固相萃取技术（SPE仪器装置）

发布时间：2015-03-26

固相萃取技术（SPE仪器装置）
固相萃取技术（SPE仪器装置）4.2无机固相萃取材料
主要官能团：非键合的活性硅土（Unbonded, activated silica）；主要作用力是极性，**作用力是阴离子交换。
     SI被人们认为是*强的极性填料。未键合的活性硅具有酸性。硅胶的这种特性使得其可以吸附空气中的水分，因此必须注意在使用前需确保其干燥。由于SI的高极性，在使用SI填料进行极性吸附时一定不能使用极性溶剂处理SI柱。如果需要在SPE柱预处理时使用极性溶剂，则应该改用2OH或NH2填料。
      在分离结构相似的化合物时，SI是理想的填料。将目标化合物溶在非极性溶剂中，然后通过增加THF或乙酸乙酯来逐渐增加溶剂的极性将机构相近的化合物分开。
弗罗里硅藻土
      弗罗里硅藻土是极性吸附剂。适用于从非极性的基液中萃取极性化合物（如胺类、羟基类及含杂原子或杂环化合物）。
氧化铝
结构：Al2O3
      酸性氧化铝（Al-A）的pH约为5，具有很高的活性。酸性氧化铝可以通过铝金属的中心与化合物羟基的氢形成氢键将化合物吸附。或通过离子交换将带有负电荷的化合物吸附。可以通过控制氧化铝表面的pH来控制其吸附作用。用酸洗氧化铝可以使得其吸附碱性化合物的能力下降。酸性氧化铝主要用于吸附极性化合物或具有阴离子官能团的化合物。
     中性氧化铝（Al-N）的pH约为6.5，具有很高的活性。中性氧化铝可以通过铝金属的中心与化合物羟基的氢形成氢键将化合物吸附。或通过离子交换将带有负电荷的化合物吸附。可以通过控制氧化铝表面的pH来控制其吸附作用。中性氧化铝的表面能够通过其铝原子中心与带有高负电荷的杂原子（杂环化合物）作用。如：N、O、P、S。也可以与富电的芳香结果的化合物作用。这种填料可以将胺类或芳香族化合物从水相或非水相基液中吸附。
    碱性氧化铝（Al-B）的pH约为8.5，具有很高的活性。碱性氧化铝可以通过铝金属的中心与化合物羟基的氢形成氢键将化合物吸附。或通过离子交换将带有负电荷的化合物吸附。可以通过控制氧化铝表面的pH来控制其吸附作用。用碱性溶液淋洗这种填料使得填料表面带负电。具有阳离子官能团的化合物可以通过碱性氧化铝表面的负电荷吸附。碱性氧化铝主要用于吸附极性化合物或具有阳离子官能团的化合物。
活性碳
      活性碳是*早使用的含碳固相萃取材料。主要用于萃取中等极性至低极性的有机化合物。由于这种材料对部分目标化合物的吸附常常是不可逆的，而且对一些化合物的回收率较低。因此，目前很少使用这种材料。
石墨碳黑（Graphitized carbon black）
      石墨碳黑（GCB）是通过对碳黑加热(2700-3000℃)而得到的。主要用于萃取非极性及中等极性有机化合物。早期的石墨碳黑是无孔的。表面积在100m2/g。近期的石墨碳黑表面积可达210 m2/g。由于氧的化学吸附，碳黑表面结构上含有氧复合物。其结构类似于含氢醌、醌、等。这些功能团具有很强的极性，可以吸附一些酸性化合物。由于这些功能团的存在，石墨碳黑表面带有一些正电荷，具有阴离子交换的功能。
多孔石墨碳（Porous Graphitized carbon）
      多孔石墨碳 (PGC) 具有平面晶体的表面，六个碳原子组成的平面六角形具有显著的疏水（非极性）特征。对石墨碳进行处理后得到的多孔石墨碳商品化的多孔石墨碳的颗粒大小与硅胶材料相近。其平均表面积在120 m2/g。多孔的平均直径为25 nm。多孔率为75%。这种材料几何结构稳定，不会膨胀及收缩。可以在所有的pH范围使用。多孔石墨碳萃取机理与传统的C18及PS-DVB聚合材料有明显的不同。由于多孔石墨碳是通过范德华力将其多层水晶结构合为一体，多孔石墨碳可以通过疏水作用及电子作用吸附非极性以及极性化合物，包括水溶性的化合物。
固相萃取技术（SPE仪器装置）4.3高聚物固相萃取材料
为了解决硅胶材料的多种作用力的问题，人们开始采用高聚物作为色谱或SPE材料。为了满足固相萃取的要求，这些高聚物往往需要经过交联，使其性质更加稳定。目前较为常见的是聚苯乙烯-二乙烯苯[(poly)styrene-divinyl- benzene，简称PS-DVB或SDB]为填料的聚合物SPE柱。由于聚合物填料没有以硅胶为基质常见的硅羟基，因而萃取机理单一，不会产生键合硅胶柱常见的副作用力。采聚合物SPE柱的另一个好处是这种材料可以在pH1-14广范围使用。
GDX 401
GDX401是由二乙烯苯和含氮杂环化合物共聚而成的高分子聚合物。中等极性，略呈碱性。表面积为370 m2/g。
GDX403
GDX403是由二乙烯苯和N-乙烯吡咯烷酮共聚而成的高分子聚合物。同时具有亲水及亲脂的特点。表面积为280 m2/g。由于是共聚物所以可以在pH0-14范围使用。可以用于取代C18柱。
H2O-Philic DVB（J.T. Baker）
H2O-Philic DVB填料是疏水二乙烯苯共聚物。可以在pH0-14范围使用。可以用于取代C18柱。其功能类似于Waters的Oasis HLB。柱容量为 0.85 μeq/mg。
H2O- Philic SC-DVB（J.T. Baker）
H2O-Philic SC-DVB填料是疏水磺酸-二乙烯苯共聚物。属于非极性及阳离子交换混合型SPE柱。可以在宽pH范围使用。其反相非极性柱容量为0.85 μeq/mg；阳离子交换柱容量为0.8 μeq/mg。该填料类似于Oasis MCX。
H2O- Philic SA-DVB柱（J.T. Baker）
H2O-Philic SC-DVB填料是疏水季胺-二乙烯苯共聚物。属于非极性及阴离子交换混合型SPE柱。可以在宽pH范围使用。其反相非极性柱容量为0.8 μeq/mg；阳离子交换柱容量为0.6 μeq/mg。该填料类似于Oasis MAX。
Oasis HLB柱（Waters）
HLB填料是N-乙烯吡咯烷酮-二乙烯苯共聚物。同时具有亲水及亲脂的特点。其表面积比普通的C18填料高2-3倍，因此其柱容量也比普通C18柱高。HLB柱可以用于取代C18柱。
Oasis MCX柱（Waters）
MCX填料是N-乙烯吡咯烷酮-苯磺酸共聚物。属于阳离子交换及反相非极性混合填料。这种填料没有传统硅胶填料的羟基的影响。由于是共聚物所以可以在pH0-14范围使用。其阳离子容量为1 meq/gram。
Oasis MAX柱（Waters）
MAX填料是乙烯吡咯烷酮-季胺基共聚物。属于阴离子交换及反相非极性混合填料。这种填料没有传统硅胶填料的羟基的影响。由于是共聚物所以可以在pH0-14范围使用。其阴离子容量为0.3 meq/gram。
固相萃取技术（SPE仪器装置）4.4**亲和固相萃取材料
**检测（Immunoassay）具有速度快、灵敏度高、花费低的特点。当是，这种技术较难区别交叉反应物，不能够定量分析。将**检测技术与色谱技术结合在一起就成为了具备两者特点的**色谱技术（Immunochromatogrphic techniques）。**亲合萃取（Immunoaffinity extraction）技术是**色谱技术的一个主要应用。**亲合固相萃取柱 (IASPE) 与经典的固相萃取柱的不同之处在于IASPE柱中的功能组分是抗体，而不是我们常说的功能团。这些抗体包括单克隆及多克隆抗体。通过共价结合、包埋或生物分子俘获等方式将这些抗体固定在固相萃取材料上就形成了**亲合固相萃取材料。
    **亲合萃取的基本原理如下图所示，将样品载入**亲合固相萃取柱上，目标化合物及交叉反应物（cross-reactants）被键合保留在**亲合柱上。通过温和的洗涤步骤将弱键合干扰物除去。*后将小心地用混合溶剂或缓冲溶液将目标化合物洗脱。
    目前已有许多商品化的**亲合固相萃取柱面世。**亲合固相萃取技术已经被应用于生物**（如黄曲霉素、玉米烯酮、赭曲霉素等）、多环芳烃（PAHs）及除草剂的萃取净化。
4.5分子印记固相萃取材料
分子印记固相萃取柱是以分子印记聚合物（Molecularly Imprinted Polymers, MIP）为填料的。这种材料对目标化合物的亲合力具有类似于抗体的高选择性。
分子印记聚合材料具有高稳定性和高选择性。所吸附的目标化合物在三维立体结构及功能团必须满足分子印记聚合材料相对应的结构。因为只有符合上述条件的目标化合物才能够很好地“镶嵌”在分子印记材料上。
      分子印记聚合材料的合成可通过共价及非共价方式进行。共价合成方式较少使用。较多使用的是非共价方式。如下图所示，非共价合成方式一般分为三步：**步是将印记模板与带有指定功能团的单体组合为一体。**步是在交联剂及聚合引发剂的作用下完成**步得到的单体-模板与刚性多孔共聚物聚合；第三步是将印记模板除去得到具有特定结构的分子印记聚合材料
      目前，市场上已有多种商品化的分子印记固相萃取柱面市。其应用有包括盐酸克仑特罗在内的β-兴奋剂、苯塔松、三嗪类**、茶碱、尼古丁及其同系物、三苯氧胺（抗雌**）等。
固相萃取技术（SPE仪器装置）4.6限进介质固相萃取材料
在使用JTONE系列固相萃取柱萃取富集生物样品中的小分子分析物中，经常遇到样品中的大分子蛋白质、核酸等遇到疏水性反相SPE填料时发生变性。变性后的大分子吸附在填料的表面，造成SPE柱堵塞、柱效下降、吸附容量减少等问题。限进介质SPE填料在一定程度上解决了上述问题。这种SPE填料同时具有对大分子的体积排阻功能及对小分子的萃取功能。
      人们通过对填料孔径的控制及对填料表面进行适当的亲水性修饰，使得生物或环境样品中的大分子不能进入填料的孔径内。而表面亲水性的填料使得生物大分子在填料表面不会发生不可逆的变性及吸附。
    由于大分子不被吸附，所以在死体积或近于死体积的情况下被洗脱除去。而填料孔内的反相或离子交换官能团则吸附样品中的小分子。这样就实现了在大分子存在的条件下选择性地吸附小分子的目的。
    目前RAM主要应用领域是生物体液的分析。包括细胞培养液、牛奶、尿液、血清、血浆等。主要测定的**包括：安定类、β阻滞剂、阿托品、普鲁卡因等碱性**、**类。也有用于有机磷酸三酯农药的样品净化。在环境监测中的应用主要包括河水、湖水、地表水、废水中的除草剂残留、农药残留及**残留的样品处理。
固相萃取技术（SPE仪器装置）(六) 参考资料：杭州聚同电子有限公司

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