微流控芯片--液液萃取

aSample：3μ
l/min of 10mM NaOH containing the five drugs each at 10 μg
/ml; acceptor：1 μl/min of 10mM HCl；extraction time:：7 min. Extraction efficiencies(提取率) were determined by off-chip CE separations （芯片外毛细管电泳离线分析）
结果：分配系数不同，提取率有差异；但整体较高，潘生丁几乎达到极限提取率 可靠性：线性相关系数R2>0.9994；（0.5,0.7,0.9,1.2,2.5,5.0,10 μ g /ml） 准确度：4次重复试验（1，5μ g /ml) 的相对标准偏差：RSD<6.0%
LPME-chip最大的优势：少量样品的高度富集
2005
PedersenBjergaard和 Rasmussen ， 提出了加电中 空纤维膜萃取 理论，克服了 传统方法的耗 时问题。
Cantwell——微滴-液相 微萃取法(MD-LPME ) 优点：避免了SPME 使用 中存在的残留量的问题， 有机接收相溶液的变换提 高了方法的选择性。 缺点：精确的人工操作； 对基质复杂的样品要过滤 ；准确度和灵敏度较差； 液滴在萃取过程中会损失 甚至掉落
LPME-chip：乙酸十二酯固定在多孔聚丙烯薄膜的孔内 EME-chip：2-（正辛氧基）硝基苯（NPOE）固定在多孔聚丙烯薄膜的孔内
条件：
LPME-chip：以经过支撑液膜的ＰＨ值的变化为驱动力； EME-chip：以电势（15v）为驱动力。
提取结果：
除了潘生丁，LPME-chip其他样品的提取率较EME-chip低； 两个系对基本模型分析物的提取率都较高。 都可以实现在线分析。
提取过程： 样品溶液进入芯片上通 道 目标分析物被作为带电 粒子提取 接收相被进入支撑液膜 背面的通道内。 目标分析物 经过芯片内 的支撑液膜进入接收器 (7ul)
Schematic illustration(示意图)
毛细管电泳离线分析目 标物
EME-chip的制备
A picture of the cross-section of the bonded device
使用双流系统，实现了样品溶液和接收相连续不断地注入芯片，提高提取率； 样品溶液可以直接充满微量注射泵注入到芯片，也可以在微量注射泵和芯片之间加一 个20微升的六通阀定量环，连接到六通阀的微量注射泵中充满着载液10mMNaOH。
Optimized conditions for the LPME-chip
HF-LPME的影响因素
1
3
有机接收相
影响
2
PH值
因素
4 4 萃取时间
萃取时的搅 拌速度
6 5
样品盐浓度
中空纤维膜 的材料
加电中空纤维膜萃取理论
Pedersen-Bjergaard和Rasmussen
原理和应用
原理：短时间内（ 5min），碱性药物在 电压的作用下穿过薄 的有机液膜，进入接 收相。 应用：碱性药物、酸性 药物、肽类和氯酚类物 质；Basheer等人，采用 加电中空纤维膜萃取技 术，从羊水、血清、口 红和尿样中萃取了Pb２+
二、EME-chip（电解膜萃取——芯片）
A。 C。Acta（2010）： Implementation of droplet-membrane-droplet liquid-phase microextraction under stagnant conditions for lab-on-a-chip applications
High enrichment under stop-flow condition 受体相停流条件下的高度富集能力
结论和方案
结论：提取时，关闭受体 相的微量注射泵；
方案：为了确保受体相流 动完全关闭，在LPME-chip 和微量注射泵之间安装一 个可旋转的阀门，以阻塞 受体相流动通道。提取完 成时，重新开启微量注射 泵，受体相以3 μl/min 转 LPME-chip对于少量样品的高 移到检测器中（UV）
微流控芯片和液液微萃取
HFLPME
EME -chip
LPME -chip
中空纤维 ——液相 微萃取
电解膜微 萃取 ——芯片
液相微 萃取 ——芯 片
HFLPME
1996
一、HF-LPME（中空纤维——液相微萃取 ）
发展趋势
1999
Pedersen- B jergaard——中 空纤维-液相微萃 取（HF -LPME )， 克服了ＭＤ－Ｌ ＰＭＥ存在的问 题。
HF-LPME（中空纤维——液相微萃取） 纤维膜：一般为多孔聚丙烯纤维膜
HF-LPME装置（两相萃取 ）
HF-LPME原理（三相萃取）
液液两相微萃取：富集系数取决于分配系数Ｋ接受／水 过 程
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 受体溶液可直接 用气象色谱检测 ，如用ＲＦ－Ｈ ＰＬＣ和ＣＥ分 析，则需将溶剂 蒸发，再溶于适 当的水
b
Sample：3 μl/min of 10mM HCl containing the five drugs each at 10μg/ml；acceptor： 1μl/min of 10mM HCl；extraction time：7 min； voltage（电压）：15 V.
两种芯片对比
支撑液膜：
看 观 谢
谢
EME—chip装置的横截面照片
萃取通道：PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。 平板上两孔：样品和接收相的进、出样口 。 多孔聚丙烯薄膜：25um，孔隙率为55% 。 支撑液膜有机溶剂：NPOE（2-(正辛氧基) 硝基苯），使得样品通道和接收容器分离。 电源装置：用细小的铂丝（外径为 0.076mm）连接在样品通道的出口和接收容 器上； 样品进入：EME-chip上，样品通道的进口 处连接一个聚四氟乙烯的管子，将样品溶液 用注射泵送入到样品通道；
影响提取率的主要因素的探究： 电压大小（15V）； 样品流动速率小于3.0ul/min； 萃取时间（60min）
EME-chip的改进
Anal. Chem,2011
《On-Chip Electro Membrane Extraction with OnlineUltraviolet and Mass Spectrometric Detection》
优势：
LPME-chip 相对简单的装置（没有电极和电源）； 可以长时间操作（由于没有使用电压，所以没有电解带来的PH 值的改变） 少量样品高度富集。
EME-chip 较快的萃取动力； 因为电势容易改变大小和方向，所以以电势为驱动力更灵活； 由于以电势为驱动力的支撑液膜容易有记忆效应，因此有利于 应用。
检测方法：实现了电解膜萃取——芯片在线紫外或者质谱分析
影响萃取率因素的探究：电压（15v）；样品的流动速率3.0ul/min；萃取时间（7min）； 接收相的流动速率1.0ul/ml；支撑液膜的有机溶剂（NPOE）；载液（基质电解质）
三、LPME-chip（液相微萃取——芯片）
《Liquid-phase microextraction in a microfluidic-chip – High enrichment and sample clean-up from small sample volumes based on three-phase extraction》中，首次提出了LPME-chip。 （液相微萃取——基于三相萃取的高效富集和少量样本处理）
将多孔纤 维浸入有 机溶剂使 纤维孔充 满，形有 机溶剂固 定相
再将适量 有机溶剂 注入纤维 空腔，形 成有机溶 剂接收相
将纤维放进样 品溶液中，充 分搅拌，样品 中的分析物经 纤维孔内的有 机相进入纤维 腔内的接收相
液液三相微萃取：富集系数取决于分配系数Ｋ水／有机Ｋ接收／有机
区别：仅限于离子化的酸碱样品；受体相对分析物的吸附性要大于样品溶液，萃取后的 受体溶液可直接用于ＲＦ－ＨＰＬＣ或ＣＥ分析
•
最佳条件（液相微萃取—芯片 ）
% Extraction efficiency（提取率） (% RSD, n = 3) Pethidine Amitriptyline Methadone Haloperidol Loperamide （潘生丁） （阿米替林） （美沙酮） （氟哌啶醇） （洛哌丁胺） LPME-chip 91（3） 52（6） 69（3） 75（2） 72（4）
度富集具有很大的发展潜力。
四、Comparison of performance（性能
比较）of LPME-chipa and EME-chipb
% Extraction efficiency（提取率） (% RSD, n = 3)
Pethidine Amitriptyline Methadone Haloperidol Loperamide （潘生丁） （阿米替林） （美沙酮） （氟哌啶醇） （洛哌丁胺） LPME-chip EME-chip 91（3） 61（6） 52（6） 80（2） 69（3） 87（3） 75（2） 87（5） 72（4） 76（5）
Schematic illustration (示意图)
Analytica Chimica Acta，2012
Photo of LPME-chip
经过支撑液膜的驱动力： 调整PH； 支撑液膜：０.２ｕｌ的 乙酸十二酯固定在多孔聚 丙烯薄膜的孔内 检测方法：实现了在线紫 外或者质谱分析以及毛细 管电泳的离线分析；
背景
第一次实现了中空 纤维液相微萃取/支 撑液膜进入微流控 分析芯片 。 但此系统的静态性 质，限制了提取的 效率。
EME-chip的提出