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往期讲座内容见：傅若农老师讲气相色谱技术发展
第十九讲 一种灵巧的微量固相萃取技术（MEPS）
大家知道在分析和生物分析方法的开发中，样品处理是十分重要的一步。现代分析对一个样品的分析测定所用的时间越来越短，但是，样品制备过程所用的时间却仍然很长。据统计，在大部分的仪器分析实验室中，将一个原始样品处理成可直接用于仪器分析测定的样品状态,所消耗的时间约占整个分析时间的60-70%。在各种样品前处理方法中，目前各种无(少)溶剂的绿色样品处理技术成为仪器分析主要的前处理方法。当然近年最具吸引力的技术是固相微萃取(SPME)，它是从固相萃取(SPE)衍生出来的一种无溶剂的样品处理技术，从SPE衍生出来的另一种微量固相萃取方法是填充吸着剂微萃取(Microextraction by packed sorbent ，MEPS )，它是2004年出现的一种精巧、环保、便利的固相萃取方法，(J Chromatogr B, 2004，801：317–321;J Mass Spectrom，2004，39 (12)：1488)由瑞典阿斯特拉公司研发部(AstraZeneca R&D Sodertalje)的Mohamed Abdel-Rehim首先提出的。Abdel-Rehim (现时在瑞典斯德哥尔摩大学分析化学系)在2015年发表一篇有关MEPS的综述文章(TrAC，2015，67：34–44)，讲述这一技术的发生和发展及其应用，这里以此文为主综合介绍MEPS的概况及应用。
MEPS是一种小型化的固相萃取(SPE)技术，用于样品的纯化，但与一般SPE有显著差异，它是把吸着剂直接集成到注射器中(BIN)，而不是一个单独的小柱子。因此，不需要使用一个单独的萃取装置。MEPS甚至可以用于血浆或尿液样进行100次以上的萃取纯化，而常规固相萃取小柱只能使用一次。MEPS 可以处理容量小的样品或容量大的样品(10μL -1000μL 血浆，尿或水样)，可与气相色谱/质谱，液相色谱/质谱，毛细管电色谱/质谱联用 。可在反相、正相，混合离子交换模式下使用。用注射器作为进样装置，可以自动化，包括样品处理，萃取和注射等步骤。SPE的洗脱处理只能是从上到下，而MEPS可以从两个方向洗脱处理。
1 MEPS的装置
MEPS的装置是把大约2mg 固体吸着剂像塞子一样装到注射器(100，250μL)的筒和针之间，如图1所示，这种技术结合样品萃取、预浓缩和洗脱于一体，设备有两部分：MEPS注射器和MEPS床，也叫做BIN，BIN包括MEPS床(固体吸着剂)，和填充MEPS床的注射器针。BIN使用100-μL 或 250-μL气密MEPS注射器，它可以经受正常SPE的压力。
图 1 MEPS的装置
当BIN失效或需要更换其他吸着剂时，把螺母拧开更换旧的BIN，换上新的BIN。整个装置可以手动或在线使用，MEPS适合于使用反相、正相、和离子交换模式下进行萃取富集。一般上讲，MEPS可以适应SPE的特点要求，只是把有效体积缩小到10 μL，这样可以适应于LC或GC的自动进样注射器进样。MEPS的特点是使用很少量吸着剂，并且用很少量溶剂就可以把样品洗脱下来。
2 MEPS 的各种形式
MEPS经过多年的研究进化，从手动(装在注射器中，或叫BIN)到半自动和全自动装置，见图 2。
图 2 MEPS 的各种形式
MEPS的最重要的部分是吸着剂，重要的吸着剂见图3，最常用的是以硅胶为基质的键合于硅胶表面的烷烃固定相C2、C8和C18，很多研究者也喜欢使用聚酯类吸着剂。
通用型吸着剂的缺点是没有选择性，为了克服这个问题，人们选择分子印迹聚合物(MIPs)，用以识别特异性的目标化合物。另一方面MEPS 也使用聚吡咯或聚酰胺类吸着剂，它们成功地用于杀虫剂和水性样品的分离。此外有人合成了聚苯胺(PANI)纳米丝，做成网络用于从水样中选择性分离三嗪、有机氯、有机磷农药。
近来Abdel-Rehim 研究组合成了一些适合于MEPS的新型吸着剂，具有高效、耐用、易于使用的特点，例如碳基吸着剂材料、针内溶胶凝胶MIP、溶胶凝胶MIP修饰的膜、和溶胶凝胶MIP 点纺丝吸着剂。 有关样品萃取吸着剂有多种多样品种可供选择(Trends in Analytical Chemistry， 2016，77：23–43)，下一讲讨论这一问题。
3 MEPS装置的自动化应用举例
MEPS自动化是把MEPS与自动进样器结合起来组成一个系统，来完成MEPS的所有步骤，包括样品的保温、萃取、清洗、温度控制、萃取和解析的时间控制，通过计算机上的操作系统来进行整个分析过程，这种设备有多家公司的商品仪器出售。
这种自动化的MEPS再与96微盘进样结合起来，可以大大缩短总分析时间，构成高通量分析模式。 MEPS 自动化可以使用多支萃取头组成萃取头集合，如图3的A，也可以和管尖填充固定相微萃取(MEPS)，如图3的F，它的结构是萃取头放在微量吸液管的管尖处。也可以使用管内SPME或固相微萃取棒与HPLC组成自动化系统。
图 3 MEPS的自动化设备
图 3 的说明：
A-- 多个萃取头集合;B--96支微管机械手操作台：(1)96-TFME(薄膜微萃取)设备，(2,4,5)是轨道搅拌器，分别用于预处理、萃取、和解析，(3)是固定相洗涤台，(6)是96支微管的氮气排空设备，(7)是注射器臂，(8)是XYZ行程臂，用于TFME或氮气排空设备准确地定位，置于多管萃取瓶(2-5)上;C—是B图中TFME设备的详图;D—是TFME与 DESI (脱附电喷雾电离)结合图，其中(1)电喷雾器，(2)进样毛细管，(3)是TFME设备固定于台子上，(4)是旋转台，(5)是按XYZ方向运行的样品台，(6)是气源，(7)是溶剂瓶;E—处于轨道搅拌器位置的活体SPME 96微管解析设备;F--管尖填充固定相微萃取设备详图;G--管尖固相微萃取设备与商品Tomtec Quadra 96结合使用图。
(Vuckovic D，TrAC,2013,45:136-153)
4 MEPS在各个方面的应用举例
MEPS 近年有很多应用，下表1列出100例的应用实例。
表 1 近年 MEPS 应用举例
分析物
吸着剂
基体
方法
文献
1
利多卡因，甲哌卡因、布比卡因，罗哌卡因
C18
人血浆
Gc-MS
J Chromatogr B，2004, 801：317–321
2
肌氨酸
MIP
人血浆，尿液
LC-MS/MS
J Sep Sci，2014, doi:10.1002/jssc.201401116
3
局部麻醉药
硅基苯磺酸阳离子交换剂
人血浆
LC-MS/MS
J Chromatogr，2004， B 813：129–135.
4
6-(苄基氨基)-2(R)-[[1-(羟甲基)丙基]氨基]-9-异丙基嘌呤（Roscovitine）
聚苯乙烯聚合物ISOLUTE ENV +
血浆，尿液
LC-MS/MS
J Chromatogr B，2005， 817：303–307
5
奥罗莫星（Olomoucine）
聚苯乙烯聚合物
人血浆
LC-MS/MS
Anal Chim Acta，2005， 539： 35–39
6
罗哌卡因，利多卡因，代谢物（甘氨酰二甲苯胺，甘氨酸二甲代苯胺，3-OH-利多卡因）
硅胶基（C8），聚合物（ ENV+），和甲基丙烯酸甲酯的有机整体柱
血浆，尿液
LC-MS/MS
J Liq Chromatogr Relat Technol，2006，29：829–840.
7
醋丁洛尔，美托洛尔
聚苯乙烯聚合物
血浆，尿液
LC-MS/MS
J Liq Chromatogr Relat Technol， 2007，30：575–586
8
美沙酮
Csilica-C8
血浆，尿液
GC/MS
J Sep Sci，2007，30：2501–2505
9
环磷酰胺
C2-吸附剂
病人血浆
LC-MS/MS
J Liq Chromatogr Relat Technol， 2008，31： 683–694.
10
AZD3409（ N-[2-[2-(4-氟苯基)乙基]-5-[[[(2S,4S)-4-[(3-吡啶羰基)硫代]-2-吡咯啉]甲基]氨基]苄基]-L-蛋氨酸 1-甲基乙酯）
C2, C8, 聚苯乙烯聚合物
大鼠，狗和人血浆样品
LC-MS/MS
J Chromatogr Sci，2008，46：518–523.
11
布比卡因和 [d3]-甲哌卡因
C18羟基化聚苯乙烯二乙烯基本共聚物(ENV+)
血浆样品
LC-MS/MS
Anal Chim Acta，2008， 630 ： 116–123
12
氟喹诺酮类
C18
尿样
CE-MS
Anal Chem，2009，81：3188–3193
13
可卡因及其代谢物
C8 , ENV+ ,Oasis MCX，Clean Screen DAU
人尿样
MS-TOF
J Am Soc Mass Spectrom，2009，20：891–899
14
麻醉药品
C18
人血浆
CE-MS
Electrophoresis， 2009，30 ：1684–1691
15
甲基安非他明和安非他明
C18
头发
MiAMi–GC/MS
J Chromatogr A，2009， 1216 ：4063–4070
16
溶解性有机物和天然有机物
C18
河水海水样品
FT-ICR-MS
Anal Bioanal Chem， 2009， 395：797–807
17
单萜类代谢产物
C18
人尿样
GC/MS
Microchim Acta，2009，166：109–114
18
有机优先污染物和暴露的化合物
C18硅胶
废水和雪水
GC/MS
J Chromatogr A，2010， 1217 ：6002–6011
19
抗抑郁药
C8
人血浆
LC-UV
J Chromatogr B，2010， 878：2123–2129
20
利培酮及其代谢产物
C8
血浆和唾液
LC库伦检测器
Talanta，2010，81：1547–1553
21
紫外滤光片和多环麝香化合物
C8，C18
水样
GC-MS
J Chromatogr A，2010，1217：2925–2932
22
奥卡西平及其代谢物
C18
血浆和唾液
LC-DAD
Anal Chim Acta，2010， 661：222–228
23
可替宁
C2, C8, C18，硅胶，C8/SCX
人尿样
GC–MS
Anal Bioanal Chem，2010，396：937–941
24
甾体代谢物
C18
动物尿样
GC–MS
J Chromatogr A，2010，1217：6652–6660
25
利培酮和9-羟利培酮
C8
人血浆、尿样，唾液
LC-UV
J Chromatogr B，2011，879：167–173
26
氟喹诺酮类化合物
MIP
水样
LC–MS/MS
Anal Chim Acta，2011，685：146–152
27
非极性杂环胺
C18
尿样
μLC-荧光检测
Talanta，2011，83：1562–1567
28
瑞芬太尼
C8
人血浆
LC–MS/MS
J Chromatogr B，2011，879：815–818
29
氯氮平及其代谢产物
--
干血斑
LC库伦检测器
J Chromatogr A，2011，1218：2153–2159
30
阿托伐他汀及其代谢产物
C8
病人血清
UHPLC-MS/MS
J Pharm Biomed Anal，2011，55：301–308
31
氯贝酸，布洛芬，萘普生，双氯芬酸和布洛芬
C18
水样
PTV–GC–MS
J Chromatogr A，2011，1218：9390–9396
32
雌激素类化合物的17β-雌二醇
MIP，C18-硅胶（改性）
水样
GC–MS
Anal Chim Acta，2011，703 41–51
33
阿片类药物
C8
海洛因成瘾患者血浆
LC-CD
Anal Chim Acta，2011，702：280–287
34
(E)-白藜芦醇
C2, C8, C18, SIL（未改性硅胶）,
M1（80% C8 和 20% SCX)
酒
UPLC-PDA
J Sep Sci，2011，34 ：2376–2384
35
美沙酮
C18
干血斑（
美沙酮维持治疗患者）
LC库伦检测器
Anal Bioanal Chem，2012，404：503–511
36
黑索金，TNT
C18
人血浆，火药
LC-UV
Chromatographia，2012，75：739–745
37
多环芳烃
C18
水
GC–MS
Talanta，2012， 94：152–157
38
免疫抑制药物
C8
全血
LC–MS/MS
J Chromatogr B，2012，897：42–49
39
生物相关的酚类成分
C2, C8, C18, SIL, and M1
酒
UPLC-PDA
J Chromatogr A，2012，1229：13–23
40
哌嗪类兴奋剂
C18
人尿样
LC-DAD
J Pharm Biomed Anal，2012，61：93–99
41
精神治疗药
C18, C8,和 C8-SCX
人血清
LC-DAD
Anal Bioanal Chem，2012，402：2249–2257
42
普萘洛尔、美托洛尔、维拉帕米
C2, C8, C18, 1M（阳离子交换剂）和Sil
尿样
微量毛细管阵列电离质谱
Rapid Commun Mass Spectrom，2012，26：297–303
43
普伐他汀普伐他汀内酯
C8
大鼠血清和尿样
UHPLC–MS/MS
Talanta，2012，90：22–29
44
酚酸
C18
血浆
GC–MS
J Chromatogr A，2012 1226：71–76
45
抗癫痫剂
C18
人血浆和尿样
LC-UV
J Sep Sci，2012，35：359–366
46
离子液体
硅胶
河水
CE
Talanta，2012， 89：124–128
47
有机磷农药
聚吡咯/尼龙
水样
GC–MS
J Sep Sci，2012，35：114–120
48
挥发性和半挥发性成分
C2, C8, C18, 硅胶和 M1 (混合 C8-SCX)
酒
GC–MS
Talanta，2012，88：79–94
49
哌嗪类兴奋剂
C8， C18
人尿样
UPLC-DAD
J Chromatogr A，2012，1222：116–120
50
感觉神经元特异性受体激动剂BAM8-22和拮抗剂BAM22-8
C2, C8和ENV+
血浆
GC-MS, LC-MS
Biomed Chromatogr， 27，2013：396–403
51
大环麝香香水
C18
废水
GC-MS
J Chromatogr A，2012，1264：87–94
52
多环芳烃
C8
水
GC-MS
J Chromatogr A，2012，1262：19–26
53
抗癫痫药物
C18
人血浆和尿液
GC-MS
J Sep Sci，2012，35：2970–2977
54
卤代苯甲醚
C18
酒
GC- ECD
J Chromatogr A，2012，1260：200–205
55
芳香胺
C18
环境水样
GC-MS
Anal Bioanal Chem，2012，404：2007–2015
56
农药
聚苯胺纳米线
水样
GC-MS
Anal Chim Acta，2012，739：89–98
57
黄酮醇
C2、C8、C18和C8 / SCX，SIL
葡萄酒
UPLC-DAD
Anal Chim Acta，2012， 739：89–98
58
褪黑素与其他抗氧化剂
C8
食品
LC-荧光检测
J Pineal Res，2012，53：21–28
59
L-抗坏血酸的测定
C2, C8, C18和含C8的硅胶类似M1
饮料
LC-UV
Food Chem，2012，135：1613–1618
60
卤代乙酸
C18
氯化水
GC-MS
J Chromaogr A，2013，1318：35–42
61
局部麻醉剂：利多卡因，甲哌卡因和布比卡因
MIP
血浆和尿液
LC-MS/MS
Biomed Chromatogr，2013，27：1481–1488
62
心脏药物
C8
尿液
UHPLC-MS/MS
J Chromatogr B，2013，938：86–95
63
5-羟色胺再摄取抑制剂，抗抑郁药
C8和强阳离子交换剂
血浆
非水-CE
J Braz Chem Soc，2013，24：1635–1641
64
麝香酮
C18
河水
表面增强拉曼
光谱（SERS）
Anal Bioanal Chem，2013，405：7251–7257
65
利多卡因
C8
唾液
LC-MS/MS
Biomed Chromatogr，2013，27：1188–1191
66
非甾体类抗炎药
C18
人尿
UHPLC-UV
J Chromatogr A，2013，1304：1–9
67
苯基黄酮
C2、C8、C18，SIL，M1
啤酒
UHPLC-DAD
J Chromatogr A，2013，1304：42–51
68
大麻类
C18
口服液
LC-MS/MS
J Chromatogr A，2013，1301：139–146
69
氯苯
C18
水样
GC-MS
Anal Bioanal Chem，2013，405：6739–6748.
70
迷迭香酸
CMK-3纳米碳
水样
LC-UV
Chromatographia，2013， 76：857–860
71
氧化应激生物标记物
C2,C8,C18,SIL，M1
病人尿样
UHPLC-PDA
Talanta，2013， 116：164–172
72
橄榄生物酚
CMK-3纳米碳
大鼠血浆
LC-UV
73 Anal Sci，2013，29：527–532
73
抗精神病药物
80% C8 20% SCX
血浆
GC-MS/MS
Anal Bioanal Chem，2013，405：3953–3963
74
多环芳烃和硝基麝香
C18
环境水
LVI-GC–MS
Anal Chim Acta，2013， 773 ：68–75
75
氧化损伤DNA尿中的生物标记物
C8
尿
LC-PDA
PLoS ONE 8 (2013)e58366
76
抗精神病药物
C18
血浆
GC-MS
Anal Chim Acta，2013， 773：68–75
77
羟基苯甲酸和羟基酸
C2、C8、C18和C8，SIL / SCX
葡萄酒
LC-PDA
Microchem J，2013，106：129–138
78
抗精神病药齐拉西酮
C2
血浆
LC-UV
J Pharm Biomed Anal，2014，88：467–471
79
可的松，皮质酮，acortisol
C8
唾液、血浆、尿液和血液
LC-DAD
J Pharm Biomed Anal，2014，88：643–648
80
恩替卡韦
多孔石墨化碳颗粒
血浆，血浆超滤液
LC-MS/MS
J Pharm Biomed Anal，2014，88：337–344
81
莱克多巴胺
C18和 C8/SCX, 8μL容器
猪肌肉和尿液样本
LC-UV
Food Chem，2014，145：789–795
82
芳香胺
DVB
纺织品中偶氮染料
GC-MS
Talanta，2014， 119：375–384
83
氨基甲酸乙酯
SIL, C2, C8, C18, and M1
强化葡萄酒
GC-MS
Anal Chim Acta， 2014，818：29–35
84
贝塔受体阻滞剂美托洛尔和醋丁洛尔
聚苯乙烯
人血浆和尿样
C-MS/MS
M.M. Moein (Ph.D. thesis), Stockholm University, 2014
85
多环芳香族碳氢化合物
C8
水样
GC-MS
J Chromatogr A，2006， 1114：234–238
86
布比卡因，利多卡因，罗哌卡因
C18
人血样
LC-MS/MS
Bioanalysis，2010， 2：197–205
87
卤乙酸
C18
氯化水
GC-MS
J Chromatogr A，2013， 1318：35–42
88
三环类抗抑郁药
C8/SCX
口腔液体
UHPLC–MS
Chromatogr A，2014， 1337：9–16
89
氯酚
C18
土壤样品
GC-MS
J Chromatogr A，2014， 1359：52–59
90
溴联苯醚
C18
污泥
GC-MS
J Chromatogr A，2014， 1364：28–35
91
非甾体类抗炎药物
C18
血浆和尿样
HPLC-PDA
J Chromatogr A 1367 (2014) 1–8
92
瘦肉精，
MIP
猪肉样品
HPLC
J Pharm.Biomed Anal. 91 (2014) 160–168
93
卡马西平、拉莫三嗪，奥卡西平，苯巴比妥，苯妥英和活性代谢物环氧化卡马西平和利卡西平
C18
血浆
HPLC-DAD
J Chromatogr B 971 (2014) 20–29
94
千金藤素
C8
血浆
UPLC
J Anal Methods Chem，2014，2014：1–6
95
磺胺类药物
C8
鸡粪废水样品
HPLC
J Liq Chromatogr Relat Technol，2014，37：2377–2388
96
五种抗精神病药（奥氮平、奎硫平、氯氮平、氟哌啶醇、氯丙嗪）和七中抗抑郁药（米氮平、帕罗西汀、舍曲林、西酞普兰，氯丙咪嗪，丙咪嗪、氟西汀）
氨丙基杂化硅胶整体柱
血浆
LC–MS/MS
Talanta1，2015，40：166–175
97
肉碱和酰基肉碱
C2，C8，C18，M1
人尿
LC–MS/MS
J Pharmaceu Biomed Anal，2015，109：171–176
98
儿茶酚胺类（如去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺）
C18
干燥血浆和尿渍
HPLC-库伦检测器
J Pharmaceu Biomed Anal，2015，104：122–129
99
氯胺酮及其代谢物
M1
血浆
GC-MS/MS
J Chromatogr B, 2015，1004：67–78
100
贝塔受体阻滞剂美托洛尔，醋丁洛尔
Carbon-XCOS
血浆
LC-MS/MS
J Chromatogr B, 2015，992：86–90
5 小结
样品制备是分析复杂样品的难题，例如对生物分析样品的处理，其成分复杂，有时样品量很少，所以MEPS 很适合在这一场合的应用，从举出的100例应用中也可以看出它适合于生物样品分析的前处理。
