演講人：日期:固相萃取法課件CATALOGUE目錄01方法原理02核心裝置03操作流程04參數(shù)優(yōu)化05應(yīng)用領(lǐng)域06常見問題01方法原理吸附機(jī)制基礎(chǔ)物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附依靠范德華力實(shí)現(xiàn)分子間弱相互作用，適用于非極性化合物；化學(xué)吸附通過共價(jià)鍵或離子鍵形成穩(wěn)定結(jié)合相，常用于極性物質(zhì)富集。兩種吸附模式的選擇需根據(jù)目標(biāo)物性質(zhì)和基質(zhì)復(fù)雜度綜合考量。030201吸附等溫線特性Langmuir和Freundlich等溫線模型可量化描述吸附容量與濃度關(guān)系，前者適用于單層均勻吸附，后者更適合多層非均勻吸附體系。實(shí)際應(yīng)用中需通過實(shí)驗(yàn)確定最佳擬合模型以優(yōu)化萃取條件。表面化學(xué)修飾影響硅膠基質(zhì)經(jīng)C18、NH2等基團(tuán)修飾后，其疏水性、離子交換能力等性質(zhì)發(fā)生顯著改變。例如C18鍵合相通過長(zhǎng)鏈烷基增強(qiáng)非極性相互作用，對(duì)芳香烴類化合物具有特異性吸附能力。四步分離流程目標(biāo)物在固液兩相間的分配系數(shù)(Kd)決定萃取效率，其受溫度、離子強(qiáng)度和接觸時(shí)間影響顯著。優(yōu)化時(shí)需平衡吸附動(dòng)力學(xué)（約需5-15分鐘）與分析通量需求。傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)分析柱效評(píng)價(jià)指標(biāo)理論塔板數(shù)(N)和不對(duì)稱因子(As)是核心參數(shù)，優(yōu)質(zhì)SPE柱應(yīng)滿足N>2000/m，As在0.8-1.2之間。這些參數(shù)可通過色譜測(cè)試標(biāo)樣進(jìn)行量化評(píng)估。包含活化（用溶劑潤(rùn)濕填料）、上樣（目標(biāo)物吸附）、淋洗（去除干擾物）和洗脫（回收目標(biāo)物）四個(gè)關(guān)鍵步驟。每個(gè)階段流速、溶劑極性和pH值的精確控制直接影響回收率和純度。分離過程原理選擇性作用機(jī)理分子識(shí)別機(jī)制利用抗體、分子印跡聚合物等特異性識(shí)別材料可實(shí)現(xiàn)超選擇性萃取。如免疫親和填料通過抗原-抗體反應(yīng)，對(duì)特定化合物的選擇系數(shù)可達(dá)10^6以上。多模式協(xié)同作用混合型填料（如HLB）同時(shí)具備反相和離子交換功能，通過π-π作用、氫鍵等多重相互作用，能同步萃取酸堿性和中性化合物，顯著擴(kuò)大方法適用范圍?？臻g位阻效應(yīng)大孔吸附劑（如60?孔徑）可有效排除蛋白質(zhì)等大分子干擾，而分子篩效應(yīng)使小分子目標(biāo)物被選擇性保留。這種尺寸排阻作用在生物樣品前處理中尤為重要。02核心裝置SPE小柱結(jié)構(gòu)SPE小柱通常采用醫(yī)用級(jí)聚丙烯（PP）或玻璃材質(zhì)，具有優(yōu)異的化學(xué)惰性和耐壓性，可耐受有機(jī)溶劑及酸堿環(huán)境，避免樣品污染或吸附損失。柱管材質(zhì)選擇上下兩層篩板（多為高密度聚乙烯或鈦合金）孔徑控制在20-100μm，既能固定填料顆粒，又能保證液體均勻通過，防止溝流效應(yīng)導(dǎo)致萃取效率下降。篩板設(shè)計(jì)原理柱體頂端采用Luer-Lock或螺紋接口設(shè)計(jì)，確保與真空裝置、注射器或自動(dòng)化工作站兼容，減少泄漏風(fēng)險(xiǎn)并提高操作重現(xiàn)性。接口標(biāo)準(zhǔn)化配置反相吸附劑（C18/SiO2）以十八烷基鍵合硅膠為代表，適用于非極性/弱極性化合物（如多環(huán)芳烴、脂溶性維生素）的富集，通過疏水相互作用實(shí)現(xiàn)選擇性保留，洗脫時(shí)需使用甲醇或乙腈等有機(jī)溶劑。離子交換樹脂（SCX/SAX）強(qiáng)陽離子交換（SCX）填料含磺酸基團(tuán)，專用于堿性物質(zhì)；強(qiáng)陰離子交換（SAX）填料含季銨基團(tuán)，針對(duì)酸性化合物，利用靜電作用實(shí)現(xiàn)特異性吸附，需調(diào)節(jié)pH值優(yōu)化回收率?；旌夏Ｊ教盍希∕CX/WCX）結(jié)合反相與離子交換雙重機(jī)制，例如MCX（混合型陽離子交換）可同時(shí)捕獲中性和堿性分析物，顯著提升復(fù)雜基質(zhì)（如生物體液）的凈化效果。填料類型區(qū)分真空操作裝置多通道真空歧管系統(tǒng)配備12/24孔位耐腐蝕聚碳酸酯基座，集成可調(diào)真空閥與壓力表（-0.08至-0.1MPa范圍），支持批量處理樣品，顯著提高通量并確保各柱流速一致性。廢液收集組件采用防濺式設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌刻度標(biāo)尺的玻璃或PP廢液瓶，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控樣品過柱體積，配套密封蓋可防止揮發(fā)性溶劑逸散，符合實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)范。真空源適配方案兼容隔膜真空泵（無油設(shè)計(jì)，噪音<50dB）或中央真空系統(tǒng)，通過緩沖瓶和疏水過濾器保護(hù)泵體免受溶劑蒸汽侵蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。03操作流程柱預(yù)處理活化采用甲醇-水體系進(jìn)行活化，甲醇可潤(rùn)濕固定相表面并去除雜質(zhì)，后續(xù)水相置換確保填料親水性?；罨w積需達(dá)到柱床體積的5-10倍以保證充分潤(rùn)濕。溶劑選擇與活化順序保持1-3mL/min的恒定流速，過快會(huì)導(dǎo)致填料層產(chǎn)生溝流效應(yīng)，過慢則延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間。建議使用真空抽濾裝置或正壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。流速控制要求針對(duì)離子交換柱需用緩沖液調(diào)節(jié)pH至目標(biāo)物保留范圍，如陽離子交換柱推薦0.1M磷酸鹽緩沖液(pH6-7)，活化后需用去離子水沖洗至中性。pH值調(diào)節(jié)技巧樣品加載步驟保留機(jī)制強(qiáng)化針對(duì)弱極性化合物可添加10-20%NaCl增強(qiáng)離子強(qiáng)度，極性化合物需維持低于5%的有機(jī)相比例。同步調(diào)節(jié)樣品pH值至目標(biāo)物非解離狀態(tài)。上樣流速優(yōu)化采用0.5-2mL/min動(dòng)態(tài)吸附，復(fù)雜基質(zhì)應(yīng)分段加載并監(jiān)測(cè)穿透曲線。大體積樣品推薦使用固相萃取工作站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，誤差控制在±2%以內(nèi)?；|(zhì)兼容性處理樣品需經(jīng)0.45μm濾膜過濾或離心去除顆粒物，有機(jī)相含量不超過5%。對(duì)于高蛋白樣本建議添加1%甲酸沉淀蛋白，生物樣品需進(jìn)行酶解預(yù)處理。目標(biāo)物洗脫法分段收集策略按每1-2個(gè)柱體積分段收集洗脫液，通過HPLC或GC實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)洗脫峰。對(duì)寬極性范圍化合物應(yīng)采用階梯式溶劑強(qiáng)度遞增方案。03洗脫后處理要點(diǎn)收集液需經(jīng)氮吹濃縮至近干，復(fù)溶溶劑應(yīng)與分析儀器兼容。對(duì)熱不穩(wěn)定化合物建議采用真空離心濃縮，溫度控制在40℃以下。0201洗脫溶劑體系設(shè)計(jì)反相柱推薦甲醇-乙腈梯度洗脫(60%-100%)，離子交換柱采用0.1-1MKCl溶液。強(qiáng)保留物質(zhì)可使用含0.1%甲酸的二氯甲烷增強(qiáng)洗脫效率。04參數(shù)優(yōu)化極性匹配原則根據(jù)目標(biāo)化合物極性選擇相應(yīng)極性的填料，如反相萃取適合非極性化合物，親水-親脂平衡填料適用于中等極性物質(zhì)。比表面積與孔徑優(yōu)化高比表面積填料可增加吸附容量，而孔徑需大于目標(biāo)分子直徑3倍以上以確保有效傳質(zhì)，硅膠基填料常用60-120?孔徑?；瘜W(xué)穩(wěn)定性考量針對(duì)酸性/堿性樣品需選擇pH耐受性填料（如聚合物基質(zhì)），避免硅膠基質(zhì)在強(qiáng)堿性條件下溶解。特殊功能基團(tuán)應(yīng)用離子交換填料適用于帶電化合物，免疫親和填料可實(shí)現(xiàn)高特異性捕獲，需根據(jù)分析物特性定制選擇。填料選擇策略流速控制要點(diǎn)樣品加載流速應(yīng)低于洗滌/洗脫階段，通常保持0.5-2mL/min以確保充分接觸，復(fù)雜基質(zhì)需進(jìn)一步降低流速。上樣階段控制壓力耐受性匹配自動(dòng)化系統(tǒng)校準(zhǔn)流速過高會(huì)導(dǎo)致傳質(zhì)不充分（建議1-5mL/min），過低則延長(zhǎng)處理時(shí)間，需通過穿透實(shí)驗(yàn)確定臨界流速。高流速可能引起柱床壓縮或通道效應(yīng)，尤其在使用小粒徑填料（<30μm）時(shí)需監(jiān)控系統(tǒng)背壓。采用輸液泵控制時(shí)需定期校驗(yàn)流速精度，偏差超過±5%需重新校準(zhǔn)管路參數(shù)。平衡吸附效率與通量通過調(diào)節(jié)pH使目標(biāo)物呈分子態(tài)（反相萃?。┗螂x子態(tài)（離子交換），如酸性化合物在pH<pKa時(shí)更易被反相柱保留。硅膠基質(zhì)在pH<2時(shí)質(zhì)子化失去負(fù)電荷，影響陰離子交換效率，需使用端基封尾填料減少殘留硅羥基干擾。極端pH可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀或金屬離子水解，需添加緩沖體系（如磷酸鹽/醋酸鹽）維持穩(wěn)定pH窗口。改變洗脫劑pH可顯著提高回收率，如堿性化合物用酸性洗脫液（含1%甲酸）可破壞離子交換作用力。pH調(diào)節(jié)影響化合物解離狀態(tài)調(diào)控填料表面電荷管理樣品基質(zhì)穩(wěn)定性洗脫效率優(yōu)化05應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境樣品前處理水體污染物富集固相萃取法可高效吸附水體中的有機(jī)污染物（如農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等），通過洗脫步驟實(shí)現(xiàn)痕量物質(zhì)的富集與純化，提升檢測(cè)靈敏度。土壤及沉積物提取針對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中的重金屬或有機(jī)污染物，采用特定吸附劑（如C18、離子交換樹脂）選擇性保留目標(biāo)物，減少基質(zhì)干擾。大氣顆粒物分析結(jié)合固相萃取技術(shù)分離大氣采樣濾膜中的多氯聯(lián)苯、二噁英等持久性有機(jī)污染物，優(yōu)化后續(xù)色譜分析效果。食品藥品檢測(cè)01.食品添加劑篩查通過固相萃取柱（如HLB、硅膠基質(zhì)）凈化食品提取液，去除油脂、色素等干擾成分，精準(zhǔn)檢測(cè)防腐劑、甜味劑等添加劑殘留。02.獸藥殘留檢測(cè)利用分子印跡聚合物或混合模式吸附劑選擇性捕獲肉類、乳制品中的抗生素、激素，確保檢測(cè)結(jié)果符合安全標(biāo)準(zhǔn)。03.中藥有效成分純化從復(fù)雜中藥提取液中分離黃酮類、生物堿等活性成分，提高液相色譜或質(zhì)譜分析的專屬性與回收率。生物樣本純化03細(xì)胞裂解液蛋白去除使用反相或親水-疏水混合模式固相萃取柱純化核酸或小分子代謝物，確保下游基因組學(xué)或代謝組學(xué)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。02尿液毒物分析通過優(yōu)化吸附劑（如陽離子交換柱）和洗脫條件，選擇性提取尿液中的濫用藥物或毒物標(biāo)志物，提升法庭科學(xué)檢測(cè)可靠性。01血漿/血清中藥物代謝物提取采用固相萃取法去除蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物基質(zhì)干擾，富集低濃度代謝物，支持藥代動(dòng)力學(xué)研究。06常見問題回收率不足對(duì)策根據(jù)目標(biāo)化合物的極性、分子量等特性選擇合適的固相萃取柱（如C18、HLB、硅膠等），確保吸附劑與目標(biāo)物親和力匹配。優(yōu)化吸附劑選擇通過調(diào)整樣品溶液的酸堿度，使目標(biāo)化合物以中性或離子態(tài)存在，提高其在吸附劑上的保留效率。采用凈化步驟（如蛋白沉淀、離心）去除樣品中的雜質(zhì)，減少競(jìng)爭(zhēng)性吸附對(duì)回收率的影響。調(diào)節(jié)樣品pH值降低上樣和洗脫流速以減少目標(biāo)物穿透風(fēng)險(xiǎn)，并使用強(qiáng)洗脫溶劑（如甲醇、乙腈）充分解吸目標(biāo)物?？刂屏魉倥c洗脫條件01020403避免基質(zhì)干擾柱堵塞處理方案使用0.45μm或0.22μm濾膜過濾樣品，去除顆粒物和膠體物質(zhì)，防止堵塞固相萃取柱的篩板。預(yù)過濾樣品若堵塞已發(fā)生，可用純?nèi)軇ㄈ缂状迹┓聪驔_洗柱體，溶解可能堵塞的有機(jī)物或顆粒。反向沖洗處理對(duì)于黏稠或高濃度樣品，適當(dāng)稀釋以降低流動(dòng)阻力，避免柱床受壓變形。稀釋高濃度樣品010302選擇篩板孔徑更大的固相萃取柱，或切換為整體柱等抗堵塞設(shè)計(jì)以改善通量。更換篩板或