖維涂層并不能在任何條件下都能滿足這些要求,使用時要格外注意。
聚二甲基硅氧烷(PDMS) 和聚丙烯酸酯(PA) 是最早出現的固相微萃取涂層材料,它們也可以在SPME-HPLC 聯用中獲得應用[4 ,9 ] 。這兩種涂層材料中,聚二甲基硅氧烷( PDMS) 極性較小,多用于非極性化合物如芳香烴和多環芳烴的萃取[2];而聚丙烯酸酯(PA)極性略大,較適合于極性較大的化合物如苯酚類、三嗪類和苯基脲類物質的萃取測定。隨著極性化合物測定的需求和SPME-HPLC聯用技術的發展,許多新型的商品固相微萃取涂層材料如聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 、聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB)、聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 以及聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 等相繼出現, 它們均可以在特定的合適條件下用于SPME-HPLC聯用體系。在以上幾種萃取纖維中,聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 適用于極性較小的芳烴的萃取,聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB) 和聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 適用于極性較大的醇類化合物的萃取,而聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 則適用于極性大的離子性化合物如表面活性劑的萃取測定。
雖然以上商品固相微萃取纖維可以在一定條件下在PME-HPLC聯用體系中應用,但是它們中的某些涂層在有機相比例較大的極性強的溶劑中仍然不是特別穩定,存在涂層溶脹、溶解或脫落,好多纖維在使用幾十次后就不能再使用了。因此近幾年人們在如何提高萃取涂層的極性、穩定耐用性等方面作了較多的研究。從與液相色譜聯用的固相微萃取纖維涂層制作的方法來說,值得特別提及的是溶膠-凝膠(sol-gel) 涂層制作技術和電鍍涂層制作技術。
溶膠-凝膠( sol-gel) 涂層制作技術
溶膠-凝膠(sol-gel)技術制備簡單、操作方便,能在溫和的條件下使無機介質表面有機化,在材料合成和表面修飾方面具有獨特的優越性,已經廣泛用于毛細管氣相色譜和毛細管電泳中毛細管內壁的修飾。溶膠-凝膠涂層技術,主要是利用含羥基的甲基聚硅氧烷預聚物作為基本骨架,由預聚物、涂層主成分、催化劑、溶劑和鈍化劑組成的溶膠-凝膠溶液,于酸性或堿性條件下經過水解和濃縮,形成凝膠,再經老化、縮聚、交聯,形成網狀高分子結構,即可簡便快速地在石英纖維表面上修飾需要的化學結構。該方法的特點是制作成本低而且快速;制作過程簡單且易于控制,可根據分析需要合理控制、選擇和改變萃取的選擇性和靈敏度;涂層表面在分子水平上具有同一性,呈多孔結構,顯著提高了涂層的表面積,使纖維有較大的萃取容量,在萃取容量不減少的情況下,涂層厚度可以適當降低,這樣就可以加速試樣在固定相中的擴散速度,使萃取平衡時間縮短[12]
;另外溶膠-凝膠方法制作的涂層纖維中有機相(即固定相) 與無機相(石英纖維)
之間通過化學鍵鍵合,故得到的纖維有熱穩定性好、耐溶劑沖洗及使用壽命長等優點。如用溶膠-凝膠技術制作的PDMS 涂層可以耐320
℃的高溫,而目前商用涂層在250 ℃就開始流失。Gbatu 等人[13 ]
以三甲氧基甲基硅烷為前體和封端試劑,以正辛基三甲氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠法制得了固相微萃取纖維,該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩定地使用,也可在較強的酸性(pH = 0.3) 和堿性(pH = 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。
2. 電鍍涂層制作技術
一般商品固相微萃取纖維的基體材料為石英纖維,所以在使用中易于折斷損壞,纖維的使用壽命極其有限。金屬基固相微萃取纖維的出現可在一定程度上克服此缺點,當使用金屬基固相微萃取纖維時,涂層的制作可以采用電鍍制作技術來完成。所謂電鍍涂層制作技術是指利用電化學的方法使有關的單體在金屬纖維表面發生電化學聚合反應,從而在其表面形成對特定化合物具有萃取能力的聚合物涂層。如Wu
和Pawliszyn 等人[14 ] 通過電化學方法將吡咯(PPY)
和N2苯基吡咯(PPPY)分別聚合在金屬絲上,并用此纖維萃取了多種化合物。結果表明,PPY和PPPY對極性化合物、芳香族化合物、堿性和陰離子化合物有較高的選擇性,并且由于它們的多功能特征,可以通過引入不同的功能團和改變涂層的厚度,使纖維對不同種類的化合物具有不同的選擇性和靈敏度。Wu
和Pawliszyn
等人[15]還研究了電化學聚合涂層纖維對常見無機陰離子的萃取性能。由于該聚吡咯導電聚合物為主體帶正電荷的陽離子,故該纖維對一些常見的無機陰離子如Cl
- 、F- 、Br - 、NO3- 、PO42 - 、SO42 - 、SeO42 - 、SeO32 -
具有良好的萃取性能,它們將此固相微萃取方法與離子色譜-電導檢測相結合,建立了測定這些陰離子的方法。Wu 和Pawliszyn 等人[16 ]
還使用電化學方法將聚吡咯電鍍到一段長60 cm、內徑0.25 mm
的石英毛細管內,并將此段毛細管與六通閥、液相色譜-電噴霧質譜結合構成in-tube SPME- HPLC分析體系。他們用此體系成功地萃取測定了4
種有機砷化合物,與其他商品毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對這4種有機砷化合物的萃取更加有效,該方法的測定靈敏度更高。另外,Wu
和Pawliszyn 等人[17 ]
最近將制得的聚吡咯涂層鉑絲纖維與一極性可以反轉的電源相連,構成一新穎的電化學固相微萃取器。該萃取纖維在一種電位極性下,聚吡咯涂層帶正電荷,此時纖維可很容易地萃取以陰離子狀態存在的物質。萃取完成后,將萃取纖維插入充滿解析溶劑的解析室,并調節電化學萃取器的電位,使其電位極性發生逆轉。此時聚吡咯涂層變為中性,對陰離子的靜電吸引力消失,這種條件極有利于萃取在纖維上的分析物的洗脫。他們將此體系與LC-MS相連,研究測定一甲基砷、高氯酸根和多巴胺等物質,結果令人滿意。
其他類型涂層纖維的研究也有報道。Pawliszyn等人[18 ] 將PDMS 涂層用液體離子交換劑2-乙基-2-乙基磷酸(HDEHP)改性,產生具有離子交換功能的微萃取纖維,他們用該纖維萃取光度法檢測測定了水溶液中的Bi ( Ⅲ) 離子。后來該小組還開發了一種Nafion 全氟化樹脂涂層,可以從液相中萃取極性化合物[19 ] 。Koster 等人[20 ] 最近研制了針對藥物克侖特羅的分子印跡聚合物固相微萃取纖維。他們的研究結果表明:如果從水溶液中直接萃取目標化合物,與作為對照的非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物未表現出選擇性;如果從合適的有機溶劑如乙腈中萃取目標化合物,與非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物則表現出了非常明顯的選擇性,此時分子印跡聚合物涂層和非分子印跡聚合物涂層對目標化合物的萃取率分別為75和5%。雖然關于分子印跡聚合物固相微萃取纖維的研究工作還很少,但從這篇文獻的結果和以往分子印跡聚合物在固相萃取中應用的情況來看,分子印跡聚合物在固相微萃取中的應用還具有相當的潛力。Boyd2Boland和Pawliszyn
等人[21]還嘗試了β2環糊精涂層萃取纖維對環境水樣及污泥提取液中烷基乙氧酸鹽表面活性劑的萃取情況。Mullett 和Pawliszyn
等人[22
]最近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們首先用粘結劑將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠固定在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取生物體液中的小分子目標分析物,而其中的蛋白質等大分子既不能被萃取,也不會在萃取纖維表面發生變性而堵塞萃取纖維表面的微孔,因而該纖維對于生物體液的測定具有很好的優越性。他們使用該萃取纖維,并與HPLC-UV
結合,直接萃取并測定了人尿樣中的5 種藥物,該方法快速簡便,靈敏度也令人滿意。
三、SPME-HPLC 聯用技術的應用
SPME-HPLC 聯用技術自1995年出現以來,引起了分析工作者的重視,并在理論、操作方式、纖維涂層及其應用等方面取得了很大的進展。下面我們以不同的樣品基體如環境、生物等為類別,對SPME-HPLC