在线电场驱动聚焦预富集-超高效液相色谱联用在全氟化合物分析中的应用研究

The bottleneck of the analytical process lies in the labor-intensive and time-consuming sample preparation procedures. Thus, the development of rapid, efficient and sensitive sample preparation technique coupled with chromatography for solving the bottleneck problem, has become frontiers of analytical science. In this project, an online electric-field-driven focusing preconcentration technique coupled with ultra-high performance liquid chromatography (UPLC), is proposed to be established, which will be applied to the rapid and highly sensitive online analysis of persistent organic pollutants, like perfluorochemicals. The realization of this online technique would not only improve sensitivity, speed and automation of the analytical method with lower cost, but also could overcome the volume overload problem of online enrichment-UPLC analysis by focusing analytes from large volume of sample to generate a narrow zone. Driven by high electric field, the analytes can stack in the capillary for highly efficient enrichment. The online coupling of electric-field-driven focusing preconcentration with UPLC will be realized by valve-switching technique. The features of the online system and the online analytical method would be systematically investigated, including the mechanism of online electric-field-driven focusing. This online system would be applied to the analysis of environmental, food and biological samples, providing a rapid, sensitive, selective, environmentally friendly analytical method for the study of environmental pollution and food security.

费力耗时的样品前处理已经成为分析过程的瓶颈，发展灵敏、快速、高效的样品前处理与色谱分析联用技术以解决瓶颈问题，已经成为分析科学领域的前沿课题。本项目拟发展一种电场驱动聚焦预富集-超高效液相色谱（UPLC）在线联用技术，并应用于持久性有机污染物全氟化合物的快速、高灵敏在线分析。这一联用技术的实现不仅可以提高分析灵敏度、速度、自动化程度和降低分析成本，还可以将大体积样品中的分析物聚焦成狭小的区带，解决UPLC在线富集容易过载的难题。该技术采用高压电场驱动，使分析物堆积于毛细管中，实现高效富集；采用阀切换技术实现在线联用。本项目将对联用系统和联用方法进行系统考察和机理研究，并应用于环境、食品和生物样品的分析，为环境污染和食品安全问题的研究提供灵敏、快速、自动化程度高、环境友好的分析方法。

样品前处理是分析检测的关键环节。食品、生物、环境等复杂样品，基体干扰严重，待测组分浓度低，发展灵敏、快速、高效的样品前处理与色谱联用技术以解决瓶颈问题已经成为分析科学领域重要的研究方向。本项目针对复杂样品痕量分析的难题，开展样品前处理-高效液相色谱联用新技术的研发及其应用研究，主要内容如下：1、研发了高效的在线电场驱动聚焦预富集-超高效液相色谱-串联质谱联用装置，系统研究关键参数和聚焦富集机制，建立了生物、环境样品中16种全氟化合物分析的新方法，5 min内完成聚焦富集，灵敏度提升2个数量级，简化样品前处理过程，回收率83.4–114.0%之间，日内、日间RSD分别低于7.5%和11.1%。2、研发全自动限进介质SPE-HPLC在线联用系统，成功应用于临床生物样品的药物分析，该方法10 min完成检测，定量限为0.012 μg/mL，回收率在98.1%–104.6%之间，RSD 4.6%以内。与现有方法相比，分析速度、自动化程度、检测灵敏度方面有显著优势，且无需内标校准亦能获得良好的准确度和精密度。3、研究了“反”浊点萃取-大体积进样富集-离子对色谱联用新方法，实现样品中复杂大分子基质一步去除、直接进样分析，系统考察了联用方法特性，成功应用于食品样品中亲水分析物的痕量分析，定量限为0.076 mg/kg，回收率为92.5-108.7%，RSD小于5.5%。该方法无需实验室搭建装置或合成材料，简单快速地集成了分析物提取、复杂基质去除、在柱富集、分离检测的流程，在样品消耗、样品处理时间（11 min）和通量上有明显优势。4、研发了全自动脉冲扩散聚焦大体积进样富集-HILIC-MS/MS联用装置，理论模型结合关键参数实验结果研究聚焦富集机理，成功应用于生物样品中亲水毒物痕量河豚毒素的分析，检出限为0.65 和 2.2 ng/mL，回收率为82.8–110.0%，与现有大体积进样-HILIC技术对比，该方法是目前唯一能实现HILIC毫升级别进样的技术，显著提高分析灵敏度，且全自动控制、通用性强。以上研究工作分别在Talanta、Microchemical Journal等刊物上发表，标注基金资助的SCI论文5篇，申请并授权发明专利1项。