固相萃取22ppt课件.ppt
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1、固相萃取22ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2022/11/102022/11/102 2固相萃取技术固相萃取技术目录u前言前言前言前言u固相萃取的原理固相萃取的原理固相萃取的原理固相萃取的原理u萃取的装置萃取的装置萃取的装置萃取的装置u萃取的类型萃取的类型萃取的类型萃取的类型u萃取的操作步骤萃取的操作步骤萃取的操作步骤萃取的操作步骤u萃取使用条件的选择萃取使用条件的选择萃取使用条件的选择萃取使用条件的选择u最新装置最新装置最新装置最新装
2、置u应用应用应用应用u展望展望展望展望2022/11/102022/11/103 3固相萃取技术固相萃取技术前言前言u 固相萃取(固相萃取(SPESPE)是一种样品前处理技术,)是一种样品前处理技术,它建立在传统的液它建立在传统的液-液萃取(液萃取(LLELLE)基础之上,)基础之上,结合物质相互作用的相似相溶机理和目前广结合物质相互作用的相似相溶机理和目前广泛应用的泛应用的HPLCHPLC、GCGC中的固定相基本知识逐渐中的固定相基本知识逐渐发展起来的。发展起来的。u 具有有机溶剂用量少、便捷、安全、高效具有有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。等特点。u 在环境分析、药物分析、临床分析和
3、食品在环境分析、药物分析、临床分析和食品饮料分析中得到广泛的应用。饮料分析中得到广泛的应用。2022/11/102022/11/104 4固相萃取技术固相萃取技术借助借助SPESPE所要达到的目的所要达到的目的(l l)从试样中除去对以后的分析有干扰物质;)从试样中除去对以后的分析有干扰物质;(2 2)富集痕量组分,提高分析灵敏度;)富集痕量组分,提高分析灵敏度;(3 3)变换试样溶剂,使之与分析方法相匹配;)变换试样溶剂,使之与分析方法相匹配;(4 4)原位衍生;)原位衍生;(5 5)试样脱盐;)试样脱盐;(6 6)便于试样的储存和运送。)便于试样的储存和运送。液体试样液体试样2022/11
4、/10固相萃取技术5一、固相萃取的原理一、固相萃取的原理 SPE SPE 技术基于液相色谱的原理,可近似技术基于液相色谱的原理,可近似看作一个简单的色谱过程看作一个简单的色谱过程 。SPESPE法是根据被萃取组分与样品基质及其法是根据被萃取组分与样品基质及其它成分在固定相填料上作用力强弱的不它成分在固定相填料上作用力强弱的不同而使它们彼此分离。同而使它们彼此分离。2022/11/10固相萃取技术6 定定义义 (一)一)通过样品中的待测成分及杂质在液相与固通过样品中的待测成分及杂质在液相与固定相之间的相互作用的不同而达到分离的方法。定相之间的相互作用的不同而达到分离的方法。(二)固相萃取法是利用
5、选择性吸附与选择性洗(二)固相萃取法是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理,使液体样品通过吸脱的液相色谱法分离原理,使液体样品通过吸附剂保留其中某一组分,再选用适当溶剂冲去附剂保留其中某一组分,再选用适当溶剂冲去杂质,然后用少量溶剂迅速洗脱,从而达到快杂质,然后用少量溶剂迅速洗脱,从而达到快速分离净化与浓缩的目的。速分离净化与浓缩的目的。2022/11/10固相萃取技术7基本概念基本概念 保留和洗脱保留和洗脱 容量和选择性容量和选择性2022/11/10固相萃取技术8 保留和洗脱保留和洗脱 “保留保留”是一种存在于吸附剂和分离物分是一种存在于吸附剂和分离物分子间吸引的现象子间吸引的现
6、象 ,造成当样品溶液通过,造成当样品溶液通过吸附剂床时,分离物在吸附剂上不移动。吸附剂床时,分离物在吸附剂上不移动。“洗脱洗脱”是一种保留在吸附剂上的分离物是一种保留在吸附剂上的分离物从吸附剂上去除的过程,这通过加入一种从吸附剂上去除的过程,这通过加入一种对分离物的吸引比吸附剂更强的溶剂来完对分离物的吸引比吸附剂更强的溶剂来完成。成。2022/11/10固相萃取技术9 容量和选择性容量和选择性 吸附剂的容量吸附剂的容量是在最优条件下,单位吸是在最优条件下,单位吸附剂的量能够保留一个强保留分离物的总附剂的量能够保留一个强保留分离物的总量。量。C Csp sp=保留化合物量保留化合物量(mg)(m
7、g)萃取填料质量萃取填料质量(100mg100mg)选择性选择性是吸附剂区别分离物和其他样品是吸附剂区别分离物和其他样品基质化合物的能力。基质化合物的能力。2022/11/10固相萃取技术10固相萃取的简要过程固相萃取的简要过程 (1 1)一个样品包括分离物和干扰物通过吸附剂;)一个样品包括分离物和干扰物通过吸附剂;(2 2)吸附剂选择性地保留分离物和一些干扰物,其)吸附剂选择性地保留分离物和一些干扰物,其他干扰物通过吸附剂;他干扰物通过吸附剂;(3 3)用适当的溶剂淋洗吸附剂,使先前保留的干扰)用适当的溶剂淋洗吸附剂,使先前保留的干扰物选择性地淋洗掉,分离物保留在吸附剂床上;物选择性地淋洗掉
8、,分离物保留在吸附剂床上;(4 4)纯化、浓缩的分离物从吸附剂上淋洗下来。)纯化、浓缩的分离物从吸附剂上淋洗下来。2022/11/10固相萃取技术11二、固相萃取的装置二、固相萃取的装置lSPESPE装置由装置由SPESPE小柱和辅件构成。小柱和辅件构成。SPE SPE 柱的组成和形式。柱的组成和形式。SPESPE辅辅件件一一般般有有真真空空系系统统、真真空空泵泵、吹吹干干装装 置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。进行方式:在线和离线进行方式:在线和离线 SPE SPE 2022/11/10固相萃取技术12 1 1、SPESPE柱柱l柱管由血清级的聚丙烯制成
9、,柱管由血清级的聚丙烯制成,一般做成注射器形状。一般做成注射器形状。l烧结垫除了能固定固定相外,烧结垫除了能固定固定相外,还能起一些过滤作用。还能起一些过滤作用。l固定相是固定相是 SPE SPE 柱中最重要柱中最重要的部分。的部分。粒径一般为40-60m或80-100 m。lSPE柱由三部分组成:柱管、烧结垫、固定相。柱由三部分组成:柱管、烧结垫、固定相。2022/11/10固相萃取技术13 2、柱形式柱形式lSPESPE柱(柱(cartridgecartridge)最普遍使用的形式最普遍使用的形式 一次性使用一次性使用lSPESPE盘(盘(diskdisk)l固相微量萃取固相微量萃取(so
10、lid phase microextraction,SPMEsolid phase microextraction,SPME)100mg/1ml100mg/1ml、200mg/3ml 200mg/3ml、500mg/3ml500mg/3ml、1g/ml1g/ml膜片性固相萃取柱膜片性固相萃取柱膜片状膜片状SPESPE材料是以聚四氟乙烯材料是以聚四氟乙烯纤维薄膜为骨架,纤维之间载有纤维薄膜为骨架,纤维之间载有很小的色谱吸附剂颗粒(直径约很小的色谱吸附剂颗粒(直径约为为1212 m m)。)。萃取膜中,萃取膜中,90%90%是是SPESPE吸附剂,吸附剂,10%10%是聚四氟乙烯纤维。是聚四氟乙烯
11、纤维。吸附剂分为硅胶颗粒和聚合物颗吸附剂分为硅胶颗粒和聚合物颗粒。粒。膜片型SPE柱的显著优点l提高检测灵敏度提高检测灵敏度l减少样品体积减少样品体积l避免浓缩步骤,可以直接进行避免浓缩步骤,可以直接进行HPLC分析分析96孔板是高通量的SPE产品,每孔含少量吸附剂(10-100mg),样品载量约2ml/孔,主要用于生物、医药等行业小量的多样品的净化处理,且多与自动化的样品处理装置连用。其基本原理和使用方法于SPE柱相似。固相萃取板固相萃取板固相萃取吸嘴l以一次性移液器吸嘴为吸附剂承载体,吸嘴内以一次性移液器吸嘴为吸附剂承载体,吸嘴内装填固相萃取吸附剂。装填固相萃取吸附剂。lSPE吸嘴主要有两
12、种形式:吸嘴主要有两种形式:吸嘴尖部填充有固吸嘴尖部填充有固相萃取吸附剂相萃取吸附剂和和固相萃取材料涂布在尖嘴内壁固相萃取材料涂布在尖嘴内壁上。上。lSPE吸嘴操作简单,便于自动化,在蛋白质组吸嘴操作简单,便于自动化,在蛋白质组学的结构分析上应用广泛。学的结构分析上应用广泛。2022/11/10固相萃取技术18Orochem固相萃取装置及小柱固相萃取装置及小柱 l产品编号:产品编号:C11001 C11001 l原产地:原产地:美国美国OrochemOrochem l仪器介绍:仪器介绍:各种规格的各种规格的SPESPE小柱小柱及及SPESPE抽真空装置,适抽真空装置,适合蛋白质组及合蛋白质组及
13、DNA/RNADNA/RNA样品纯化的各种样品纯化的各种9696孔板,孔板,氮吹浓缩仪,全自动样氮吹浓缩仪,全自动样品加样系统等。品加样系统等。2022/11/10固相萃取技术19 3 3、真空处理装置真空处理装置 1.SPE 1.SPE 柱;柱;2.2.真空表真空表3.3.安全阀安全阀;4.;4.抽空橡管抽空橡管5.5.定位槽;定位槽;6.6.定位轴定位轴7.7.缸体;缸体;8.8.下支架;下支架;9.9.上支架;上支架;10.10.试管试管(24 24 支);支);11.11.支脚;支脚;12.12.上盖;上盖;13.13.放空阀;放空阀;14.14.插管头(插管头(12 12 个);个)
14、;15 15.封堵头(封堵头(12 12 个)个)2022/11/10固相萃取技术204、固相萃取装置图固相萃取装置图2022/11/10固相萃取技术21三、萃取的类型三、萃取的类型键合硅胶合硅胶-SPE聚合物吸附聚合物吸附剂-SPE免疫免疫亲和吸附和吸附剂-SPE分子嵌入聚合物分子嵌入聚合物-SPE2022/11/10固相萃取技术22 萃取萃取类型型-键合硅胶合硅胶SPEu键合硅胶键合硅胶-SPE-SPE 最常用的吸附剂是表面键合最常用的吸附剂是表面键合 C C1818 的多孔硅胶颗粒或其他亲水烷基。的多孔硅胶颗粒或其他亲水烷基。u键合硅胶是通过有机硅和活性硅的反应形成键合硅胶是通过有机硅和
15、活性硅的反应形成的的 。u最通常使用的非极性吸附剂是十八硅烷最通常使用的非极性吸附剂是十八硅烷(octadecyl silaneoctadecyl silane)键合到硅基质上叫)键合到硅基质上叫C C1818 。正相固相萃取:正相固相萃取:极性固定相极性固定相(以硅胶为载体的二醇以硅胶为载体的二醇基、丙氨基小柱基、丙氨基小柱)从样品中萃取有机酸、从样品中萃取有机酸、碳水化合物和弱阴离子极性物质。被碳水化合物和弱阴离子极性物质。被萃取的极性化合物在固定相上的保留萃取的极性化合物在固定相上的保留强弱取决于其极性基团与固定相表面强弱取决于其极性基团与固定相表面极性基团之间的相互作用极性基团之间的相
16、互作用(氢键、氢键、-键、偶极间相互作用等键、偶极间相互作用等)。反相固相萃取:反相固相萃取:非极性或弱极性固相柱非极性或弱极性固相柱(硅胶载硅胶载体表面键合疏水性烷基体表面键合疏水性烷基)适用于萃取适用于萃取非极性至中性等极性的化合物,被非极性至中性等极性的化合物,被萃取物与固定相之间主要是基于范萃取物与固定相之间主要是基于范德华力和疏水相互作用。德华力和疏水相互作用。离子交换固相萃取:离子交换固相萃取:以离子交换剂以离子交换剂(在硅胶表面接上在硅胶表面接上季铵基、磺酸基、碳酸基季铵基、磺酸基、碳酸基)为固定相为固定相萃取有机和无机离子性化合物,被萃萃取有机和无机离子性化合物,被萃取的离子因
17、与固定相表面的离子交换取的离子因与固定相表面的离子交换基团之间存在静电相互作用而保留。基团之间存在静电相互作用而保留。2022/11/10固相萃取技术26萃取萃取类型型-聚合物吸附聚合物吸附剂-SPEl聚合物吸附剂聚合物吸附剂-SPE-SPE在一些方面弥补了硅在一些方面弥补了硅胶键合胶键合-SPE-SPE的不足。的不足。l一种新型的聚合物反相吸附剂一种新型的聚合物反相吸附剂-聚合二乙聚合二乙烯苯烯苯-N-N-乙烯吡咯烷酮乙烯吡咯烷酮 。2022/11/10固相萃取技术27萃取萃取类型型-免疫免疫亲和吸附和吸附剂-SPEu抗体对抗原的键合是空间互补性的结果,抗体对抗原的键合是空间互补性的结果,是
18、分子间加和的一个功能,这意味着抗是分子间加和的一个功能,这意味着抗体也能键合到结构和抗原相似的其他分体也能键合到结构和抗原相似的其他分析物上,称为交叉反应性。析物上,称为交叉反应性。u为了避免非特定的相互作用,选择性吸为了避免非特定的相互作用,选择性吸附剂是非常重要的,这种吸附剂应该是附剂是非常重要的,这种吸附剂应该是化学和生物惰性、易活化和有亲水性。化学和生物惰性、易活化和有亲水性。2022/11/10固相萃取技术28萃取萃取类型型-分子嵌入聚合物分子嵌入聚合物-SPEp分子嵌入聚合物(分子嵌入聚合物(MIPMIP)是高稳定的聚合物。)是高稳定的聚合物。p在模板和分子间选择性依靠氢键、离子和
19、在模板和分子间选择性依靠氢键、离子和亲水性相互作用亲水性相互作用。p必须从聚合物上去除模板分子。必须从聚合物上去除模板分子。固相萃取吸附剂与目标化合物之间的作用机理固固相相萃萃取取装装置置之之所所以以能能将将目目标标化化合合物物从从样样品品基基质质中中分分离离出出来来,主主要要是是靠靠固固相相吸吸附附剂剂上上的的官官能能团团与与目目标标化化合合物物的的官官能能团团之之间间的的作作用用力力将将目目标标化化合合物物保保留留在在固固相相吸吸附附剂剂上上,而而没没有有被被保保留留的的样样品品基质则通过固相萃取装置。基质则通过固相萃取装置。非极性作用力非极性作用力、极性作用力极性作用力、离子作用力离子作
20、用力、共价作用力共价作用力等等。非极性作用力对于键合硅胶和聚合物吸附剂而言,非对于键合硅胶和聚合物吸附剂而言,非极性吸附力产生于固相萃取材料官能团极性吸附力产生于固相萃取材料官能团上的碳氢键和目标化合物的碳氢键之间,上的碳氢键和目标化合物的碳氢键之间,即是范德华引力或散射力即是范德华引力或散射力非极性作用力最弱,一般在非极性作用力最弱,一般在1-5kcal/mol1-5kcal/mol常被用于从样品基质中吸附分离具有非常被用于从样品基质中吸附分离具有非极性结构的目标化合物极性结构的目标化合物常用于反相萃取常用于反相萃取极性作用力极性作用力发生在固相萃取材料极性表极性作用力发生在固相萃取材料极性
21、表面与目标化合物面与目标化合物的极性官能团之间,常的极性官能团之间,常见的极性官能团有羟基、胺、巯基、羰见的极性官能团有羟基、胺、巯基、羰基等基等包括氢键、诱导偶极力等包括氢键、诱导偶极力等强度中等,在强度中等,在1050kcal/mol用于正相萃取用于正相萃取离子作用力离子作用力发生在带相反电荷的目标化合物与离子作用力发生在带相反电荷的目标化合物与固相萃取吸附剂官能团之间。固相萃取吸附剂官能团之间。离子作用力的强度是三种作用力中最强的,选离子作用力的强度是三种作用力中最强的,选择性最好的,为择性最好的,为50200kcal/mol50200kcal/mol用于离子交换固相萃取用于离子交换固相
22、萃取共价作用力共价作用力发生在共价填料与目标化合物之间,共价作用力发生在共价填料与目标化合物之间,共价键不容易被打断,但有的官能团形成的共价共价键不容易被打断,但有的官能团形成的共价键在改变溶剂环境的条件下是可逆的,例如,苯键在改变溶剂环境的条件下是可逆的,例如,苯硼酸基。硼酸基。共价作用力选择性强,但是由于其特殊性,实际共价作用力选择性强,但是由于其特殊性,实际应用中较少采用应用中较少采用2022/11/10固相萃取技术34四、萃取的操作四、萃取的操作预处理预处理加样加样除去干扰杂质除去干扰杂质分析物的洗脱和收集分析物的洗脱和收集经典固相萃取模式经典固相萃取模式2022/11/10固相萃取技
23、术36柱预处理柱预处理l柱预处理有两个目的:柱预处理有两个目的:一个目的是除去填料中可能存在的杂质;一个目的是除去填料中可能存在的杂质;另一个目的是使填料溶剂化,提高固相萃取的另一个目的是使填料溶剂化,提高固相萃取的重现性。重现性。2022/11/10固相萃取技术37加样加样加到萃取柱上的试样量取决于:加到萃取柱上的试样量取决于:萃取柱的尺寸(填料量)和类型萃取柱的尺寸(填料量)和类型 在试样溶剂中试样组分的保留性质在试样溶剂中试样组分的保留性质 试样中分析物试样中分析物 基质组分的浓度等因素基质组分的浓度等因素2022/11/10固相萃取技术38除去干扰杂质除去干扰杂质l通过调节清洗溶剂的强
24、度和体积,尽可能多地通过调节清洗溶剂的强度和体积,尽可能多地除去能被洗脱的杂质。除去能被洗脱的杂质。l根据不同强度下分析物的洗脱廓形,决定清洗根据不同强度下分析物的洗脱廓形,决定清洗溶剂合适的强度和体积。溶剂合适的强度和体积。2022/11/10固相萃取技术39分析物洗脱和收集分析物洗脱和收集l这一步骤的目的是将分析物完全洗脱并以最小这一步骤的目的是将分析物完全洗脱并以最小体积收集,同时使比分析物更强保留的杂质尽体积收集,同时使比分析物更强保留的杂质尽可能多地仍留在可能多地仍留在 SPE SPE 柱上。柱上。l洗脱溶剂的强度是至关重要的。洗脱溶剂的强度是至关重要的。2022/11/10固相萃取
25、技术40提高提高SPESPE的重现性的重现性l影响影响SPESPE重现性的主要因素是实验条件。重现性的主要因素是实验条件。l提高方法:提高方法:(1 1)使用内标法,加入适当的内标作参比;)使用内标法,加入适当的内标作参比;(2 2)加入样品量适当,不超出穿透量和穿透)加入样品量适当,不超出穿透量和穿透体积;体积;(3 3)选择合适的洗涤液和洗脱液,确保分析)选择合适的洗涤液和洗脱液,确保分析物在操作中不流失。物在操作中不流失。固相萃取技术412022/11/10五、萃取条件的选择五、萃取条件的选择固定相的选择固定相的选择选择原则选择原则影响因素影响因素溶剂的选择溶剂的选择固相萃取技术4220
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