新型金属有机骨架复合材料用于复杂样品中微量成分的分离富集文献综述

 2023-02-17 08:02

开题报告内容:

在分析工作中, 一个完整的样品分析过程,包括采集样品、样品前处理、仪器分析、数据处理四个基本程序,其中样品前处理是整个分析过程中的一个极其重要的环节,大约占整个样品分析时间的三分之二,前处理程度也直接影响分析结果的可靠性和准确性。所谓样品前处理是指从复杂样品基质中提取、净化、分离、浓缩待测目标分析物的过程,使被测组分转化成可测定的形式以进行定性、定量分析检测,其主要目的就是最大限度地提取分析物和消除干扰物,为仪器分析检测作基础。但复杂样品中痕量物质浓度低,且复杂的基质效应往往会干扰待测物的分离分析,因此通常都需要将微量或痕量的目标组分富集,去除干扰目标组分检测的物质,传统的分离富集微量成分的方法主要包括沉淀分离、溶剂萃取分离、蒸馏分离、离子交换分离、色谱分离、索式提取等。这些方法普遍存在效率低、操作复杂、处理时间长、使用大量有毒有害有机溶剂等问题。理想的样品前处理技术应具有以下特点:操作简单、分析速度快、尽量减少有毒有机溶剂的使用,分离效率高、选择性良好、回收率高。因此,开发简单、快速、高效、绿色环保的复杂样品中微量成分的富集技术具有重要意义。

固相萃取是分离科学中最具活力的样品预处理方法之一,它基于液-固色谱理论,利用目标物在固液两相之间的分配,主要包括吸附和脱附两个部分。利用固体吸附剂吸附液体样品中的待测物,使之与样品体系分离并被富集,然后再用对待测物亲和力更大的洗脱液或者通过加热使待测物解吸附,从而达到对待测物的萃取和浓缩。与传统的样品前处理技术相比,固相萃取技术具有回收率和富集倍数高、有机溶剂消耗量低、操作简便快速、重现性好、选择性高,使用范围广等优点,在制药、生物医学、食品分析和环境分析等领域里都具有广泛的应用。影响其萃取效率的因素有很多,但吸附材料的选择是分离成败的关键。通过选择不同类进行型的吸附剂和有机溶剂,可以实现对不同性质的环境有机污染物、血浆中痕量药物、胆汁粪便尿样中药物代谢物等有选择的处理。传统固相萃取吸附剂吸附选择性较差、吸附容量低、且不易回收,重复使用率低,因此对新型固相萃取吸附剂与的开发一直备受关注。

磁性微纳米材料是近几年发展起来的一种新型材料,基于磁性功能化材料的固相萃取技术是复杂样品分离分析的研究热点之一。磁性固相萃取釆用磁性纳米材料作为吸附剂,将磁性纳米颗粒材料分散到样品溶液中,通过搅拌、慢摇等让样品与吸附剂充分接触,使磁性固相萃取剂吸附样品中的目标分析物,然后通过外加磁场实现磁性分离,将吸附着目标分析物的磁性固相萃取剂一起从液体基质中分离出来,再采用合适的有机溶剂进行洗脱、氮吹,即能达到萃取和富集目标分析物的目的。与非磁性材料相比,磁性纳米颗粒在外加磁场作用下很容易从样品溶液中分离出来,而不需要额外的离心和繁琐的过滤操作。磁性纳米粒子用作固相萃取吸附剂可简化操作过程,大大提高萃取效率。

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一类由含氧、氮原子等多齿有机配体(如芳香多酸)与过渡金属离子组装而成的骨架多孔材料,又称为配位聚合物、有机-无机杂化材料、金属有机网络材料等。其中金属离子作为电子受体提供空轨道,氮、氧等原子提供电子对,作为电子给体与之配位。与传统材料相比,金属有机骨架材料具有一些不可比拟的优势。由于金属离子和有机配体配位能力的多样性,MOFs的微孔尺寸和形状可在合成过程中人为地进行调节,因此具有丰富多样的骨架结构。同时,有机配体的引入对系统地调控MOFs孔道结构提供了便利性,这也使MOFs的结构和性质具有可调性。另外,大部分MOFs材料都有较好的热稳定性,加热去除溶剂分子后,其骨架结构在200℃甚至更高的温度下都不会坍塌。巨大的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性等特点使得MOFs 成为一类具有广阔应用前景的新型固体材料。美国 Adam J. Matzger 等将MOFs应用到富集含硫污染物的试验中,进行了一系列吸附与分离的研究。Masel 等首次将 MOFs 应用文章发表在 Analytical Chemistry上,其研究了MOFs作为挥发性有机磷农药的吸附剂。在实际采样方面,Gu等做了相应研究,将MOF-5用以实际样品大气中的甲醛污染物分析。因此,采用金属有机骨架复合材料分离富集复杂样品中的微量成分具有很高的现实意义。

他汀类药物是目前临床上疗效确切的调脂药物,他汀类药物属3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-Co)还原酶抑制剂,不仅能显著降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的水平,而且还能显著降低冠心病的死亡率,是治疗高胆固醇血症的首选药物。除降脂作用外,他汀类药物还具有抗炎、抗氧化、修复损伤内皮、稳定粥样硬化斑块、防止血栓形成、降低炎性反应等多重作用。部分他汀类药物(阿托伐他汀、辛伐他汀和洛伐他汀)在体内需要经CYP3A4代谢,是CYP3A4的底物,因为口服后,他们需要在肝脏内将结构中的其内酯环打开才能转化成活性物质。而普伐他汀和氟伐他汀等他汀类药物不需要经过CYP3A4 代谢,因为普伐他汀本身为开环羟酸结构,在人体内无需转化即可直接发挥药理作用。目前文献报道的他汀类药物的体内药物分析方法主要是色谱法,包括LC-MS、GC-MS法等。

王东等采用UPLC-MS/MS测定了人血浆中辛伐他汀和洛伐他汀的浓度,该法使用500uL血浆,经一步液液萃取处理,采用ESI正离子检测,MRM扫描。测定辛伐他汀的线性范围为0.051020.4ng/ml,定量下限浓度为0.0510ng/ml,以质控样品计算,方法的日内精密度为5.6%9.1%,日间精密度为3.5.0%,准确度为-2.7%1.2%,辛伐他汀在0.153,4.08,16.3 ng/mL三个浓度下的血浆样品提取回收率分别为89.9%,89.4%和95.4%,平均为91.6%,内标的提取回收率为71.2%。洛伐他汀的线性范围为0.0250-50.0 ng/ml,定量下限为0.0250 ng/ml,以质控样品计算,方法的日内精密度为3.4%,日间精密度为10%,准确度为-4.9%6.0%,方法中洛伐他汀在0.051,4.08,40.8 ng/mL三个浓度下的血浆样品的平均提取回收率分别为86.7%,86.3%和86.4%,平均为86.5%,内标的提取回收率为71.5%。

综上,基于金属有机骨架的优良特性,开发了一类用于复杂样品中微量他汀类药物的富集与测定的高校、快速、精确技术具有重要意义。

参考文献:

[1]邵鸿飞. 分析化学样品前处理技术研究进展[J]. 化学分析计量,2007,(05):81-83.

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