绿色分析化学新视角：微分离技术在手性药物分离中的应用与进展

本文综述了绿色分析化学(GAC)框架下的微型化分析技术进展，重点探讨了毛细管液相色谱(cLC)、纳米液相色谱(nano-LC)及多种毛细管电泳(CE)模式在手性活性药物成分(APIs)分离中的应用。研究表明，电动色谱(EKC)等技术具有高分辨率、快速分析、低溶剂消耗等优势，为药物开发和生物医学分析提供了高效环保的解决方案，对推动可持续分析实践具有重要意义。

　　

随着环境污染问题日益严峻，绿色化学(Green Chemistry, GC)及其重要分支——绿色分析化学(Green Analytical Chemistry, GAC)日益受到重视。GAC倡导减少有害物质使用、最小化废弃物产生，并关注分析全过程的环境影响。在药物研发领域，手性化合物的分离显得尤为关键，因为对映体可能具有截然不同的药理活性和毒性，因此发展高效、环保的对映体分离技术成为一项重要挑战。

在此背景下，微型化的分离技术如毛细管液相色谱（cLC）、纳米液相色谱（nano-LC）以及毛细管电泳（CE）的一系列模式包括胶束电动色谱（MEKC）、毛细管等电聚焦（CIEF）、毛细管区带电泳（CZE）等，因其溶剂消耗少、样品用量低、分析速度快、分辨率高等特点，成为实现绿色分析目标的重要工具。特别是电动色谱（EKC）技术，因其灵活、快速、成本效益高，且不断有新型手性选择子的推出，已成为手性药物分离的有力工具。

该研究聚焦于这些微型化技术在生物医药和药物分析领域的应用，系统总结了十年来的研究进展，重点讨论它们在药物对映体分离中的实际应用与绿色性能。论文已发表于《The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics》。

为开展本项研究，作者主要依托以下几项关键技术：基于吸附剂的微萃取技术（如固相微萃取SPME、搅拌棒吸附萃取SBSE）、液相微萃取（LPME）以及微型化分离技术如cLC、nano-LC和多种CE模式（包括CEC、EKC和MEKC）。样本及案例多来源于药物制剂、生物体液及环境样品中的手性化合物分析。

2.1. 基于吸附剂的微萃取技术

研究人员系统介绍了SPME、SBSE、MEPS及薄膜微萃取（TFME）等技术的基本原理与设备特点，指出它们如何显著减少有机溶剂用量、缩短提取时间并提高分析效率，符合GAC原则。例如，SPME利用涂有吸附剂的纤维直接提取样品中的分析物，无需溶剂，可实现快速、环保的样品前处理。

2.1.3. 固相微萃取（SPME）

SPME由Pawliszyn于1989年提出，该技术通过纤维吸附目标物，再经热脱附或溶剂解吸进入分析仪器，实现了真正意义上的无溶剂提取。尽管存在涂层稳定性、容量有限等问题，但其在挥发性、半挥发性及极性/非极性化合物分析中仍表现出强大潜力。直接浸入（DI-SPME）和顶空（HS-SPME）是两种常用模式，分别适用于不同性质的样品。

3.1. CLC与nano-LC

cLC和nano-LC使用内径为10–320 μm的毛细管柱，大幅降低流动相消耗、提高质谱兼容性，并能在更短的时间内完成分离。柱内填充硅胶基颗粒或采用整体柱技术，实现了高效、高选择性分离。研究表明，nano-LC在分析速度、溶剂节约和MS联用方面优势明显，但灵敏度略低于可进样更大体积的传统HPLC。

3.2. 毛细管电泳

CE利用电场下离子迁移率的差异实现分离，消耗极少样品和试剂，环境友好，是理想的绿色技术。尽管在复杂混合物分离能力上可能不及LC，但CE在手性分离方面表现卓越，特别是其多种操作模式如CZE、EKC、CEC等为不同应用场景提供了灵活选择。

3.2.2. 电动色谱（EKC）

EKC通过分析物与手性选择子（如环糊精）形成短暂非对映体复合物实现手性分离。该技术分辨率高、分析速度快，且溶剂用量极少。近年来，深共熔溶剂（DES）的引入进一步提升了其分离性能，尽管手性DES并未显著优于非手性类型，但其作为添加剂可调控分离过程。

3.2.3. 胶束电动色谱（MEKC）

MEKC以胶束作为伪固定相，可分离中性和带电分析物，适用于多种小分子药物。该方法无需改变CE仪器硬件，仅需在缓冲液中加入表面活性剂，操作简便、绿色环保，已广泛应用于药物纯度测试和杂质检测。

1. 4.

   手性

   手性化合物在制药工业中至关重要，因为对映体可能具有不同药效和毒性。历史教训如沙利度胺（thalidomide）事件警示我们必须严格监控手性药物的对映体纯度。FDA也强调须对单一对映体及外消旋混合物的开发制定严格指南。因此，发展可靠、快速、绿色的手性分离方法对保障药物安全与有效至关重要。

2. 5.

   微型化技术应用

   5.1. nano-LC与CLC

   多项应用研究表明，nano-LC在分析花青素、柑橘代谢物等方面具有分析速度快、溶剂用量少的优势，但灵敏度有时受限。CEC在相同条件下常展现出比nano-LC更高的分离效率和分辨率，可能归因于EOF驱动的质量传输特性。整体柱手性固定相也在多项研究中被证明性能良好，适用于多种对映体分离。

5.2. EKC与MEKC应用

EKC和MEKC已成为手性分离的主流技术。多项研究采用环糊精及其衍生物作为手性选择子，成功分离了包括伊布替尼（ibrutinib）、酮咯酸（ketorolac）、氯喹（chloroquine）等多种药物对映体，检测灵敏度高，方法稳健。在毒理学、法医学及药代动力学研究中，这些技术也显示出重要应用价值。

1. 6.

   结论

   本研究系统总结了绿色分析化学背景下微型化分离技术的最新进展，充分肯定了cLC、nano-LC、CE以及EKC在手性药物分离中的优势。这些技术不仅显著降低了溶剂消耗和废弃物产生，还提高了分析效率和分辨率，尤其适合药物质量控制、生物医学分析和环境监测。尽管在灵敏度、基质干扰和设备微型化方面仍存在挑战，但通过持续优化和新技术（如DES、新型手性选择子）的引入，微型化绿色分析方法将在药物开发、临床诊断、法医鉴定等多个领域发挥越来越重要的作用。未来，进一步提高方法的通量、自动化和便携性，将是推动其实际应用的关键方向。