基于功能化石墨烯为涂层的固相微萃取技术对人体检材中苯丙胺类毒品的分析方法研究

In this study, graphite oxides will be firstly covalently modified with 2-pyrrolidone via reaction of 2-pyrrolidone and epoxy on the surface of graphite oxides and the modified graphite oxides will then be deoxidized with the reducing agent under appropriate reaction conditions to obtain functionalized graphene material. By taking advntage of this strategy, an ideal coating material with high surface area to weight, remarkable thermal and chemical stability, ultra-high mechanical strength, and unique hydrophilic-lipophilic property will be developed. . Based on the above mentioned characteristic of the functionlized graphene coating material, amphetamine-type stimulants in whole blood, urine and oral fluids are expected to be efficiently extracted, enriched and then determined by SPME coupling GC/MS technique. This work will not only contribute to extending the applications of graphene in the analytical research field, but also to the development of SPME theory. In addition, the developed SPME technique has good application prospect in forensic analysis.

本研究采用先让2-吡咯烷酮与氧化石墨表面环氧官能团进行反应，再对功能化修饰氧化石墨进行还原处理的策略，向石墨烯引入特定目标官能团，从而实现构建具有大比表面积、高机械强度、稳定的物理化学性质和“双亲特性”（亲水性和亲油性）等优点的新型石墨烯涂层材料。基于该涂层材料，开发一种成本相对较低、快速、灵敏度高、适用于对人体检材（血液、尿液和唾液）中苯丙胺类毒品进行在线检测的固相微萃取—气质联用分析方法。本研究将不仅开拓功能化石墨烯材料在分析化学领域内的应用潜能，而且对固相微萃取技术理论发展和进一步促进该技术在刑事科学技术领域内的应用具有重要意义。

侦破毒品滥用案件需要对生物检材中的毒品进行准确分析。但由于生物检材基体复杂，传统样品处理过程不仅消耗大量有机溶剂，而且步骤繁琐、耗时耗力，因此有必要开发更加环保和高效的新型样品前处理技术。本项目主要着眼于固相微萃取（SPME）纤维开发与单滴微萃取技术发展以及它们在毒品分析中的应用研究，已取得成果主要包括：（1）建立批量生产分别以不锈钢丝和还原氧化石墨烯（RGO）为支撑材料和涂层的SPME纤维的制作方法。该方法具有快速简便、成本低廉、涂层厚度和长度可控、能批量生产等突出优点，同时所制备的SPME纤维具有涂层均匀、经久耐用、拆装方便等特点，因而该成果具有一定应用前景。初步实验结果表明，所开发纤维的单位厚度涂层对有机氯农药的萃取性能要明显高于市售100 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）涂层；（2）以多壁碳纳米管（MWCNTs）为起始原料，利用混酸（硝酸和硫酸）氧化处理手段向其表面引入了大量羟基和羧基等官能团，从而制得了MWCNTs-COOH材料。在此基础上，利用胶粘法将MWCNTs-COOH固定于不锈钢丝表面制得了SPME纤维。实验证明，MWCNTs-COOH涂层比MWCNTs和PDMS涂层对苯丙胺类化合物具有更好的萃取性能。最后利用所开发纤维，建立了尿中6种苯丙胺类毒品的SPME-GC/MS分析方法。（3）通过引入电场和制作有机溶剂液泡等手段，对传统单滴微萃取技术进行了改进。由于电场存在，加速了目标物离子向萃取溶剂相的迁移，从而有效提升了萃取效率，基于此建立了电场促进下尿中苯丙胺类毒品的分析方法；向三氯甲烷单滴中引入适量空气不仅可以增大其表面积，而且可以降低因重力造成的单滴位移或脱落问题，使萃取过程中单滴稳定性得以提升，从而达到了提高萃取效率的目的，基于此建立了尿中咖啡因的液泡微萃取方法。（4）利用在不同pH条件下（2、~7、10）对同一样品进行连续萃取策略，开发了全血中13种常见酸性、中性和碱性毒物的全性萃取技术。该技术不仅提高了样品处理效率，而且还节省了样品消耗量。最后通过与HPLC/MS/MS联用，建立了同一样品中不同酸碱性毒物的筛查和分析方法。