生物樣品預(yù)處理新技術(shù)
2.2.3.1 液-液萃取新技術(shù)
傳統(tǒng)的液-液萃取技術(shù)存在消耗大量有機(jī)溶劑、操作復(fù)雜、兩相分離不完全、易發(fā)生乳化、不適于提取強(qiáng)極性或多電荷藥物、難以實現(xiàn)自動化等缺點。近年來,各種新型的液-液提取技術(shù)不斷出現(xiàn),克服了一些傳統(tǒng)液-液萃取技術(shù)的缺點,使液-液萃取技術(shù)在體內(nèi)藥物分析中的應(yīng)用不斷增加。下面簡單介紹幾種液-液萃取新技術(shù)。
1.Extrelut NT液-液萃取
傳統(tǒng)液-液萃取過程中一般需通過劇烈振搖使互不相溶的兩相充分接觸來提高萃取率,但此操作易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。為了減少乳化現(xiàn)象,20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了一種在多孔性硅藻土上進(jìn)行的液-液萃取(Extrelut NT液-液萃取)。Extrelut NT是一種經(jīng)過特殊處理的萃取用硅藻土填料,該填料具有很大的孔體積,且化學(xué)惰性,能吸附水相溶液。水溶液樣品上樣到Extrelut NT柱上后,水相溶液(含待測組分)以一層薄薄的液膜分布在大孔硅藻土填料表面。隨后,利用和水不互溶的有機(jī)溶劑如乙醚、乙酸乙酯或三氯甲烷等進(jìn)行洗脫。所有的脂溶性待測成分從水溶液中提取出來進(jìn)入有機(jī)相,而水相則保留在填料表面。流出的洗脫液僅為有機(jī)溶劑,可以直接或蒸干后用于下一步的分析。萃取過程如圖2-7所示。
圖2-7 Extrelut NT液-液萃取過程
該方法利用硅藻土的大表面積分散水相溶液,使有機(jī)相不經(jīng)過劇烈振搖即能與水相充分接觸,從而有效地消除乳化和兩相分離不完全的現(xiàn)象。硅藻土具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的物理性能,pH應(yīng)用范圍廣(pH1~13),通過改變水相的pH可分離不同性質(zhì)的樣品。在理想條件下,酸性、中性、堿性的樣品都可以用這種原理分離。除此之外,該法還具有前處理簡單(硅藻土不需活化)、重現(xiàn)性良好、溶劑用量少、可同時處理多個樣品等特點,是一種快速經(jīng)濟(jì)的液-液萃取方法。現(xiàn)已有商品化的Extrelut NT液-液萃取裝置(如圖2-8)。
圖2-8 Extrelut NT液-液萃取裝置
2.均相液-液萃取
均相液-液萃取法(homogeneous liquidliquid extraction,HLLE)是一種利用相轉(zhuǎn)變分離現(xiàn)象使原本呈均相的混合溶液(通常由水和與水相混溶的有機(jī)溶劑組成)分層,并同時將待測成分提取至有機(jī)溶劑層的新型液-液提取法。在均相混合溶液中,水相與有機(jī)相之間沒有界面,接觸面積無限大,不需經(jīng)過劇烈的物理振蕩即可獲得高的提取率,且重復(fù)性良好。特別適合于親水性強(qiáng)的藥物的液-液提取。
HLLE根據(jù)分層原理的不同可分為:鹽析輔助均相液-液萃取(salting-out homogeneous liquid-liquid extraction,SHLLE)、分散液-液微萃取法(dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME)和零下低溫液-液萃取(subzero-temperature liquid-liquid extraction,STLLE)。其中SHLLE為最重要的HLLE法之一,在體內(nèi)藥物分析中日益受到重視。其原理是加入足夠量的無機(jī)鹽試劑后,均相混合溶液中兩相的互溶能力降低而出現(xiàn)分離。鹽析試劑的選擇是SHLLE法的重要條件,選擇原則是:①所選鹽析試劑必須難溶于與水相混溶的有機(jī)溶劑(提取溶劑);例如鹵化鋰可溶于丙酮,加入鹵化鋰后,丙酮-水的均相溶液不會分層。②所選鹽析試劑在水中的溶解度應(yīng)盡可能大,以使鹽析作用最大化。不同鹽的鹽析作用大小順序為:MgCl2≈MgSO4>(NH4)2 SO4≈NaCl>Na2 SO4≈KCl>NH4 Cl>K2 SO4。③鹽的濃度與均相混合溶液的分離程度密切相關(guān),低濃度的鹽只能起到沉淀蛋白的作用,只有高濃度的鹽(一般應(yīng)≥1mol·L-1)才可以使均相混合溶液分層。高濃度的鹽對后續(xù)的分析方法有一定的影響,如可能會引入對質(zhì)譜儀有害的鹽和水分。用質(zhì)譜友好型易揮發(fā)鹽(如乙酸銨和甲酸銨)代替難揮發(fā)無機(jī)鹽(氯化鈉、氯化鎂等)可改善這個問題。與水相混溶的極性有機(jī)溶劑均可作為SHLLE的提取溶劑,如乙腈、異丙醇、甲醇、乙醇、丙酮和二甲亞砜等。其中乙腈為最常用的提取有機(jī)溶劑。
與傳統(tǒng)的LLE不同,HLLE可選用與后續(xù)分析系統(tǒng)相適應(yīng)的提取溶劑(如乙腈、甲醇),只要靈敏度符合要求,就可以省去溶劑吹干的步驟,簡化前處理步驟,提高前處理效率,使高通量分析成為可能。
3.液-液微萃取
液-液微萃取(liquid-liquid microextraction,LLME)是液-液萃取的小型化技術(shù),目的是大量減少有機(jī)溶劑的用量并簡化操作步驟。該法的設(shè)計理念是將有機(jī)相制成微滴,增大與水相的接觸面積,快速達(dá)到萃取平衡并提高萃取效率。形成微滴的有機(jī)溶劑用量一般為幾到幾十微升,且可直接進(jìn)樣分析?,F(xiàn)有的液-液微萃取方法包括單滴微萃取(single-drop microextraction,SDME),中空纖維液體固相微萃取(hollow fiber liquid phase microextraction,HF-LPME)和分散液-液固相微萃取(dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME)。SDME可以進(jìn)一步分為直接浸入單滴微萃取(direct immersion single-drop microextraction,DI-SDME)、頂空單滴微萃取(headspace single-drop microextraction,HS-SDME)、液-液-液微萃取(liquid–liquid–liquid microextraction,LLLME)等靜態(tài)萃取技術(shù)和連續(xù)流微萃取(continuous-flow microextraction,CFME)等動態(tài)萃取技術(shù)。各方法的萃取原理見圖2-9。其中HF-LPME在體內(nèi)藥物分析中的應(yīng)用較廣泛。HF-LPME屬于一種膜液相技術(shù),能富集100倍以上的待測成分,適用于各種極性的有機(jī)或無機(jī)化合物,溶劑消耗量少,樣品凈化效率高,且易于自動化。DLLME的主要優(yōu)點是操作簡單,快速,成本低,回收率高,環(huán)境污染小。然而,這種技術(shù)中使用的提取溶劑種類有限,限制了該技術(shù)的應(yīng)用。
圖2-9 各種液-液微萃取技術(shù)的原理示意圖
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