开发了一种自动化方法,该方法利用深共晶溶剂和液相色谱技术,在原位条件下分析萘普生和贝扎氟贝特的混合物
《Journal of Chromatography A》:Development of a Methodology in an Automated System for Analysis of Naproxen and Bezafibrate in In-Situ Formation Using a Deep Eutectic Solvent by Liquid Chromatography
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时间:2025年10月28日
来源:Journal of Chromatography A 4
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通过原位深熔盐溶剂(DES)与空心纤维膜液-液萃取(HF-MMLLE)结合,开发了一种96孔板自动化分析方法,显著提升抗炎药物(萘普生、贝扎菲布)在环境水样中的检测效率(检测限7.6 μg/L),验证了其绿色、高选择性及高通量的特性。
这项研究介绍了一种创新的分析方法,该方法结合了在原位形成深共熔溶剂(DESs)与空心纤维微孔膜液-液萃取(HF-MMLLE)技术,并将其应用于自动化96孔板系统中。与传统方法不同,DESs并非预先制备,而是在萃取过程中生成。这种策略利用了八烷酸与萘普生和贝扎法布特分子中官能团之间的选择性氢键相互作用,从而提高萃取效率,同时简化样品前处理步骤并减少溶剂的使用量。通过将这种方法与高通量96孔板平台相结合,可以同时处理多达96个样品,将每样品的有效分析时间缩短至不到一分钟,这是目前在基于DES的萃取方法中尚未报道的特性。
该方法的优化通过单变量和多变量设计进行,傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征验证了DESs的原位形成机制。该方法表现出的检测限为7.6微克/升,定量限为25微克/升。精确度结果低于15.9%,回收率在71至102%之间。此外,通过AGREEprep工具评估了该方法的绿色度,结果显示该策略提供了一种可持续、选择性以及高通量的替代方案,用于监测和分析水环境中出现的药物污染物。
随着全球范围内抗炎药物的大量使用,这些药物对环境造成了严重的污染问题。据统计研究显示,萘普生和贝扎法布特是其中使用量最大的两种药物,占总使用量的约15%。萘普生是一种非甾体抗炎药(NSAID),主要用于治疗疼痛、发热和肿胀。贝扎法布特是一种纤维酸类药物,用于调节血液中的胆固醇和甘油三酯水平。然而,最近的研究表明,贝扎法布特还具有抗炎特性。由于这些药物的广泛使用和随意丢弃,监测和研究其对环境的影响变得尤为重要。
在水系统中检测NSAID和其他药物面临诸多挑战,主要原因是它们的浓度较低且化学结构复杂。传统的分析方法通常缺乏足够的灵敏度和特异性,导致这些污染物的低估。此外,废水中同时存在多种药物及其代谢产物,进一步增加了检测的难度,因为这些物质可能干扰分析过程。例如,NSAID在污水处理厂进水和出水中被报道的浓度超过1微克/升,而在地表水中则通常在纳克/升范围内。因此,开发创新的分析方法对于提高这些新兴污染物在环境样品中的检测和定量能力至关重要。
绿色分析方法的发展对于有效监测新兴污染物具有重要意义。绿色化学原则倡导设计产品和过程,以减少或消除有害物质的使用和生成。在此背景下,该研究符合这些原则,通过减少对有毒有机溶剂和试剂的依赖,推动更可持续的分析过程,同时降低与有害材料相关的环境和健康风险。深共熔溶剂(DESs)作为一种可持续的替代品,已被广泛应用于环境分析中的样品前处理。这些溶剂由两种或更多组分组成,这些组分的熔点显著降低,从而形成一种具有低毒性、可生物降解以及可定制理化性质的多功能介质。其独特的特性使其在从复杂的环境基质如水和土壤中提取多种药物化合物方面表现出色。近年来,研究表明DESs在提高药物从环境样品中的回收率方面具有潜力,从而增强分析的灵敏度和检测能力。
然而,大多数方法依赖于在应用前对DESs进行预先合成和表征,这增加了制备步骤,可能引发稳定性问题,并导致溶剂消耗量增加。相比之下,一种基于DESs原位形成的独特策略可以在萃取阶段直接生成DESs,通过分析物与氢键受体之间的超分子相互作用形成。这种机制不仅简化了萃取流程,还提高了选择性和效率。此外,DESs的原位形成进一步提升了该分析方法的可持续性。在样品基质中直接生成DESs可以简化萃取过程,减少对有害溶剂的需求,从而提高药物从环境样品中的提取效率,实现更准确的检测和定量。同时,原位形成DESs也提高了分析流程的实用性与可重复性,有助于更可靠地评估水环境中药物污染的程度。
为了实现这一方法,采用了半自动化的96孔板系统,用于从水样中萃取和分析萘普生和贝扎法布特。该高通量平台能够同时处理多个样品,减少人为干预,从而显著提高效率和处理能力。半自动化的设计降低了交叉污染的风险,并提高了分析结果的可重复性,确保了可靠的分析数据。此外,通过将多个萃取步骤整合到一个流程中,系统优化了操作效率并减少了整体处理时间。这种策略不仅满足了环境监测的严格要求,还符合绿色化学原则,通过减少溶剂和试剂的使用量,促进了更可持续的分析实践。这种在原位DES形成、膜技术和自动化之间的协同作用,为水环境中药物污染物的监测提供了一种更环保、更高效且可扩展的方法。
本研究的目标是开发和验证一种基于原位深共熔溶剂(DES)的方法,用于在水样中检测萘普生和贝扎法布特。通过选择DES的组成和形成条件,旨在实现这些药物在复杂环境基质中的高效提取和富集。该方法将被全面评估,以确保其在灵敏度、选择性和稳健性方面的可靠性,从而满足日常分析和环境监测项目的需求。此外,该方法的绿色性、高效性和可扩展性也得到了验证,使其成为一种有吸引力的替代方案,适用于需要高生产力的分析实验室。
本研究中所使用的材料包括用于制备DES的乙酰丙酸(LVA)(纯度98%)、八烷酸(C8)(纯度≥99%)和十烷酸(C10)(FCC、FG、纯度≥98%)。分析物为萘普生(NAP)(纯度≥99%)和贝扎法布特(BZF)(纯度≥99%)。所有材料均从Sigma Aldrich(美国密苏里州圣路易斯)获得。甲醇(MeOH)、乙腈(ACN)和乙酸乙酯(EtAc)的纯度均高于99.8%,购自Merck(美国新泽西州肯尼沃斯)。超纯水(UPW)(电导率18.2兆欧/厘米)来自Mega Purity纯化系统。
为了展示使用DES所带来的效率提升,将三种成分LVA、C8和C10与直接注入HPLC-DAD中的NAP和BZF进行了比较。在补充材料中的图3-S中,这种比较通过标准化色谱面积,以最高响应为100%的方式呈现。文献中已有报道指出,脂肪酸与某些药物之间可以形成深共熔溶剂。这种策略通过分析物与氢键受体之间的相互作用,实现了更高效的萃取,同时也简化了操作流程。
通过分析结果可以得出,所选的DES组合和形成条件能够有效提升萘普生和贝扎法布特的检测和提取效率。该方法的高灵敏度、高选择性和高重复性使其在环境监测中具有重要价值。此外,该方法的绿色性也得到了验证,表明其在减少环境和健康风险方面具有显著优势。这种基于原位DES形成的方法,不仅提高了分析效率,还降低了对有害溶剂和试剂的依赖,为环境分析提供了一种可持续的解决方案。
本研究的结论表明,原位形成深共熔溶剂(DES)作为微萃取在空心纤维膜中的创新策略,为水环境中常见药物的检测提供了新的可能性。该方法结合了操作简便、试剂消耗量低和样品处理能力高的特点,使其成为高生产力分析实验室的理想选择。通过选择适当的DES组合和形成条件,可以实现对药物的有效提取和富集,从而提高检测的准确性和可靠性。此外,该方法的绿色性、高效性和可扩展性也得到了验证,使其在环境监测和分析领域具有广泛的应用前景。
研究的作者贡献声明指出,Diogo Cherem Morelli负责概念设计、方法开发、验证、研究和原始稿件撰写;Lucas Morés负责原始稿件撰写和验证;Eduardo Carasek负责监督、资源支持、审阅与编辑以及项目管理。此外,作者声明他们没有已知的与本研究相关的竞争性财务利益或个人关系。研究的致谢部分感谢了巴西政府机构,包括国家科学技术发展委员会(CNPq)、圣卡塔琳娜州科研与创新基金会(FAPESC)以及巴西高等教育协调与完善委员会(CAPES)提供的资金支持,这些支持使得本研究得以顺利进行。
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