一種微萃取探針電噴霧離子源及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化學領域，涉及一種微萃取探針電噴霧離子源及其制備方法和應用，具體涉及一種可直接用于復雜基體固相微萃取和直接電噴霧質譜分析的探針及其制備方法和應用。本發(fā)明通過將含有硅烷基的吸附材料與表面富含羥基的尖狀木纖維基質進行硅烷化反應，獲得微萃取探針。該探針可直接對多種復雜基體中的痕量目標化合物進行高富集系數(shù)的萃取，萃取后的探針可在常壓敞開的環(huán)境中，直接電噴霧離子化目標化合物，并進行質譜分析。該微萃取電噴霧探針實現(xiàn)了固相微萃取與常壓敞開質譜的聯(lián)用分析，可作用一種新型的電噴霧離子源，具有極高的靈敏度和理想的重現(xiàn)性。
【專利說明】
一種微萃取探針電噴霧離子源及其制備方法和應用

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化學領域，涉及一種微萃取電噴霧探針及其制備和應用，具體涉及一種可直接用于復雜基體固相微萃取和直接電噴霧質譜分析的探針及其制備方法和應用。

【背景技術】
[0002]固相微萃取(SPME)是集采樣、萃取、濃縮和進樣于一體的前處理技術，其通過物理或化學方法，將具有吸附萃取功能的涂層材料固載在一定的基質表面，與樣品進行直接或間接的接觸，將目標分析物富集濃縮，然后進行解吸，從而對樣品中的目標物進行分析。其具有樣品用量小、選擇性高等優(yōu)點。SPME涂層材料的性質決定了萃取容量、選擇性和靈敏度。
[0003]常壓敞開質譜(Ambient mass spectrometry, AMS)是近年來新興的一種無需或者只需很少樣品前處理步驟，在敞開的常壓環(huán)境中可直接對物體表面物質進行離子化的質譜分析技術。近年來，研究者已經(jīng)開發(fā)出多種敞開式離子化技術，例如電噴霧解吸電離(Desorpt1n electrospray 1nizat1n, DESI)、實時直接分析(Direct analysis in realtime, DART)、電噴霧萃取電離(Extractive electrospray 1nizat1n, EESI) >PESI (Probeelectrospray 1nizat1n)、低溫等離子體探針(Low-temperature plasma, LTP),以及紙基電噴霧(Paper spray)、木基電噴霧(Wooden-tip ESI)等。
[0004]對于復雜基體中的目標分析物而言，SPME與AMS聯(lián)用是一種直接有效的分析手段。將這兩種技術聯(lián)用，能夠大大的提高檢測靈敏度、降低復雜基體的基體效應，同時又能實現(xiàn)復雜樣品的直接、快速的分析。在眾多聯(lián)用方法中，研究者通過將SPME纖維插入纏繞了十二砸的銅圈中，成功實現(xiàn)了 SPME與直接電噴霧探針(DEP)的聯(lián)用，該技術通過在高電壓下施加少量的噴霧溶劑來解吸富集在SPME上的化合物并誘導電噴霧離子化，從而使得SPME-DEP技術具有很高的靈敏度。然而，使用銅圈纏繞的方式極大的限制了該方法，使得SPME-DEP的操作變得復雜。如果將SPME探針直接作為固體基質來實現(xiàn)如“紙基電噴霧、木基電噴霧”的直接解吸電離目標化合物，將使得操作更為簡便可行。然而，由于商品化的SPME纖維表面通常是疏水性的，噴霧溶劑不能有效地浸潤于纖維上，因此容易導致信號不穩(wěn)定、持續(xù)時間短等缺點。因此，發(fā)展一種可直接用于復雜基體固相微萃取和直接電噴霧質譜分析的探針具有十分重要的意義。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的之一在于提供一種新型的微萃取探針。
[0006]本發(fā)明目的之二在于提供新型微萃取探針的制備方法。
[0007]本發(fā)明目的之三在于提供該新型微萃取電噴霧探針的用途。
[0008]發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)上述目的。
[0009]發(fā)明同時提供了一種微萃取探針，包括帶有尖端的固體基質和涂層材料，所述的基質表面富含羥基；所述的涂層材料為如式(I)所述的化合物，通過硅烷基與基質表面的羥基縮合連接，從而獲得了一種表面具長鏈烷基或離子交換基團或長鏈烷基與離子交換基團的混合功能基團的微萃取探針涂層。
[0010]

R,
U 卜R1-N-R7 - S1-R4
I ^ I



R.<；
式(I)
[0011]式⑴中，R1為Ctl一C18的烷基；r2為C1-C18的烷基；優(yōu)選地，為直鏈烷基；
[0012]R1與R2的總C個數(shù)為8?21。
[0013]R3、R4、R5為甲氧基或乙氧基；
[0014]化合物通過R3、R4和R5中的一個或多個基團與基質表面羥基通過硅烷化反應連接。
[0015]作為優(yōu)選的方案，式⑴中的R1為Ctl-C3直鏈烷基，R2為C8-C18的直鏈烷基；或者，R1為C15 — C18直鏈烷基，R2為Ctl-C3的直鏈烷基。
[0016]更優(yōu)選地，R1為 C。，R2 為(:8—C18。
[0017]在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，所述的涂層材料選自如式(II)所示的化合物。
[0018]



OCH3

II
八?八ψ—och3



OCH3
式(II)
[0019]優(yōu)選地，所述的基質材料為木質纖維、竹質纖維或金屬。其中，以木質纖維、竹質纖維更優(yōu)?；|材料優(yōu)選加工為尖狀，尖端直徑在0.1?0.2mm范圍的木質纖維、竹質纖維或經(jīng)過表面處理金屬針基質或尖端直徑為I?1ym范圍的經(jīng)過表面處理的金屬針。
[0020]發(fā)明同時提供了該微萃取探針的制備方法，是將涂層材料與基質通過硅烷化反應連接獲得。
[0021]微萃取探針的制備方法可以包括以下步驟:
[0022]S1.將如式(I)所述的化合物溶解于無水的有機溶劑中成為涂層材料溶液
[0023]S2.將基質材料浸潰于涂層材料溶液中；無水條件下加熱反應；
[0024]作為一種可選的實施方案，SI所述的有機溶劑為無水N，N- 二甲基甲酰胺、無水甲苯、無水二氯甲烷中的一種或多種。
[0025]優(yōu)選地，S2所述的加熱反應時在50_300°C攪拌回流反應0.5_24h。
[0026]本發(fā)明的微萃取探針在對樣品中目標物進行萃取后，可以作為固體基質電噴霧離子源來進行直接電噴霧離子化-質譜分析(圖4)。其特征在于包括:質譜，用于固定微萃取探針使微萃取探針尖端對準質譜入口并距離質譜入口處5-15 mm的支架(例如三維移動平臺)，用于在微萃取探針上施加高壓電場的電源。
[0027]作為一種示例性實施例，將發(fā)明提供的微萃取探針固定在三維移動平臺上，使微萃取探針尖端對準質譜入口并距離質譜入口處5-15mm，優(yōu)選為10mm。將外置±2.0 - 5.0kV的高壓電場加載于微萃取探針上，優(yōu)選為-3.5kV ;然后將0.5-10 μ L的甲醇噴霧溶劑滴加在微萃取探針尖端上，優(yōu)選為5 μ L，溶劑解吸出富集的成分，在高壓電場的作用下通過微萃取探針表面的多孔網(wǎng)絡結構向尖端移動，并在尖端形成泰勒錐，然后生成帶電的噴霧液滴，進一步脫溶劑形成氣相離子，使成分離子化，進入質譜進行分析。該方法整合了固相微萃取和探針電噴霧質譜技術，將微萃取探針作為固體基質來誘導電噴霧離子化，實現(xiàn)了超痕量全氟化合物的直接、快速分析。方法學考察結果表明該方法具有良好的線性、重復性和準確度的特點，可有效用于目標化合物的定量分析。
[0028]本發(fā)明所制備的探針，尤其適合用于目標物為酸性長鏈有機化合物的分析檢測。
[0029]優(yōu)選地，所述的長鏈有機化合物選自全氟化合物。全氟化合物可以例如為:全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、全氟i^一酸、全氟十二酸、全氟十三酸、全氟十四酸、全氟辛十五酸、全氟己烷磺酸、全氟庚烷磺酸、全氟辛烷磺酸等中的一種或多種。
[0030]本發(fā)明的微萃取探針表面連接帶有正電荷的季銨基和非極性長碳鏈，其中季銨基團可以與目標化合物的酸性基團進行離子交換，而長碳鏈則可以與非極性疏水基團反相鍵合吸附，因此本發(fā)明的微萃取探針對酸性化合物具有很好的吸附能力和選擇性。進一步優(yōu)選地是用于全氟化合物(PFCs)的萃取，因為PFCs同時含有非極性的烷基鏈和極性磺酸/羧基酸性極性基團，這類結構的化合物與探針表面吸附材料形成良好的一一對應的離子鍵合和長鏈式的反相鍵合效應，使得萃取過程的選擇性和富集能力極強。
[0031]本發(fā)明的探針可以用于直接檢測超痕量的PFCs，這可以說是突破性的進步。近年來，環(huán)境和生物體中PFCs的檢測是公認的熱點問題之一。液相色譜-電噴霧離子化串聯(lián)質譜是常規(guī)的檢測PFCs的方法，然而，該方法繁瑣耗時，需要大體積的樣品來進行目超痕量標物的富集，而且需要多步的前處理手段來消除基體的干擾。另外一個分析難點是PFCs是水溶性的極性化合物，十分難以從極性的復雜基體中分離出來。這些都有可能為PFCs的檢測帶來極大的誤差，使其質量控制難以得到保證。而利用本發(fā)明的探針材料，可以針對多種復雜基體中的PFCs進行有效地萃取富集，其富集系數(shù)最高可達8000倍，檢出限可達
0.06 - 0.59ng/L。
[0032]本發(fā)明的微萃取探針可以用于萃取多種基體中的目標物，例如，水、牛奶、全血、組幺口坐左/、寸ο
[0033]本發(fā)明的微萃取探針在對樣品中目標物進行萃取后，可以作為固體基質電噴霧離子源來進行直接電噴霧離子化-質譜分析。這也成為本發(fā)明探針的另一個顯著的優(yōu)點，而且不再需要液相色譜的色譜分離，使得分析手段得以大大的簡化，從而實現(xiàn)直接、快速分析。本發(fā)明的微萃取探針電噴霧離子源-質譜分析方法不僅對目標化合物的富集能力強，最高可達8420倍，且方法線性關系良好，回收率高，重現(xiàn)性好。
[0034]在一個示例性實施例中，發(fā)明人對萃取條件做了優(yōu)化，優(yōu)選的萃取條件為樣品體積10?100mL,更優(yōu)選為200mL ;萃取時間2?40min，更優(yōu)選為20min ；pH條件3?11，更優(yōu)選3?7，最優(yōu)選3。
[0035]發(fā)明所采用的表面富含羥基的基質，可以是本身富含這些基團的材料，例如木纖維/竹纖維等，也可以是經(jīng)過表面改性的其他材料，例如金屬材料。但優(yōu)選地為木纖維/竹纖維，這不僅是因為其無需經(jīng)過表面改性處理就可以直接應用，還因為其材料本身是親水性的，有利于所滴加的噴霧溶劑均勻地分布于探針表面，從而更為有效地解吸所富集的目標物。
[0036]該木纖維/竹纖維優(yōu)選制成窄長的尖狀固體基質，尖端部分的直徑為0.1?
0.2mm(與商品化電噴霧離子源的毛細管尺寸相近)，作為探針基質。該探針基質十分容易制作，且價格低廉，可作一次性使用，因此以有效防止交叉污染和記憶效應。該微萃取探針可以適用于環(huán)境樣品和/或生物樣品的分析檢測，尤其適合于用于復雜樣品，例如全血、牛奶的分析檢測。
[0037]除此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，還具有以下的有益效果:
[0038]本發(fā)明所提供的微萃取材料具有多孔性和雙重吸附機理(反相鍵合和離子交換)，微萃取探針用于高選擇性地富集目標化合物，對于水樣中的目標物有約4000-8000倍的富集能力，對于全血和牛奶樣品中的目標物有約100-500倍的富集能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1顯示了本發(fā)明一種具體實施方案中的微萃取探針的制備過程，由表面富含羥基的探針基質于吸附材料溶液中進行硅烷化反應，形成表面連接有銨基和長碳鏈的微萃取探針。
[0040]圖2為本發(fā)明微萃取探針的另一種表面結構不意圖。
[0041]圖3為本發(fā)明探針用于目標物萃取的一種示意圖。
[0042]圖4為本發(fā)明微萃取探針電噴霧離子源示意圖，將微萃取探針于含有目標物的基體中進行萃取后，將高壓電場加載于微萃取探針，并滴加噴霧溶劑使得目標化合物解吸并誘導電噴霧的形成，直接于質譜中進行分析。
[0043]圖5顯示了微萃取探針表面的光電子能譜分析結果，(I)微萃取探針表面；(2)Si2p 峰；(3) Nls 峰。
[0044]圖6顯示未經(jīng)修飾的木纖維基質以及本發(fā)明的微萃取探針的掃描電鏡圖。
[0045]圖7顯示了微萃取探針萃取條件的考察結果，⑴溶液pH ；⑵溶液體積；(3)萃取時間。

【具體實施方式】
[0046]以下實施方式是對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的實施方式不局限于以下的實施例介紹，凡依照本發(fā)明的原理或理念所作的等同的變化或變通都應視為本發(fā)明保護的范疇。
[0047]作為本發(fā)明的一個示例性實施例中，采用二甲基十八烷基[3_(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨作為涂層材料，木纖維作為基質材料，制備獲得的微萃取探針用于萃取樣品中的全氟化合物。
[0048]示例性實施例中所采用的材料和試劑為:
[0049]二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨(50%甲醇)；N，N-二甲基甲酰胺(經(jīng)氫化鈣干燥和減壓蒸餾后使用)；甲醇為色譜純(美國Burdick & Jackson公司)；實驗用水為超純水，由超純水設備(Mil1-Q，美國)制備。
[0050]標準物質:全氟辛烷磺酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸(PFNA)、全氟癸酸、全氟i 酸和全氟十二酸(美國Accustandard公司)。內標=13C4-全氟辛燒磺酸和13C4-全氟辛酸購自加拿大Wellington實驗室。所有標準物質純度均> 99%。
[0051]木纖維(樺木牙簽，香港百佳連鎖超市)。
[0052]實施例1微萃取探針的制備
[0053]首先把木纖維剪成約2cm長度，然后用小刀進一步把木纖維尖端部分削成更為尖細的尖端(外徑為0.1?0.2mm,與商品化電噴霧離子源的毛細管尺寸相近)，制作成微萃取探針的木纖維基質。然后，將木纖維基質置于雙頸燒瓶中，加入10mL無水N，N-二甲基甲酰胺和5mL 二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨，通入氮氣，加熱至120°C攪拌回流反應12h。反應完成后，將表面鍵合了吸附材料的木纖維基質用甲醇反復清洗三遍，自然晾干后得到微萃取探針。
[0054]實施例2微萃取探針的表征
[0055]圖5顯示了微萃取探針表面的光電子能譜圖，從譜圖中可觀察到C-、O-、N-和S1-相關峰。Si和N在經(jīng)過表面鍵合的木纖維基質中的含量百分比為2.14%?2.35%。Si2p峰顯示了在結合能在102.8eV的S1-CH2鍵和102.2eV時的S1-O鍵(圖5-2)，Nls峰表明顯示了結合能在399.6eV的N-CH2鍵和402.2的N-CH3鍵(圖5_3)。通過光電子能譜分析，確證了二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化銨的硅烷基與木纖維基質表面的羥基通過硅烷化反應鍵合。
[0056]圖6顯示了未經(jīng)修飾的木纖維基質以及本發(fā)明的微萃取探針的掃描電鏡圖，圖中可以清楚地顯示，在200X的放大倍數(shù)下，未修飾的木纖維基質表面皺褶且松散，具有鱗片狀的纖維覆蓋在整個表面上(圖6-1);而本發(fā)明微萃取探針的表面顯示出更規(guī)則的多孔結構(圖6-3)。在3000X的放大倍數(shù)下，可顯示出更為清晰的多孔結構。盡管未修飾的木質纖維表面顯示出多孔結構，但其尺寸不規(guī)則(圖6-2);而本發(fā)明微萃取探針顯著不同于前者，其表面形成了規(guī)則的多孔網(wǎng)狀結構，孔徑約ΙΟμπι(圖6-4)。這種的孔隙度除了提供了更多的吸附比表面積，也提供了溶劑的傳輸通道。
[0057]實施例3萃取及微萃取探針電噴霧質譜分析
[0058]樣品萃取的操作方式與固相微萃取的萃取方式一致，米用直接萃取的模式。萃取前，微萃取探針先用甲醇潤洗30s。萃取完后，將微萃取探針快速從樣品中取出，然后放入純水中潤洗1s后取出，待自然晾干后進行微萃取探針電噴霧質譜分析。
[0059]將萃取完的微萃取探針固定在三維移動臺上，使微萃取探針尖端對準質譜入口并距離質譜入口 10mm。將外置-3.5kV的高壓電場加載于微萃取探針上，然后將5yL的甲醇噴霧溶劑滴加在微萃取探針尖端上，溶劑解吸出富集的成分，在高壓電場的作用下通過微萃取探針表面的多孔網(wǎng)絡結構向尖端移動，并在尖端形成泰勒錐，然后生成帶電的噴霧液滴，進一步脫溶劑形成氣相離子，使成分離子化，進入質譜進行分析(圖4)。
[0060]微萃取探針電噴霧質譜分析:負離子檢測模式，離子傳輸管溫度300°C ;串聯(lián)四極桿質譜分析采用選擇反應監(jiān)測模式，離子參數(shù)見表1-1;離子阱-靜電場軌道阱質譜采用高分辨全掃描模式，分辨率60000，掃描質量范圍m/Z300?650。
[0061]表I全氟化合物的選擇反應監(jiān)測定量參數(shù)
[0062]
分析物母離子(m/z) 子離子(m/z、 碰撞能量(eV) 管狀透鏡(V)
全氟辛焼磺酸4998048132
13C4-全氟辛烷磺酸5039943124
全氟己酸31326S1253
全氟庚酸3633191272
全氟辛酸4133691282
13C4-全氟辛酸4173721370
全氟壬酸4634191,391
全氣癸酸513469IS79
全氟 H^一酸5635191391
全氟.十二酸61356914119
[0063]實施例4萃取條件研究
[0064]在純凈水樣品中以100ng/L的添加量加入各種PFC，研究不同萃取條件(溶液pH值、溶液體積、萃取時間)對萃取結果的影響(圖7)。
[0065]實驗研究了多種pH值條件下的萃取效率(3、5、7、9和11)。如圖7_1所示，當溶液PH值升高時，對于大多數(shù)PFCs來說，萃取效率降低。這是因為PFCs為酸性化合物，降低pH值使得吸附材料對PFCs具有更好的親和力。實驗結果表明pH3為最適宜的pH條件，此時探針對PFCs具有最佳的富集能力；而pH7時探針的萃取效率也是令人滿意的。
[0066]發(fā)明人同時研究了多種溶液體積(10，100, 200, 500,和100mL)下的萃取結果(圖7-2)?？傮w而言，增加溶液體積有利于提供更多的目標物，從而提高萃取效率。在低濃度范圍內，提聞溶液體積明顯有利于萃取效率的提升，但當達到一定體積后(200mL),萃取達到動態(tài)平衡，溶液體積進一步的增加無法明顯地提升萃取效率。
[0067]發(fā)明人還研究了萃取時間的影響(圖7-3)。分析物在樣品溶液及微萃取探針之間的分布是一個動態(tài)平衡，萃取效率隨著萃取時間的增加而提升，直到在20min時達到動態(tài)平衡。
[0068]實施例5抗干擾實驗
[0069]為了研究本發(fā)明微萃取探針的抗干擾性能，采用腐植酸和牛血清白蛋白作為基體干擾。這兩類物質是廣泛存在于環(huán)境和生物基質中的天然有機物，容易粘附于探針表面而影響萃取效率，因此具有較強的代表性。另外，考慮到生物樣品中可能含有鹽類，以及鹽類的存在有可能會造成離子抑制，影響離子化效率，故采用氯化鈉溶液作為基體進行考察。實驗分別在100mL純凈水樣品中加入50mg/L腐植酸，0.2g/L的牛血清白蛋白和1mM氯化鈉，同時考察pH = 3和pH = 7條件下的各種PFC的回收率。
[0070]表I微萃取探針的抗基體干擾能力
[0071]
腐植酸(％) 個血清白蛋白(％) 氯化鈉(％) 分析物 ---
pH=,'5pH=7pH=S|)H=7pH=,1!])H=:7
全氟辛規(guī)磺酸83.347.264.519.11116100.3
全'氟己酸65.837.472.027..989.385.6
全氟庚酸66.236.168.725.892.287.8
全氟辛酸70.938.660.924.799.486.0
全氟壬酸76.9,MU68.121.5116.9103,5
全氟癸酸92,152.057.018,4118.2116.1
全氣十- '酸90.546.652.S17.2119.3112,9
全氟十二酸82.443.051.2?0,0117.399.2
[0072]結果表明，當pH值為3時(最佳萃取pH)，在腐植酸的添加量達到50mg/L的情況下(相當高的濃度添加到真實樣品中)，各種PFC的回收率均大于65% ;而當牛血清白蛋白的添加量為0.2g/L時(相當高的濃度添加到真實樣品中)，各種PFC的回收率均不低于50%。對于在復雜的環(huán)境或生物樣本中的超痕量分析，這樣的回收率結果已經(jīng)令人相當滿意。當PH值為7時(接近原位分析和活體分析的條件)，在腐植酸的添加量達到50mg/L的情況下，PFCs的回收率不低于35% ;當牛血清白蛋白的添加量為0.2g/L時，回收率不低于15%。結果表明本發(fā)明的微萃取探針仍適合于原位分析和活體分析。
[0073]同時，發(fā)明人考察了高鹽度環(huán)境下的分析結果。結果表明在高鹽度條件下(1mM氯化鈉溶液)，微萃取探針的萃取能力以及微萃取探針電噴霧離子化能力均優(yōu)良，在PH =3和7的條件下均可獲得高于85%的回收率結果。
[0074]實施例6萃取能力研究
[0075]樣品萃取的操作方式與固相微萃取的萃取方式一致，采用直接萃取的模式(direct immers1n mode)。萃取前，微萃取探針先用甲醇潤洗30s。
[0076]水樣(純水、自來水、湖水和河水):微萃取探針加入到100mL未經(jīng)處理的水樣中800rpm攬祥萃取60min。
[0077]全血樣品:微萃取探針置ImL血樣中，潤旋萃取lOmin。
[0078]牛奶樣品:200mL牛奶樣品加入鹽酸調節(jié)pH = 3,放入微萃取探針于800rpm攪拌萃取20min。
[0079]萃取完后，將微萃取探針快速從樣品中取出，然后放入純水中潤洗1s后取出，待自然晾干后進行微萃取探針電噴霧質譜分析。
[0080]本發(fā)明微萃取探針的萃取能力通過研究在不同基體中的富集倍數(shù)來確定。所有樣品均在最接近直接的、原位和體內分析的條件下進行。在水樣基體中，100mL(5倍最優(yōu)量)的樣品溶液進行60min(3倍最優(yōu)時間)的萃取，pH值不經(jīng)過調整，以模擬原位分析條件。對于全血樣品，在不經(jīng)過任何前處理的條件下對ImL樣品萃取lOmin，以模擬體內分析條件。對于牛奶樣品，采用優(yōu)化的實驗條件，即，200mL溶液于pH3的條件下萃取20min。所獲得的富集倍數(shù)如表2所示。
[0081]結果表明，本發(fā)明的微萃取探針對于水基體具有非常理想的富集能力。對于純凈水、湖水、河水樣本，富集倍數(shù)值達到約4000-8000。不同的水基體對微萃取探針的富集能力影響并不明顯。
[0082]在全血樣品中，微萃取探針的富集倍數(shù)在非平衡條件時已達到100-300。在牛奶樣品中，最佳萃取條件下的富集倍數(shù)值可達350-500。盡管在血樣和牛奶樣本中，由于基體雜質的干擾，其富集能力遠低于水樣，然而，如此的富集能力已比現(xiàn)有的方法提高了 2個數(shù)量級的靈敏度。
[0083]表2微萃取探針電噴霧質譜測定全氟化合物在不同基質中的富集倍數(shù)
[0084]
分析物_純水_湖水_河水_全血牛奶
全氟辛烷磺酸—8420 ±338 _8025±293 8242 ±346 245 ±12 502 ±28
全氟己酸_4570±128 4019±142 4370±153 107±4 352±18
全氟庚酸_4960±149 4470±132 4721±168 102±3 363±19
全氟辛酸_7354±256 6960±233 7125±267 105±5 466±22
全氟壬酸_6865±210 6425±226 6467±210 141±8 439±26
全氟癸酸_6380±232 6085±167 6358±196 160±11 431±23
全氟"I^一酸 _6465±241 6130±198 6370±226 150±8 419±21
全氟十二酸丨5781±170 丨5235±135 丨5420±178 |l24±5 !494±17
[0085]實施例8定量準確性研究
[0086]實驗方法:在純水中添加濃度范圍0.5-100ng/L的PFCs，研究微萃取探針電噴霧質譜分析的定量準確性。
[0087]將13C4-全氟辛烷磺酸和13C4-全氟辛酸添加到噴霧溶劑中，作為10ng/L濃度水平下的同位素內標化合物。內標化合物用于分析過程的誤差校準，可以大大地提高方法的重現(xiàn)性。
[0088]結果表明，本發(fā)明方法具有良好的線性關系，相關系數(shù)(r2)不低于0.9931(表3)。最低檢出限和定量限分別為0.06 - 0.59ng/L和0.21 - 1.98ng/L(由信噪比為3和10時的峰的濃度確定)。
[0089]在重復性實驗中，單根探針12次重復萃取實驗，在同樣條件下萃取添加了 1ng/LPFCs的水樣，結果表明RSD小于13.2%。從實驗結果可知，該微萃取探針可重復多次使用，具有良好的重復性和穩(wěn)定性。
[0090]發(fā)明人同時研究了不同探針之間的可重現(xiàn)性實驗，以同樣的發(fā)明方法制備6根不同的微萃取探針，該實驗結果也顯示了良好的重現(xiàn)性，RSDs不高于16.4%?；厥章试囼烇@示該方法具有良好的準確性，回收率達到89-114%。
[0091 ] 這些結果顯示了本發(fā)明的微萃取探針電噴霧質譜法可以適用于超痕量水平PFCs的直接定量檢測。
[0092]表3微萃取探針電噴霧質譜分析全氟化合物的線性方程、范圍、檢出限、
[0093]定量限、重復性和回收率
[0094]分析物pll 線性方程Ili^~檢出限定量限重 λ 性回收率
范圍系數(shù)(ng/L) (ng/L) (RSD，%)s(%卜
(ng/L)(盧)單根^
撕2
探針




(η=12





(η=6)







)
Λ ,V = 0.1367 X + 0.999
全氟羊烷磺酸 0.5~1000.06 0.21 4.8 11.5 103
0.34242
…y = 0.0432 X + 0.993
全氟己酸 1-1000.21 0.71 8.9 16.4 107
0.05224
Λy = 0.0416 X + 0.997
全氟庚酸 0.5~1000.09 0.31 10.2 11.6 89
0.09284
Ay - 0.0662 X + 0.998
全氣芊酸 0.5~1000.10 0.33 2.9 5,8 96
0.1022 2
Λ ^V = 0.0951 K + 0.994
全氟壬酸 0.5~1000.08 0.25 8.2 12.9 94
0.02582

y ― 0.1099 K —■ 0.993 全氟癸酸 0.5~1000.10 0.33 9.6 14.3 91
0.10691
A, ,y = 0.0884 X - 0.993
全氟十一酸 1—1000.29 0.95 13.2 10.4 112
0.00869
A ^ ,y = 0.0853 X + 0.994
全氟十二酸 2-1000.59 1.98 10.6 11.9 104
0.11004
[0095] a100mL純水中添加10ng/L全氟有機物。
【權利要求】
1.一種微萃取探針，其特征在于所述的探針包括基質和涂層材料，所述的基質為表面富含羥基的固體材料，所述的涂層材料為含有硅烷基的化合物，涂層材料通過化學反應與基質表面的羥基氧連接。
2.如權利要求1所述的微萃取探針，其特征在于所述的基質材料為木質纖維、竹質纖維或金屬。
3.如權利要求2所述的微萃取探針，其特征在于所述基質為尖端直徑在0.1?0.2mm范圍的木質纖維、竹質纖維基質或經(jīng)過表面處理金屬針，或尖端直徑為I?1ym范圍的經(jīng)過表面處理金屬針。
4.如權利要求1所述的微萃取探針，其特征在于所述涂層材料的化合物具有如式(I)所示的結構:

R.L I； Rj-N-R^- S1-1 ^ I

P



1\.5式(I) 式(I)中，R1為C0-C18的烷基；R2為C1-C18的烷基；優(yōu)選地，為直鏈烷基； R1與R2的總C個數(shù)為8?21。 R3、R4、R5為甲氧基或乙氧基；化合物通過R3、R4和R5中的一個或多個基團與基質表面羥基通過硅烷化反應連接。
5.如權利要求1所述的微萃取探針，其特征在于所述式(I)中的R1為Ctl-C3直鏈烷基，R2為C8-C18的直鏈烷基；或者，R1為C8-C18的直鏈烷基，R2為Ctl-C3的直鏈烷基；更優(yōu)選地，R1為C。，R2為C8-C180
6.如權利要求1所述的微萃取探針的制備方法，其特征在于涂層材料與基質通 過硅烷化反應連接，包括以下步驟: 51.將如式(I)所述的化合物溶解于無水的有機溶劑中成為涂層材料溶液； 52.將基質材料浸潰于涂層材料溶液中；無水條件下加熱反應。
7.如權利要求1所述的微萃取探針的應用，其特征在于用于目標物為酸性長鏈有機化合物的分析檢測；優(yōu)選地，所述長鏈有機化合物為全氟化合物。
8.如權利要求7所述的微萃取探針的應用，其特征在于所述的全氟化合物包括全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、全氟i^一酸、全氟十二酸、全氟十三酸、全氟十四酸、全氟十五酸、全氟己烷磺酸、全氟庚烷磺酸、全氟辛烷磺酸等中的一種或多種。
9.如權利要求1所述的微萃取探針的應用，其特征在于所述的微萃取探針對樣品中的目標物進行萃取后，直接進行微萃取探針電噴霧離子源-質譜分析。
10.一種利用如權利要求1所述的微萃取探針的電噴霧裝置，其特征在于包括:質譜，用于固定微萃取探針使微萃取探針尖端對準質譜入口并距離質譜入口處5-15mm的支架，用于在微萃取探針上施加電場的電源。
【文檔編號】G01N27/62GK104134606SQ201410371066
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】楊運云, 鄧潔薇, 欒天罡, 方玲 申請人:中山大學, 中國廣州分析測試中心