SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)
5.1固相萃取柱
固相萃取柱是*为经典的固相萃取装置。市场上流行的SPE产品是以固相萃取柱为主。如下图中的左图所示，常见的固相萃取柱是以聚乙烯或玻璃为材料的注射针筒型装置，针筒内上下装有两片以聚丙烯或玻璃纤维为材料的滤片，中间装有一定量的吸附剂。这种SPE柱外形均为直筒型，上部敞开。这种SPE柱即可用于手工操作，也可用于自动化操作。为了方便手工操作，一次性加入体积较大的样品（15 mL ~20 mL），一些厂商生产了大容量固相萃取柱（下图右），SPE柱的吸附剂及滤片部分的尺寸与经典的SPE柱相同，属于直筒型的，但其承受液体的部分则是漏斗型的，以便一次性载入更多的液体样品。前者在手工及自动SPE中都能使用，后者由于外形不规范，多用于手工SPE操作。根据填料上部的空间体积的大小，商品化的SPE柱可分为1 mL、3 mL、6 mL的规格，也有8 mL、12 mL甚至更大尺寸的SPE柱。大量使用的为1 mL、3 mL及6 mL SPE柱。8 mL以上的SPE柱主要用于一些比较特殊的应用。另外一种常见的手工SPE柱是其上下两端都是直径很小的管状开口。这种萃取柱也称为固相萃取筒（SPE cartridges）。这种萃取装置需要与针筒连接使用，一般用于简易的手工操作。SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)
5.2固相萃取膜片
与经典的硅胶基质固相萃取柱不同，薄片型萃取柱（Extraction disk）采用的是聚合树脂为基质。将相关的功能团键合在聚合树脂制成的薄片上，然后装填在与经典固相萃取柱相同的针筒型萃取管中，如下图所示。其中比较典型的就是美国J.T. Baker公司生产的Speedisk。与传统的硅胶基质的固相萃取柱比较，采用聚合树脂的Speedisk薄膜型萃取柱有很好的刚性及更大的表面积。适合在pH 1-14的范围使用。另外，这种新型的聚丙烯薄膜型固相萃取柱十分洁净，特别使用于对样品洁净度要求高的检测手段使用。Speedisk薄膜柱使用的溶剂量要少很多，而且每克担体的容量则比传统的固相萃取柱要大很多。
薄膜型固相萃取柱的容量取决于担体的类型、重量、样品基液的性质、样品的体积以及担体对分析物的亲合力等因素。一般平均为担体重量的5%。
SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)使用薄膜型SPE柱有几个显着的优点
1.提高检测灵敏度 在经典的SPE柱中，洗脱液的体积对于1 mL SPE柱 (100 mg)来说一般是0.5 – 1 mL；对于3 mL SPE柱 (500 mg) 是1 – 1.5 mL；6 mL SPE柱 (1 g) 为2 – 3 mL。而对于典型的薄膜型SPE柱，1 mL柱大约为150 μL； 3 mL柱为300 μL；6 mL柱为500 μL。在载样量相同的情况下，使用薄膜型SPE柱由于*后的洗脱液体积减少使得实际浓度在没有浓缩的情况下比经典SPE柱增加了5倍。
2.减少样品体积 在痕量分析中，为了得到足够的分析物浓度以满足检测灵敏度，往往需要萃取大体积的样品。如在水中农药残留物的分析中，经常需要使用250 mL – 1000 mL的样品，有时甚至需要更大体积的样品量。大体积的样品往往会给SPE带来不利因素。首先，如此大体积的样品过SPE柱是十分费时的工作；其次，如此大体积的样品通过SPE柱往往会改变SPE柱的动力学键合环境，使得痕量的分析物不能完全被SPE柱吸附。解决这个问题*好的方法是采用薄膜型SPE柱。由于使用薄膜型SPE柱所需的洗脱液体积少，在保证相同的检测灵敏度时可以减少样品的体积。
3.用HPLC流动相进行洗脱避免浓缩步骤 当使用反相SPE柱时，一般做法是用溶剂洗脱分析物，然后再进行浓缩/再溶解进样分析。使用薄膜型SPE柱则可以直接用小体积的HPLC流动相进行洗脱直接在线进行HPLC分析。这样可有效防止热不稳定分析物的损失。
固相萃取膜（Extraction membrane，Extraction disk）主要由美国3M公司生产。包括J. T. Baker, Varina等其他公司的萃取膜都是来源于3M公司。固相萃取膜是将微小的填料颗粒固定在由聚四氟乙烯（PTFE）纤维组成的基质中，其中重量的90%是填料，10%是的形状与我们常用的过滤膜相似，主要规格有直径为47 mm、50 mm及90 mm几种。
由于固相萃取膜表面积比市面上任何萃取柱的表面积都大很多、流速快，所以特别是用于处理大体积样品。如自来水，环境水等。
由于这种萃取膜比经典的固相萃取柱要薄许多，所以具有以下优点：
减少溶剂及样品体积 SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)
高通量
洗脱体积小
可以较少或省略浓缩步骤
样品可以以*大的流速通过萃取膜，而不会形成渠沟
稳定的回收率
5.3固相萃取吸嘴 SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)
由于人们在蛋白质组学研究的不断深入，新的，更加灵敏的分析检测手段也不断被引入对蛋白质组学的研究，如MALDI –TOF-MS 。这些检测手段要求样品体积小，浓度高。这就要求人们采用与之相对应的微小规模（microscale）的样品前处理技术。固相萃取吸嘴就是其中一种。固相萃取吸嘴*早是由美国Ansys Technologies公司（已被Varian公司收购）在1998年引入市场。主要用于生物样品中微量多肽、蛋白质、寡核苷酸的分离纯化。
SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七)
简单地说，固相萃取吸嘴就是在经典的移液器吸嘴内装填了少量的固相萃取填料。目前常见的填料是C18、C4等。填料的颗粒比经典固相萃取柱填料小，在15 μm左右。装填量在2.0 – 5.0 μg左右。目前使用*多的固相萃取吸嘴是10 μL。
可以使用多通道移液器或自动化液体处理仪进行萃取操作。一般程序与经典固相萃取程序基本相同，包括：
1、固相萃取吸嘴预处理
2、样品吸附
3、杂质洗涤
4、目标物洗脱
与经典的固相萃取柱比较，采用固相萃取吸嘴进行萃取时无论样品还是洗涤、洗脱溶液都可以反复吸、排，多次通过填料，以达到*佳的吸附或洗脱效果。
5.4固相萃取芯片
固相萃取芯片是基于微全分析（Total analytical system, μ-TAS）的一种固相萃取样品前处理装置。目前主要用于DNA的纯化。从基本原理上说，固相萃取芯片与传统的固相萃取的机理是相同的，但是固相萃取芯片及其制作与传统的固相萃取柱是完全不同的。通常多是在细小的通道内加入固相萃取材料，然后以一定方式将其固定。这个细小的通道就是固相萃取的柱床。这种柱床可以是直线形，也可以是蛇形等。下图是一种简单直型的固相萃取芯片。
A-固相萃取芯片全景，B-放大10倍的填料，C-放大500倍的硅胶填料管路横截面。
SPE固相萃取技术（固相萃取仪器装置）(七) 参考资料：杭州聚同电子有限公司