在水和血浆样本中通过芯片微萃取技术提取N-乙酰半胱氨酸，并利用智能手机实现比色法检测

《Microchemical Journal》：On-chip microextraction of N-acetylcysteine in water and plasma samples and smartphone-enabled colorimetric determination

微流控芯片结合智能手机颜色测定法用于N-乙酰半胱氨酸（NAC）的高灵敏度提取与检测，采用1,10-菲绕啉与百里酚（2:1）深熔溶剂（HDES）实现NAC的富集，通过还原Fe3?生成Fe2?与菲绕啉形成红色络合物进行间接测定，检测限3.0 μg/L，准确性和精密度优异，适用于水质和生物样本中的NAC快速筛查。

　　这项研究提出了一种创新的方法，利用微流控芯片结合智能手机的色彩检测功能，实现了对N-乙酰半胱氨酸（NAC）的高效提取与分析。NAC是一种重要的药物，广泛用于治疗药物过量、呼吸系统疾病以及作为某些精神疾病的辅助治疗。然而，传统的分析方法往往需要昂贵的设备和专业的操作人员，限制了其在实际应用中的普及。因此，开发一种低成本、便捷且高效的检测手段显得尤为重要。

微流控技术近年来得到了迅速发展，它能够处理微小体积的液体，并在微型通道中实现精确的流体控制。这一特性使得微流控芯片成为点对点诊断和现场分析的理想平台。与传统的实验室设备相比，微流控芯片具有更高的表面积与体积比，从而增强了相间相互作用，提高了提取效率。同时，它还支持多种检测方法的集成，如光谱分析、荧光检测等，使整个分析过程更加高效和自动化。

在本研究中，研究人员采用了基于1,10-邻二氮菲（phen）和薄荷醇（thymol）的深共熔溶剂（DES）作为提取介质。该溶剂的组成比例为1:2，属于Type V的非离子型深共熔溶剂。Type V DES具有独特的性质，它们由非离子化合物组成，主要通过非共价相互作用，尤其是氢键作用，形成稳定的溶剂体系。这种溶剂体系的非离子特性使其具有较低的粘度、较高的蒸气压以及不含氯离子，与Type I至Type IV的离子型DES相比，具有更高的环境友好性。

此外，Type V DES在选择氢键供体（HBD）和受体（HBA）时表现出更大的灵活性。HBD和HBA之间的不对称极性不仅增加了溶剂的多样性，还使得其在不同应用场景中展现出更广泛的适用性。例如，某些天然化合物如薄荷醇，因其强氢键供体特性但弱氢键受体能力，成为构建Type V DES的理想成分。这种不对称性还导致其固液平衡（SLE）相图中出现显著的负偏差，从而实现更低的熔点，便于在常温下使用。

为了实现对NAC的检测，研究人员设计了一种微流控系统，其中所有提取和检测步骤都在芯片上完成。这一设计不仅简化了操作流程，还有效减少了实验误差，提高了检测的准确性。在微流控芯片上，NAC通过还原Fe3?离子为Fe2?，并进一步与phen形成红色-橙色的络合物。通过观察和测量该络合物的颜色强度，研究人员能够间接确定NAC的浓度。

为了提高检测的准确性和可靠性，研究团队对可能的干扰因素进行了评估。他们选择了常见的水样和血浆样品作为测试对象，以确保方法在实际环境中的适用性。结果表明，该方法在实际样品中具有高准确度（回收率96.6–107.5%）和高精密度（变异系数0.46–1.90%），能够有效地用于NAC的定量分析。同时，该方法的检测限为3.0 μg/L，定量限为9.0 μg/L，表明其在低浓度范围内的灵敏度较高。

研究还表明，通过优化实验条件，可以进一步提高检测的效率和稳定性。例如，在设计微流控系统时，研究人员考虑了流体动力学的精确控制，以确保提取过程的高效进行。此外，利用智能手机的摄像头和图像处理功能，可以实现对颜色变化的实时监测，而无需额外的计算设备。这种集成方式不仅降低了设备成本，还提高了检测的便捷性和可及性。

值得注意的是，NAC在环境中具有一定的持久性。由于其主要通过尿液排出，因此容易进入水体，尤其是在市政污水中。然而，传统污水处理厂往往无法有效去除NAC及其代谢产物，这使得NAC有可能在处理后仍然存在于饮用水中。因此，对NAC进行持续监测对于评估其对环境和人体健康的潜在影响至关重要。

为了满足这一需求，研究人员提出了一种结合微流控技术和智能手机色彩检测的新方法。这种方法不仅具备高灵敏度和准确性，还具有操作简便、成本低廉的优势，适用于现场快速检测。此外，该方法的环境友好性也得到了充分体现，因为它采用了非离子型深共熔溶剂，避免了对环境的污染，符合当前可持续发展的研究趋势。

综上所述，这项研究展示了一种可行的微流控芯片与智能手机结合的检测方案，用于NAC的提取与分析。该方法在实际应用中展现出良好的性能，特别是在低浓度范围内的检测能力。同时，其低成本和高便携性的特点，使其成为点对点诊断和环境监测领域的重要工具。未来，随着微流控技术和智能手机功能的不断进步，这种方法有望在更广泛的场景中得到应用，为医疗、环境和食品安全等领域提供新的解决方案。