基于微盘阵列（MDA）装置的人尿液中度洛西汀的灵敏检测技术

《Journal of Chromatography B》：Leveraging micro-disk array device for sensitive duloxetine detection in human urine

　　

研究人员开发了一种基于微盘阵列（MDA）的创新微萃取技术，用于人尿液中度洛西汀（duloxetine, DULO）的定量分析，并结合高效液相色谱-紫外（HPLC-UV）进行测定。该MDA系统采用可重复使用的小型化萃取格式，其阵列式结构提高了传质效率，同时减少了样品处理步骤和溶剂用量。该装置通过将两个C18微盘同心固定于不锈钢脊柱针上构建，并用基于筛板的支撑件固定。萃取过程包括将MDA浸入水相样品中40分钟，随后用短时间水洗步骤，并使用750?μL甲醇洗脱分析物。研究对影响吸附和解吸过程的实验变量进行了全面优化。在选定条件下，该方法在25–500?ng/mL浓度范围内呈现线性响应，检测限（LOD）为15?ng/mL。日内与日间精密度（以相对标准偏差%RSD表示）均低于3.1%，准确度（以相对回收率表示）在102.4%至118.1%之间。该分析流程的绿色度通过MA（Multicolor Assessment）指数进行评估，证实了其较低的环境影响。最后，通过对人尿液样本的成功分析验证了该方法的适用性，展现了基于MDA的方法作为一种高效、可持续样品前处理策略的潜力。

一、研究背景与意义

度洛西汀（DULO）是一种广泛使用的5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂（SNRI），用于治疗重度抑郁症、广泛性焦虑症、糖尿病神经性疼痛和纤维肌痛等疾病。由于其广泛的临床应用和可变的药代动力学特征，在生物体液（如尿液）中监测DULO浓度对于药代动力学研究、治疗药物监测和毒理学调查具有重要意义。尿液因其非侵入性采集以及药物代谢物浓度相对较高而成为有价值的生物基质。然而，尿液基质组成复杂且目标分析物浓度通常较低，使得DULO的测定存在分析挑战。

传统的样品前处理技术如蛋白沉淀（PP）、液液萃取（LLE）、固相萃取（SPE）等虽有一定效果，但通常涉及有机溶剂用量大、操作步骤多、前处理时间长等问题。液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）虽灵敏度高，但成本昂贵、维护要求高，限制了其在资源有限实验室的应用。电化学传感器则常受电极表面钝化影响，导致稳定性差和结果重现性不佳。因此，开发高效、灵敏且环境友好的样品前处理策略成为分离科学领域的重要目标。

近年来，微萃取技术因其溶剂消耗少、样品处理简便、与现代分析仪器兼容性好而成为有吸引力的替代方案。其中，微盘阵列（MDA）作为一种新型微萃取装置，凭借其紧凑的阵列结构，可提供较大的比表面积、改善的传质效率以及更快的萃取动力学，在生物流体中药物的萃取方面具有潜力，但此前尚未被广泛探索。

本研究旨在开发一种基于MDA的新型微萃取平台，用于从人尿液中萃取DULO，以提高萃取效率，同时保持操作简便和溶剂用量最小化。该研究系统优化了影响萃取性能的实验参数，并在灵敏度、重现性及实际尿液样本适用性方面评估了方法的分析性能。相关成果发表于《Journal of Chromatography B》。

二、关键技术方法概述

研究人员构建了MDA装置：将两个C₁₈固相萃取微盘同心装配于不锈钢脊柱针上，并用筛板固定。采用高效液相色谱（HPLC）系统，搭配荧光检测器（λ_ex/λ_em= 290/340?nm）进行检测，使用Discovery HS-C₁₈色谱柱，以含1%三乙胺（TEA）的磷酸盐缓冲液（pH?5.5）-甲醇梯度洗脱。尿液样本（375?μL）经添加内标（1-萘酚）和磷酸盐缓冲液后，直接进行MDA萃取。萃取流程包括：活化（乙腈，5?min）→ 水洗 → 样品吸附（40?min，200?rpm）→ 水洗 → 甲醇洗脱（5?min）。方法学验证遵循FDA生物分析方法验证指南，考察了选择性、线性范围、检测限与定量限、精密度、准确度及稳定性。样本队列来源于健康志愿者提供的空白尿液样本，所有参与者均知情同意。

三、研究结果

3.1 色谱条件优化

通过优化流动相组成与pH，最终采用含1% TEA的磷酸盐缓冲液（pH?5.5）-甲醇梯度洗脱，有效抑制了DULO因与硅醇基次级相互作用导致的峰拖尾，获得对称的色谱峰。DULO与内标的保留时间分别为12.7?min和12.2?min。

3.2 微萃取参数优化

首先通过二水平Plackett-Burman设计（PBD）对吸附条件进行筛选，发现萃取时间、缓冲液浓度、样品体积和搅拌速率对萃取回收率（%ER）有显著影响，而样品pH影响不显著。随后采用面心中心复合设计（FC-CCD）进一步优化，得到最佳吸附条件为：萃取时间40?min、样品体积750?μL、缓冲液浓度100?mM、搅拌速率200?rpm。在洗脱条件研究中，甲醇作为洗脱溶剂效果最佳，体积750?μL、时间5?min即可实现完全洗脱。

3.3 方法学验证

方法选择性良好，空白尿液无干扰峰。线性范围为25–500?ng/mL，检测限（LOD）为15?ng/mL，定量限（LLOQ）为25?ng/mL。基质影响可忽略（斜率比1.097），故采用外标法定量。日内与日间精密度（%RSD）均<3.1%，准确度（相对回收率）为102.4–118.1%，符合生物分析方法验证标准。DULO与内标在未处理尿液样本中于室温（25?°C）和冷藏（4?°C）条件下24小时内稳定性良好。

3.4 在人尿液样本中的应用

应用所建立方法分析实际人尿液样本，未检出DULO。通过在尿液中加标（25–500?ng/mL）进行方法验证，平均回收率为89.1–115.6%，%RSD<13.5%，表明方法具有令人满意的萃取效率且基质干扰可忽略。

3.5 与已发表方法的比较

与文献中报道的蛋白沉淀-液质联用（PP-LC-MS/MS）、固相萃取（SPE）、液液萃取（LLE）、离子液体基液液微萃取（IL-LLME）、分散液液微萃取（DLLME）、磁分散固相萃取（mDSPE）、固相微萃取（SPME）等方法相比，本研究提出的MDA-HPLC-FLD方法在萃取时间（40?min）、精密度（%RSD<3.1%）和回收率（102.4–118.1%）方面表现均衡，且具有操作相对简便、溶剂用量少的优势。虽然其定量限（25?ng/mL）高于部分LC-MS/MS方法，但足以覆盖已报道的尿液中DULO浓度范围（50–2722?ng/mL），适合常规分析监测。

3.6 基于MA评估工具的绿色度评价

使用统一的MA多色评估工具对方法的环境性能进行评估。结果表明，该方法具有较高的可持续性（GEMAM评分62.3%），中等操作适用性（BAGI评分70.0%），可接受的分析效率（RAPI评分32.5%），并因采用符合白色分析化学原则的微型化萃取技术而获得VIGI评分50.0%。总体MA白度评分53.8%，凸显了该方法的环境友好特性。

四、讨论与结论

本研究成功将基于C₁₈的微盘阵列（MDA）装置应用于人尿液中DULO的萃取。MDA结构因其增强的比表面积和稳定性能，成为一种稳健且适应性强的生物分析工具。与传统的基于吸附剂的微萃取方法相比，MDA系统以其模块化设计脱颖而出，能够在单一紧凑格式中集成不同吸附剂类型，从而根据具体分析需求精确调节萃取选择性。此外，该方法展现了优异的重复性、极少的溶剂消耗以及可同时处理的能力，凸显了其在高通量和环境可持续生物分析方面的潜力。综合来看，这些特点使MDA平台不仅成为一种可行的替代方案，更是一种更为先进、具有前景的样品前处理方法。

研究结论翻译

本研究证明了基于C₁₈的微盘阵列（MDA）装置在人尿液中度洛西汀（DULO）萃取中的有效应用。凭借其增强的比表面积和一致性能，MDA配置被证明是一种稳健且适应性强的生物分析工具。与传统的基于吸附剂的微型化微萃取方法相比，MDA系统通过提供独特的模块化设计而表现突出。其能够在单一紧凑格式中集成不同类型吸附剂的能力，使得可以根据特定分析要求精确调整萃取选择性。此外，该方法展现出优异的重复性、最小化的溶剂用量以及可同时处理的能力，强调了其在高通量和环境可持续生物分析方面的潜力。总而言之，这些特征确立了MDA平台不仅作为一种可行的替代方案，更是一种更先进、更有前景的未来样品前处理方法。