《Talanta》：Smart Deep Eutectic Solvents in Analytical Chemistry: From Responsive Materials to Advanced Membrane-Based Sample Preparation and Sensing
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Dhandapani Ramesh|Gracia Saral Gladison|Udayakumar Mani|Senthilkumar Rathnasamy印度泰米尔纳德邦坦贾武尔市SASTRA大学绿色分离工程实验室摘要智能深共晶溶剂是一种新兴的设计型溶剂，能够在外部刺激如二氧
Dhandapani Ramesh|Gracia Saral Gladison|Udayakumar Mani|Senthilkumar Rathnasamy
印度泰米尔纳德邦坦贾武尔市SASTRA大学绿色分离工程实验室
摘要
智能深共晶溶剂是一种新兴的设计型溶剂，能够在外部刺激如二氧化碳、pH值、温度和光的作用下，实现其物理化学性质的可逆切换。这类溶剂为分析化学带来了新的可能性。与传统仅作为绿色替代品的深共晶溶剂不同，智能深共晶溶剂能够对萃取、分离和检测过程进行动态控制，从而在特定应用中提升选择性，同时具备可重复使用性，并可集成到自动化分析平台中。本综述重点探讨了真正可切换深共晶溶剂的分类、刺激响应机制及分析应用，尤其关注基于膜的分析方法，包括可切换支撑液膜和搅拌膜装置。应用范围涵盖有机污染物、金属和生物分子的可切换液相微萃取；液相色谱和毛细管电泳中可调控的固定相和流动相添加剂；以及利用深共晶溶剂响应特性产生可测量信号的电化学和光学传感器。文中还对粘度、长期稳定性、标准化以及与分析仪器的兼容性等关键挑战进行了深入分析。这类溶剂的环境影响因应用场景而异，需综合考虑毒性、能源消耗和使用寿命结束后的影响。最后，本文提出了多刺激响应型深共晶溶剂的合理设计思路，以及将其整合到芯片实验室和自动化样品制备系统中的方案，同时还探讨了超分子和手性智能深共晶溶剂的潜在应用价值。相比传统的静态绿色溶剂，智能深共晶溶剂代表了下一代分析化学的发展方向。
引言
分离和预浓缩是所有分析过程的必要环节，它们决定了分析结果的选择性、灵敏度和可靠性[1]。这一环节在环境监测、食品与营养安全、制药以及临床分析等关键领域尤为重要。传统上，挥发性有机溶剂因其毒性、环境危害和可持续性问题，被视为传统样品前处理技术的主要局限[2]。全球范围内，挥发性有机溶剂的使用量巨大，例如仅高效液相色谱产生的挥发性有机溶剂废物每年就高达5200万升[3]。
深共晶溶剂是一类新兴的绿色溶剂，可作为挥发性有机溶剂的替代品。这类溶剂通常由氢键受体和氢键供体按特定比例混合而成，制备简单、成本低廉，且挥发性和毒性较低[4][5]。正因如此，它们在分析化学领域的诸多应用中广受欢迎[6][7]。Hait等人（2026年）对深共晶溶剂的合成、性质及毒理学特征进行了全面阐述[8]。不过，传统深共晶溶剂的一个缺点是它们属于被动介质，其物理化学性质在制备完成后无法改变。尽管相比挥发性有机溶剂具有诸多优势，但这种被动特性限制了更高效分析方法的开发[9]。
智能深共晶溶剂的出现为分析化学带来了新机遇。这类溶剂属于新型设计型溶剂，能够在二氧化碳、pH值、温度和光等外部刺激作用下，实现其物理化学性质的可控且可逆切换[10]。这种动态特性使得智能深共晶溶剂具备了传统深共晶溶剂所不具备的功能，比如按需提取分析物、原位相分离以及原位溶剂回收等[11]。与以往的综述不同，本篇综述会对分析性能指标进行深入评估，并给出客观的可持续性分析。
智能深共晶溶剂的主要类别是可切换深共晶溶剂，这类溶剂可通过外部刺激实现性质的可逆切换，从而无需分散剂即可实现相态转变[10]。本综述仅聚焦于那些能够真正实现自身物理化学性质可逆、受刺激控制的智能深共晶溶剂体系。
不过，智能深共晶溶剂的应用范围不仅限于萃取领域，还在分析分离科学的诸多领域得到广泛应用。近年来，有大量研究报道表明，这类溶剂可作为高效液相色谱的可调固定相，有效解决现有固定相对极性分析物的选择性不足以及长期稳定性差的问题[13]。在色谱法和电泳法领域，人们越来越关注深共晶溶剂的应用，它们既可用于制作流动相调节剂，也可用于制备固定相[14]。此外，以天然深共晶溶剂为形式的流动相添加剂，以及作为高效液相色谱中挥发性有机溶剂的绿色替代品，也受到了众多研究者的关注[15]。
深共晶溶剂的响应特性还被用于开发电化学和光学传感器。Rabiei等人（2024年）的综述总结了深共晶溶剂在传感器领域的应用进展，强调了这类传感器在推动社会发展和环境保护方面的重要作用[16]。例如，天然深共晶溶剂被成功用作分子印迹聚合物薄膜的电聚合绿色溶剂，由此制成的传感器成本低廉、选择性高，可用于检测神经递质[17]。
鉴于本期特刊的主题，本综述仅聚焦于分析化学领域中应用的深共晶溶剂，对其设计原理、作用机制以及未来发展趋势进行了系统分析，同时重点分析了当前深共晶溶剂存在的局限性，如长期稳定性差、粘度高等问题，以及与分析仪器的兼容性问题。文中还列举了各类具有应用潜力的智能深共晶溶剂设计，包括：(i)基于可切换深共晶溶剂的微萃取技术；(ii)基于可切换支撑液膜等的膜基分析方法；(iii)用于色谱法和毛细管电泳中的响应型固定相和流动相添加剂；(iv)新一代电化学和光学传感器的设计与开发。此外，本文还提出了多刺激响应型深共晶溶剂的合理设计思路，旨在推动分析仪器向自动化、响应式和便携化方向发展，同时倡导从以溶剂为中心转向以功能为中心的设计理念。此外，本文刻意未涉及大规模水处理和燃料电池等工业应用领域，而是重点探讨与本期特刊主题相关的样品制备、分离和检测等分析流程。
内容节选
从传统深共晶溶剂到智能深共晶溶剂——概念定义
深共晶溶剂通常是氢键受体和氢键供体按特定摩尔比混合而成的二元混合物，其熔点远低于各组分单独存在时的熔点。传统深共晶溶剂制备完成后，其极性、粘度、密度和导电性等物理化学性质均为恒定值。尽管传统深共晶溶剂在萃取和分离过程中表现优异，但它们却无法
智能深共晶溶剂在分析样品前处理中的应用
将智能深共晶溶剂引入分析样品前处理流程后，通过引入受外部刺激调控的动态过程，显著提升了萃取技术的选择性，简化了操作步骤，同时还实现了溶剂的回收利用。
智能深共晶溶剂在分离科学中的应用：色谱法和毛细管电泳
在色谱法和毛细管电泳中，智能深共晶溶剂逐渐取代传统固定相、流动相添加剂及分离介质，成为主流选择。Pieckowski等人（2025年）的系统性综述研究了深共晶溶剂在色谱法和电泳技术中的应用价值，分析了这类溶剂相较于传统溶剂所具有的优势[59]。
基于智能深共晶溶剂的传感器
深共晶溶剂具备诸多独特特性，如宽电化学响应范围、可调控的粘度以及能够稳定识别元件，这些特性使其成为开发传感器的重要材料基础[16]。对于智能深共晶溶剂而言，其响应特性使得我们能够以可控方式调节传感界面，开启或关闭识别功能，以及根据外部刺激产生相应的信号[71]。近期有几篇综合性综述总结了深共晶溶剂在传感器领域的应用进展。
智能深共晶溶剂在分析应用中面临的挑战与解决方案
尽管近年来已经开发出多种具有前景的基于智能深共晶溶剂的分析方法，但仍有诸多障碍阻碍其在常规实验室中的广泛应用[6]。智能深共晶溶剂在分析应用中面临的主要挑战如图4所示。
未来展望与发展路径
虽然智能深共晶溶剂在分析化学领域发展迅速，但仍有许多潜力巨大的应用方向有待深入探索。只有通过在多刺激响应设计、计算模拟、微型化以及标准化等方面开展协同研究，才能充分释放这类动态可调材料的潜力[16][72]。图5展示了智能深共晶溶剂未来发展的路线图。
结论
智能深共晶溶剂作为一种新型溶剂，可通过外部刺激实现其物理化学性质的可逆切换，因此有望替代传统的静态深共晶溶剂。本综述重点分析了真正具备可切换功能的智能深共晶溶剂，包括对二氧化碳、pH值、温度和光具有响应性的这类溶剂，并研究了它们在分析样品前处理、分离科学以及传感器领域的应用前景。
在样品前处理方面，智能深共晶溶剂
作者贡献说明
Gracia Saral Gladison：负责原文撰写——初稿撰写、方法学研究、概念设计。Udayakumar Mani：负责原文撰写——初稿撰写、研究指导、软件相关工作。Dhandapani Ramesh：负责原文撰写——初稿撰写、方法学研究、实验分析、概念设计。Senthilkumar Rathnasamy：负责原文撰写——审稿与编辑、结果验证、研究指导、方法学研究、实验分析、资金申请以及概念设计。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度泰米尔纳德邦坦贾武尔市SASTRA大学提供的研究设施，该大学设立了绿色分离工程实验室，为本研究提供了有力支持。
