基于绿色预毛细管衍生化-CZE-FLD联用技术的人尿液中甲氨蝶呤可持续监测新方法

为解决传统药物监测中环境污染与资源浪费问题，研究人员开发了基于Ce(IV)三羟基过氧化物(CTHPO)固相试剂的绿色预毛细管衍生化-毛细管区带电泳荧光检测(G-Pre-Cap-D-CZE-FLD)技术，实现了人尿液中甲氨蝶呤(MTX)的高灵敏度检测(LOQ 85 ng/mL)，并通过固相试剂在线再生技术使试剂可循环使用10次以上，为临床药物监测提供了兼具环境友好性与经济性的新方案。

　　

在当今追求可持续发展的医疗实践中，药物监测技术正面临环境友好性与分析灵敏度的双重挑战。甲氨蝶呤(MTX)作为治疗类风湿关节炎和多种癌症的关键药物，其治疗窗狭窄且易引发严重副作用，常规检测多依赖高效液相色谱(HPLC)或质谱(LC-MS)技术，但这些方法往往需要大量有机溶剂和复杂前处理步骤。更棘手的是，MTX自身荧光信号弱，传统检测需通过化学衍生化增强信号，而衍生化试剂通常不可回收，每批次分析都会产生含重金属的危废。如何在不牺牲检测性能的前提下实现绿色化监测，成为临床药学领域亟待突破的瓶颈。

针对这一难题，Samy Emara团队在《Sustainable Chemistry and Pharmacy》发表创新研究，巧妙地将毛细管电泳(CZE)的环保优势与固相衍生化技术相结合。研究团队选择Ce(IV)三羟基过氧化物(CTHPO)作为核心固相试剂(SPR)，通过温度调控使MTX特异性转化为高荧光产物2,4-二氨基蝶啶-6-羧酸(DAPT-COOH)，并首创在线反应器实现试剂的氢 peroxide活化再生。这项技术突破不仅将检测限降至24 ng/mL，更通过"减少-再生-重用"(3Rs)的闭环设计，使每克CTHPO可完成超过10次检测循环，大幅降低医疗机构的危废处理负担。

关键技术方法包括：(1)优化衍生化条件：在0.03 M磷酸盐缓冲液(pH 3.4)、65°C下反应2分钟；(2)构建毛细管电泳系统：采用75 μm内径毛细管，以0.1 M磷酸氢二钾(pH 10)为背景电解质，12 kV分离电压；(3)开发在线再生装置：将废CTHPO装填于不锈钢柱，用H₂O₂流动再生15分钟；(4)临床验证：采集3例类风湿关节炎患者(30-35岁)给药30 mg MTX后6小时的尿液样本。

研究结果方面：

3.1 预毛细管衍生化

通过系统优化发现，酸性环境(pH 3.4)和适度加热(65°C)可使MTX完全转化为DAPT-COOH，荧光强度提升8倍。温度实验显示，低于50°C会产生DAPT-CHO中间体，而优化条件下仅出现单一DAPT-COOH峰，显著提升信噪比。

3.2 CZE操作条件

碱性缓冲体系(pH 10)能有效分离DAPT-COOH与尿液基质干扰物。0.1 M磷酸盐浓度和12 kV电压的组合，在12分钟内完成分析，较传统HPLC提速3倍且节省95%有机溶剂。

3.3 方法验证

线性范围100-2500 ng/mL(r²>0.999)，日内精密度RSD 4.09-9.18%。经10次再生后，CTHPO活性仍保持93%，患者样本检测结果与文献值吻合。绿色评估工具(AGREE/AGREEprep)显示该方法环保得分达0.82(满分1)。

这项研究的核心突破在于将工业级循环经济理念引入分析化学领域。通过CTHPO-SPR的巧妙设计，不仅解决了MTX检测灵敏度与基质干扰的经典难题，更建立了首个符合"循环分析化学"理念的药物监测平台。相比传统LC-MS方法，该技术可降低83%的碳足迹和91%的试剂成本，特别适合资源有限地区的治疗药物监测(TDM)。未来通过微型化反应器开发，有望进一步减少样本用量，为绿色医疗诊断提供新范式。