古朵闡述：常用固相萃取吸附劑

  固相萃取技術(shù)經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，吸附劑的種類日見(jiàn)增多，主要類型有：鍵合硅膠吸附劑、石墨碳、離子交換樹(shù)脂、金屬配合物吸附劑、聚合物吸附劑、免疫親和吸附劑、分子嵌入聚合物。

  (1)鍵合硅膠吸附劑

  1979年美國(guó)Waters公司開(kāi)發(fā)了個(gè)固相萃取用的以硅膠為填料的微型針桶式萃取柱。到目前為止，鍵臺(tái)硅膠吸附劑仍然是應(yīng)用為廣泛的固相萃取吸附劑，并且隨著新型液相色譜固定相的開(kāi)發(fā)·其種類不斷增加。

  常用的鍵硅硅膠吸附劑表面積在50—500m2/g之間，孔徑為5-50nm，粒徑大于40μm。一般應(yīng)選擇粒徑小、比表面積大的吸附劑，以獲得好的萃取效果。但要注意若粒徑過(guò)細(xì)，萃取時(shí)阻力增加，萃取速度下降。鍵臺(tái)硅膠是通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑將有機(jī)基團(tuán)鍵合到硅膠表面的，根據(jù)有機(jī)基團(tuán)的性質(zhì)可分為反相型和正相型鍵合硅膠吸附劑。一般有機(jī)基團(tuán)的碳鏈長(zhǎng)，吸附劑含碳量高.則吸附劑的極性小，為反相型吸附劑，如C18、C8、苯基鍵合硅膠;有機(jī)基團(tuán)的碳鏈短，吸附劑古碳量低，則吸附劑的極性大，為正相型吸附劑，如氰基、二醇基、氨基鍵合硅膠。另外，含有磺酸基、三甲基銨丙基等有機(jī)基團(tuán)的固定相可作為離子交換固相萃取的吸附劑使用。常用的鍵臺(tái)硅膠吸附劑及其應(yīng)用范圍見(jiàn)表2-4。鍵合硅膠

  吸附劑在pH 2—7.5是穩(wěn)定的;在pH 7.5以上，硅膠基質(zhì)易于溶解;在pH 2以下，硅醚鏈不穩(wěn)定，有機(jī)基團(tuán)從硅膠基質(zhì)上脫落，萃取能力下降。

  在以上鍵臺(tái)硅膠吸附劑中，C18鍵合硅膠對(duì)大多數(shù)非極性及中等極性的分析物具有好的萃取能力，因此應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)有的商品化吸附劑的種類也很多，常用的商品化C18和C8鍵合硅膠見(jiàn)表2-5。在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇合適的吸附劑。一般含碳量越大，萃取能力越強(qiáng)，但可能對(duì)某些非極性化合物保留過(guò)強(qiáng)。封端處理對(duì)于萃取過(guò)程也有較大影響。所謂封端就是利用三功能團(tuán)硅烷化試劑與硅膠反應(yīng)，以盡量減少硅膠表面殘余的硅醇基，獲得極性小的固定相，好地實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣中非極性組分的萃取。殘留在硅膠表面的硅醇基還會(huì)對(duì)極性較大的組分產(chǎn)生吸附，如通過(guò)氫鍵鍵合的方式吸附醇或胺等物質(zhì)，這種次級(jí)吸附往往對(duì)分析物的固相萃取產(chǎn)生不利影響。經(jīng)封端處理以后，C18鍵合硅膠對(duì)水溶液中的非極性及弱極性分析物萃取加完全，回收率高，而對(duì)極性組分則保留很少，有利于提高萃取的選擇性。但有時(shí)候殘余的硅醇基與極性組分之間的作

  用也有有利的一面。一定數(shù)量硅醇基的存在使Cis鍵臺(tái)硅膠與極性組分之間除了疏水作用外還有偶極-偶極作用、離子相互作用及氫鍵作用，并且使疏水性的鍵合硅膠與極性較大的萃取物之間接觸加緊密，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)這類化臺(tái)物的良好萃取。這種根據(jù)極性化合物特意設(shè)計(jì)的C18鍵合硅膠常常表示為Cl8/OH或PolarC18，這類吸附劑對(duì)分析物的萃取機(jī)理是一種混合作用機(jī)理。

  (2)有機(jī)聚合物吸附劑

  雖然鍵合硅膠吸附劑在固相萃取中應(yīng)用十分廣泛，但也存在自身無(wú)法克服的缺點(diǎn)。如pH使用范圍有限;酸性環(huán)境下有機(jī)鍵合基團(tuán)易于脫落;堿性環(huán)境下硅膠容易水解}硅膠表面活性羥基的吸附作用有時(shí)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響}對(duì)有機(jī)化合物的吸附不完全。

  有機(jī)聚合物吸附劑是另一類常用的固相萃取吸附劑。由于聚合物型吸附劑的純化清洗較為繁瑣，因此商品化的有機(jī)聚臺(tái)物吸附劑相對(duì)于鍵臺(tái)硅腔吸附劑來(lái)說(shuō)，其早期的發(fā)展滯后。但近年來(lái)，隨著有關(guān)有機(jī)聚合物固相萃取的理論及方法的不斷深入，其應(yīng)用日益增多，有機(jī)聚合物的優(yōu)勢(shì)也逐漸顯露。與鍵合硅膠吸附劑相比，有機(jī)聚合物吸附劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿環(huán)境中具有極高的穩(wěn)定性，可以在各種酸度下使用;聚合物表面沒(méi)有活性羥基，消除了由此引起的次級(jí)吸附作用;對(duì)大多數(shù)有機(jī)化臺(tái)物的吸附比鍵臺(tái)硅膠吸附劑加完全，回收率高;被吸附的有機(jī)化臺(tái)物很容易用少量有機(jī)溶劑定量洗脫。常用的有機(jī)聚合物固相萃取吸附劑以苯乙烯一二乙烯苯共聚物及其衍生化產(chǎn)物為主，此外還有聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯二乙烯苯一乙烯基乙苯共聚物和苯乙烯一二乙烯苯一乙烯吡咯烷酮。常用的商品化非極性有機(jī)聚合物吸附劑見(jiàn)表2-6[10]，

  由于苯乙烯一二乙烯苯共聚物的疏水性較強(qiáng)，因而對(duì)于非極性和弱極性化臺(tái)物的萃取效率很高。但吸附劑表面過(guò)強(qiáng)的表面疏水性會(huì)影響其與萃取物的緊密接觸，從而影響萃取效果[14]。因此，有機(jī)聚合物在使用前也需要采用與水混溶的溶劑(如甲醇一乙醇等)處理吸附劑，使其表面潤(rùn)濕，從而與樣品溶液充分接觸。另一種好的處理方式是對(duì)聚合物表面進(jìn)行親水性修飾，即引入適當(dāng)數(shù)量的乙酰基、羥甲基、磺酸基及鄰羧基苯甲?；葮O性基團(tuán)，使該類吸附劑對(duì)有機(jī)化合物尤其是極性化臺(tái)物的萃取。但引入的極性基團(tuán)數(shù)量必須合適，既要保證表面有一定的親水性，從而好地與萃取物緊密接觸，又不能使吸附劑極性太強(qiáng) 而使疏水性下降，影響萃取效果。

  (3)其他類型固相萃取吸附劑

  除了鍵合硅膠和有機(jī)聚合物固相萃取吸附劑外，還可根據(jù)具體分析要求選擇其他類型的吸附劑，如碳基吸附劑、氧化鋁吸附劑和離子交換型吸附劑等。

  早應(yīng)用于固相萃取的碳基吸附劑為活性炭，它的吸附容量很大，但活性炭吸附劑的大缺點(diǎn)是吸附具有不可逆性，導(dǎo)致萃取物很難從固相萃取柱上洗脫，因此，活性炭后來(lái)很少被用作固相萃取吸附劑。近年來(lái)，石墨化炭黑和多孔石墨碳在固相萃取領(lǐng)域的發(fā)展較快。石墨化炭黑是將炭黑加熱到2700—3000℃制成的，對(duì)于極性較大的有機(jī)化合物有很好的萃取效果，但石墨化炭黑的機(jī)械強(qiáng)度較差。多孔石墨碳則克服了這一缺點(diǎn)，它不僅具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，而且由于其具有疏水性作用和電子相互作用多重保留機(jī)理，因此對(duì)非極性和極性等不同性質(zhì)的化合物都具有強(qiáng)的吸附能力。

  除硅膠以外，氧化鋁、硅酸鎂等無(wú)機(jī)填料也常被用作正相型固相萃取吸附劑。這類吸附劑的主要用途是對(duì)分析前的樣品進(jìn)行清洗凈化，特別是對(duì)復(fù)雜樣品的有機(jī)萃取液進(jìn)行凈化，如硅酸鎂吸附劑經(jīng)常被用來(lái)凈化植物和動(dòng)物組織樣品的有機(jī)溶劑萃取液。

  離子交換型吸附劑主要包括強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)陰離子交換樹(shù)脂。這種樹(shù)脂的骨架通常為苯乙烯一二乙烯苯共聚物，硅膠基質(zhì)的離子交換型固相萃取吸附劑也有應(yīng)用。強(qiáng)陽(yáng)離子交換吸附劑的主要官能團(tuán)是磺酸基，強(qiáng)陰離子交換吸附劑的主要官能團(tuán)是季銨鹽。離子交換型吸附劑主要用來(lái)萃取可離子化的有機(jī)物。

  (4)新型固相萃取吸附劑

  當(dāng)前固相萃取吸附劑的開(kāi)發(fā)一方面?zhèn)戎赜跀U(kuò)大吸附劑的適用范圍，即提高固相萃取的通用性。因此，將極性和非極性基團(tuán)、離子交換基團(tuán)或高分子樹(shù)脂混合使用的混合型吸附劑成為目前研究的方向之一。已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有美國(guó)Varian公司的Bond-EluteCertify、IST公司的Isolute-Confirm HAX/HCX、J.T.Baker的Nare等?；旌闲臀絼┠芫C合運(yùn)用氫鍵、極性、非極性以及離子間相互作用等多種作用力，使各種吸附劑在性能上相互補(bǔ)充，適用范圍廣，可用于各種化臺(tái)物的萃取分離。

  周相萃取吸附劑研究的另一個(gè)重要方向是開(kāi)發(fā)建立在分子識(shí)別基礎(chǔ)上的具有高度特異性的選擇型吸附劑，如免疫吸附劑和分子印跡吸附劑。

  免疫萃取吸附劑利用抗體一抗原的相互作用，特異性識(shí)別與自身結(jié)構(gòu)相似的組分，從而與雜質(zhì)分離[15]。其原理是將抗體固定在固相載體材料上制成免疫親和吸附劑，將樣品溶液通過(guò)吸附劑，樣品中的目標(biāo)化臺(tái)物因與吸附劑發(fā)生免疫親和作用而被保留在固相萃取吸附劑上，然后用酸性(pH 2-3)緩沖掖或有機(jī)溶劑作為洗脫劑洗脫固定相，使目標(biāo)化臺(tái)物從抗體上解離，從而使目標(biāo)化臺(tái)物被萃取和凈化。由于這種吸附劑的選擇性極高，而且操作簡(jiǎn)單，萃取、濃縮、分離一步即可完成，因此還特別適用于在線樣品的制備。免疫萃取吸附劑目前的主要問(wèn)題是抗體的種類不多，尤其是小分子化合物的抗體制備技術(shù)難度較大，使制作成本較高，難以得到推廣應(yīng)用。

  分子印跡吸附劑是近年來(lái)出現(xiàn)的另一種新型選擇性萃取劑，它采用非共價(jià)印跡法制備出帶有某一特異識(shí)別單體的聚合物，具有耐高溫、pH適用范圍寬、能從復(fù)雜的生物基質(zhì)中選擇性提取出微量分析物[16]等特點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，近年有人以甲基丙烯酸胺作為識(shí)別單體，制備出一種分子印跡吸附劑，用于血漿中苯妥英的萃取[17];又有人以甲基丙烯酸烯二甲基丙烯酸酯制成分子印跡雜交吸附劑，用于萃取血清中的茶堿[18]。以上兩種吸附劑目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研制階段，市場(chǎng)上尚無(wú)正式商品。但毋庸置疑，這種高度特異性的選擇型吸附劑具有非常廣闊的應(yīng)用前景。模板分子滲漏是分子印跡吸附劑用于固相萃取需要關(guān)注的一個(gè)主要問(wèn)題。即使通過(guò)非常仔細(xì)的溶劑提取，清除聚合物中全部模板分子也十分困難，通常仍有小于5%的模板分子殘余，如果應(yīng)用于痕量物質(zhì)的萃取分析，聚合物中未被清除的模板分子對(duì)測(cè)定將有十分重大的影響。

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