基于聚合离子液体-氧化石墨烯整体柱的填充萃取剂固相微萃取(MEPS)及其在药物残留检测中的应用

Microextraction by packed sorbent (MEPS) is a novel efficient sample preparation method based on extraction mechanism of solid-phase extraction (SPE). Extraction efficiency of MEPS is directly related to the performance of sorbent materials. Commercialized available sorbents exhibit limited resistance to impurities and low extraction capacity for polar and hydrophilic compounds represented by chemical drugs. In this project, polymeric ionic liquids-graphene oxide composite monolith will be prepared by a green frontal polymerization method, and used as MEPS sorbent materials for the determination of drug residues such as aryl propionic acid and fluroquinolones derivatives in environmental samples, coupled to high performance liquid chromatography. To strengthen the interaction between sorbent and analytes, ionic liquids monomers will be functionalized according to the molecular structures of drug analytes. Drawbacks of commercial packed sorbent will be overcome by monolith materials, and the strategy of designing sorbent material based on property of analytes will also create more efficient analytical methods of intractable drug residues.

填充萃取剂固相微萃取（MEPS）是一种基于固相萃取原理的新型样品前处理技术，其萃取效率的高低与萃取剂的性质密切相关。商品化填充型萃取剂抗杂质干扰性能差、使用寿命低，对极性、亲水性物质萃取效率也有限，难以满足药物残留检测灵敏度高、准确度好、实用强的要求。本项目拟借助离子液体性质可调控和石墨烯萃取容量高等优点，根据分析物的分子结构设计合成相应的离子液体单体，通过绿色环保的前线聚合反应制备聚合离子液体-氧化石墨烯整体柱，发展基于整体柱的MEPS方法，在提高萃取效率的同时改善MEPS萃取剂对复杂基质样品的实用性和使用寿命。以高效液相色谱为分析手段，对芳基丙酸类、诺氟喹酮类等常见药物残留建立分析方法，对环境中相关污染物的含量水平进行考察。本项目将通过整体柱技术来弥补现有MEPS萃取剂在应用中的各种不足，并采用从分析物化学结构出发设计新型萃取剂的方法，针对性地解决难萃取药物残留的分析检测问题。

本课题根据目标分析物的分子结构设计合成了离子液体功能单体、交联剂，利用离子液体性质可调控、萃取性能优异和氧化石墨烯萃取容量高、比表面积大等独特优势，制备了聚合离子液体-氧化石墨烯整体柱、聚合离子液体整体柱、聚合离子液体涂层的固相微萃取管（或萃取纤维）等新型高性能萃取材料。将这些萃取材料与液相色谱或气相色谱联用，针对药物残留雌激素、内分泌干扰物邻苯二甲酸酯类和双酚A，以及重要的环境污染物多环芳烃、酚类、烷烃等目标分析物，发展了多种高灵敏度、高选择性的分析方法，应用于环境分析，解决了现有样品前处理方法灵敏度低、选择性差、分析速度慢、难以在线检测等问题。本课题开展了一系列较为系统的研究工作，主要包括3个方面：1）聚合离子液体-氧化石墨烯整体柱固相微萃取材料的研究，2）聚合离子液体涂层固相微萃取纤维和固相微萃取管的研究，3）碳材料固相微萃取纤维、萃取管、搅拌棒的研究。在分析化学研究领域和样品前处理研究方向的代表性期刊Journal of Chromatography A、Analytical and Bioanalytical Chemistry、Talanta、Journal of Separation Science发表论文21篇，参加国内学术会议发表会议论文5篇并做分会场口头报告3次，培养硕士研究生6名，已经超额完成了课题的预定研究目标。