基于智能离子液体(SMILs)的微萃取新策略：吸烟者尿液中THC生物标志物的高灵敏定量检测

本研究针对传统尼古丁代谢物检测方法成本高、操作复杂的问题，开发了基于结构导向型智能离子液体(SMILs)的磁辅助微萃取技术(MA-SMILBME)。通过理性设计(S)-1-(4-hydroxypyridin-3-yl)-1-methyl-2-oxopyrrolidinium bromide ([HPOP][Br])，实现了尿液中trans-3'-hydroxycotinine(THC)的高选择性萃取，结合UV-Vis光谱检测获得0.12 ng/mL的检测限，为生物监测提供了简便可靠的解决方案。

　　

【研究背景】
在公共卫生领域，准确监测尼古丁暴露水平对评估吸烟相关健康风险至关重要。trans-3'-hydroxycotinine(THC)作为尼古丁的主要代谢产物，其尿液中浓度与吸烟量直接相关，被公认为最可靠的生物标志物。然而现有检测方法如GC-MS、HPLC等面临仪器昂贵、前处理复杂等瓶颈，特别是在资源有限地区难以推广。传统UV-Vis光谱法虽成本低廉，却受限于复杂基质干扰和ppb级检测灵敏度不足的缺陷。

【研究突破】
博鲁杰尔迪大学的研究团队创新性地提出"智能离子液体(SMILs)"概念，通过分子结构逆向工程设计出与THC高度互补的(S)-1-(4-hydroxypyridin-3-yl)-1-methyl-2-oxopyrrolidinium bromide ([HPOP][Br])。这种结构导向型溶剂不仅能通过氢键、π-π堆积等特异性相互作用捕获目标物，更通过磁性修饰实现了"磁棒搅拌即分离"的便捷操作。相关成果发表于《Analytica Chimica Acta》，为生物标志物检测提供了新范式。

【关键技术】
研究采用DFT计算指导SMILs分子设计，通过FTIR、¹HNMR/¹³CNMR验证结构；建立磁辅助智能离子液体微萃取(MA-SMILBME)体系，优化pH、IL用量等参数；利用UV-Vis光谱结合VSM分析磁性复合物；采用吸烟者(n=未注明)与非吸烟者对照队列验证方法可靠性。

【研究结果】

1. 智能离子液体设计与表征
   通过DFT计算揭示[HPOP][Br]与THC的相互作用能(-42.6 kJ/mol)，证实吡啶环羟基与THC羰基形成关键氢键。元素分析误差<0.3%，¹HNMR显示特征峰：吡啶环H(8.72 ppm)、N-甲基(3.12 ppm)。

2. 萃取条件优化
   pH 7.0时萃取效率达98.5%，10 mg [HPOP][Br]与2 mg Fe₃O₄组合实现最佳回收率。磁性分离时间仅30秒，较传统离心提速6倍。

3. 分析方法验证
   线性范围2.0-200.0 ng/mL(R²=0.998)，LOD低至0.12 ng/mL，相当于传统方法灵敏度提升20倍。实际尿样加标回收率95.4-98.8%，RSD<2.03%。

4. 实际样本检测
   吸烟者尿液中THC浓度(82.3±14.7 ng/mL)显著高于非吸烟者(1.2±0.3 ng/mL)，与文献报道的HPLC数据吻合。

【结论与意义】
该研究开创性地提出SMILs设计理念，突破传统ILs仅依赖物理性质调控的局限，通过"结构-功能"双重仿生实现分子识别。MA-SMILBME技术将样品处理时间从小时级缩短至分钟级，检测成本降低约90%。特别是磁性分离模块的设计，为POCT(即时检测)设备开发奠定基础。未来可拓展至其他生物标志物的定向捕获，推动个性化医疗监测技术的发展。

【创新点】
• 首次定义SMILs概念：区别于SAILs(结构类似离子液体)的结构相似性原则，强调功能导向的精准设计
• 磁分离-光谱联用技术：解决亲水性ILs回收难题，实现"一搅即分"的操作革命
• 理论计算指导合成：DFT模拟提前预测相互作用位点，减少试错成本