田博博+劉學(xué)凡+戶稼祥+康明星+宋愛英

摘 要：樣品預(yù)處理是分離科學(xué)中必不可少的一部分，尤其在生物樣品的分離分析中，更占據(jù)著重要的地位。但是隨著科學(xué)研究的需要，傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)已經(jīng)不能再滿足當(dāng)前的萃取要求。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的樣品前處理技術(shù)存在許多局限性，如傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)需要使用毒性較強(qiáng)或者沸點(diǎn)低的溶劑，其安全性難以保障；其次，在提取過程中會(huì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，提取率低，重現(xiàn)性差，操作過程復(fù)雜、耗時(shí)，不能同時(shí)進(jìn)行批量樣品的預(yù)處理，可供使用的固相提取吸附劑種類局限，應(yīng)用范圍狹窄等一系列問題。而固相微萃取（Solid-phase micro-extraction， SPME）技術(shù)卻具有操作簡(jiǎn)便、快速、綠色友好、易于自動(dòng)化GC、GC/MS、LC/MS/MS等儀器聯(lián)用等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為近些年來發(fā)展起來的一種備受關(guān)注的新型樣品處理技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于食品安全、藥物分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、法庭科學(xué)等領(lǐng)域。文章闡述了固相微萃取技術(shù)在法庭科學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：法庭科學(xué)；固相微萃?。欢疚锒酒?；炸藥爆炸殘留物

中圖分類號(hào)：D918.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0024-02

1 概述

在法庭科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，由于案件偵查需要，經(jīng)常需要對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的毒物、毒品和微量物證（炸藥殘留物、助燃劑殘留物、人體氣味）、生物檢材（血液、尿液、毛發(fā)、唾液、胃內(nèi)容物等中的藥物）檢驗(yàn)分析[6-9]。在所有的現(xiàn)場(chǎng)都有可能存在著許多不同的干擾物質(zhì)，因此好的分離方法是確保鑒定結(jié)果正確的必要條件之一。相比以前在刑事化驗(yàn)中應(yīng)用的分離技術(shù)液液萃取法、固相萃取法等，這些方法存在費(fèi)人、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、且需要大量溶劑，污染環(huán)境，對(duì)操作人員健康造成一定傷害，并且提取液體進(jìn)行濃縮時(shí)，會(huì)經(jīng)常造成目的物丟失，使鑒定結(jié)論的準(zhǔn)確性受到嚴(yán)重的影響[2-9]。而SPME技術(shù)則能提高樣品的分離效率、目標(biāo)分析物的純度、分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，從能為刑事案件的偵破提供正確的偵查方向。

2 SPME技術(shù)的發(fā)展

2.1 SPME技術(shù)的萃取模式

固相微萃取法是一種新型的無(wú)溶劑萃取法。在目前的研究進(jìn)展中，它被分為直接SPME（Direct Extraction SPME）、頂空SPME（Headspace SPME）和膜保護(hù)萃取SPME（membrane-protected SPME）三種模式[6][7]。其以熔融石英玻璃或其他材料作為基體支持物對(duì)待測(cè)物進(jìn)行提取、富集、解吸[3-9]。然后將富集了待測(cè)物的纖維直接轉(zhuǎn)移到儀器（GC或HPLC）中，通過一定方式解吸附，然后進(jìn)行分離。SPME的原理與固相萃取的不同之處在于，固相微萃取不是將部分待測(cè)物萃取出來，使待測(cè)物在固定相和水相之間建立平衡分配。

2.1.1 直接萃取模式

直接萃取模式（Direct immersion， DI-SPME），指被涂有萃取固定相的石英纖維被直接插入到樣品基質(zhì)中，使目標(biāo)組分直接從樣品基質(zhì)中轉(zhuǎn)移到萃取固定相中[7]。該模式適于分析難揮發(fā)的待測(cè)物和較潔凈的樣品基質(zhì)。

2.1.2 頂空萃取模式

頂空萃取模式（Headspace，HS-SPME），首先要求被分析組分要從液相穿透到氣相中，再將被分析組分從氣相轉(zhuǎn)移到萃取固定相中。具體HS-SPME將萃取纖維置于待測(cè)樣品上方，利用待測(cè)物的易揮發(fā)性，在頂空瓶上方將其吸附，該模式可以消除雜質(zhì)干擾和復(fù)雜基質(zhì)影響，適于分析易揮發(fā)性待測(cè)物和復(fù)雜基質(zhì)樣品。

2.1.3 膜保護(hù)萃取

楊瑞琴等在公安部課題的支助下，自行研制了一系列新型固相微萃取[9]。固相微萃取膜是一種全新的分離方法，該技術(shù)是將固相微萃取技術(shù)的吸附性和膜分離的選擇性，通過定向合成的方法有機(jī)地結(jié)合在一起，從而同時(shí)具備了這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)[9-11]。該方法主要是針對(duì)分析對(duì)象的復(fù)雜性、多樣性、微量性和未知性來進(jìn)行分離的一種方法[9]。

2.2 萃取涂層的發(fā)展

目前商品萃取頭的品種很少，很難滿足需要，特別是對(duì)一些選擇性要求比較高的萃取，常規(guī)萃取頭則不能適用。目前，萃取頭主要存在熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能差、選擇性不好、對(duì)急性機(jī)制中的極性化合物萃取效率低等一系列問題。目前主要有：分子印跡聚合物、離子液體、各類碳納米材料、無(wú)機(jī)納米材料、金屬有機(jī)框架化合物等[12]。

2.3 SPME的聯(lián)用技術(shù)

目前主要除了SPME與GC、HPLC聯(lián)用，近些年來也有其他聯(lián)用技術(shù)相繼出現(xiàn)。主要有：In-tube-SPME-GC、SPME-分光光度法、SPME-紅外光譜法（IR）SPME-電解分析、SPME-毛細(xì)管電泳（CE）、SPME-ICP-MS、SPME-微波輔助萃?。∕AE）-GC等。

3 固相微萃取技術(shù)在近年來在司法鑒定中的應(yīng)用

3.1 SPME技術(shù)在毒物、毒品、藥物濫用分析鑒定中的應(yīng)用

在國(guó)內(nèi)外研究者的不斷探索與研究中，SPME技術(shù)在刑事化驗(yàn)、司法鑒定域中毒化方面定性、定量檢測(cè)等的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展。目前，SPME已被廣泛應(yīng)用到生物檢材中毒品成分的檢驗(yàn)；尼古、大麻芬、杜冷丁和美沙酮等的藥物濫用；以及農(nóng)藥分析的應(yīng)用等方面，有很大的發(fā)展?jié)摿?，并且正在逐步走向成熟?/p>

3.1.1 SPME技術(shù)在毒品分析中的應(yīng)用

楊崇俊[16]采用頂空固相微萃?。℉S-SPME），GC/MS分析方法，對(duì)生物樣品苯丙胺類毒品進(jìn)行定性定量分析。Sporkert[17]在檢驗(yàn)毛發(fā)大麻成分時(shí)發(fā)現(xiàn)，在尿中檢測(cè)藥物采用頂空固相微萃取法（HS-SPME）與一般的頂空方法相比，靈敏度可提高20倍。

3.1.2 SPME技術(shù)在藥物濫用中的應(yīng)用

賀江南等[21]以固相微萃取（SPEM）——?dú)庀嗌V法為提取檢驗(yàn)鹽酸氯胺酮提供了最優(yōu)條件。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)于該技術(shù)的發(fā)展方面做了許多總結(jié)，例如在對(duì)于國(guó)外SPME聯(lián)用在毒品及其衍生物分析、藥物濫用以及食品安全檢測(cè)和農(nóng)藥濫用等方面的應(yīng)用，充分展現(xiàn)了SPME技術(shù)在實(shí)際案例中的分析能力。endprint

3.2 SPME技術(shù)在微量物證分析鑒定中的應(yīng)用

3.2.1 在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)助燃劑的分析中應(yīng)用

火場(chǎng)助燃劑是火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中不可缺少的成分，主要包括汽油、柴油、煤油等，這些助燃劑大多是沸點(diǎn)低、易揮發(fā)的化合物。由于SPME技術(shù)尤其是頂空固相微萃?。℉S-SPME）技術(shù)，能夠消除靜態(tài)水層對(duì)萃取的干擾、避免水蒸氣的干擾，所以更適于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)樣品中微量及痕量揮發(fā)性組分分析[26]，除此之外SPME不僅可與GC聯(lián)用，而且還能與HPLC相聯(lián)用分析水中炸藥的組成。

在國(guó)內(nèi)已有研究人員通過現(xiàn)場(chǎng)沒有充分燃燒的殘留物、炭灰等物質(zhì)，通過運(yùn)用SPME/GC-MC技術(shù)將火場(chǎng)中的助燃劑成分檢出的成功案例。梁克偉等人利用SPME技術(shù)從受害人血液中提取出揮發(fā)性碳?xì)浠衔?，?jiǎn)化了樣品的前處理步驟，取得了理想的結(jié)果。

3.2.2 在爆炸現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)炸藥成分檢測(cè)的應(yīng)用

爆炸現(xiàn)場(chǎng)主要存在的便是由于爆炸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的一種生成物，即炸藥的分解產(chǎn)物。在實(shí)際爆炸現(xiàn)場(chǎng)中最容易收集到的爆炸分解物是現(xiàn)場(chǎng)的爆炸塵土。到目前為止，在國(guó)內(nèi)外對(duì)于相關(guān)爆炸現(xiàn)場(chǎng)中爆炸物成分的檢驗(yàn)中，均有運(yùn)用SPME技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆炸塵土或者爆炸殘留物成分檢測(cè)，并且在該過程中取得了十分理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.3 SPME技術(shù)在人體氣味鑒別中的應(yīng)用

通過SPME技術(shù)對(duì)人體氣味的測(cè)定，可以有效避免利用警犬在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)中不能準(zhǔn)確判定現(xiàn)場(chǎng)氣味成分的弊端，而且通過該種測(cè)定能對(duì)警犬對(duì)人體氣味的判斷結(jié)果相互驗(yàn)證，提高信息的可靠性?，F(xiàn)如今已有實(shí)踐部門成功對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣味進(jìn)行測(cè)定，得出不同人體對(duì)于相同氣體含量的差異和不同人體之間對(duì)于氣體種類的差異。通過這些依據(jù)可以對(duì)人體進(jìn)行個(gè)人識(shí)別。

考慮到案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)氣味的收集，會(huì)因氣味的載體和氣味的保存方法不同，產(chǎn)生不同的影響，所以選擇合適的吸附材料和存儲(chǔ)條件顯得尤為重要。龍成生等[28]為了研究嗅源氣味在不同介質(zhì)上的存留特性，采用GC/MS分析技術(shù)，研究遺留在大理石、木制品、棉織品、土塊等四種不同材質(zhì)表面的氣味濃度變化，該實(shí)驗(yàn)證明，在相同時(shí)間條件下，選擇棉制品、木制品、土塊等作為嗅源的提取物時(shí)，其嗅源氣味的量要大于附著于大理石等硬質(zhì)材料的量。

4 結(jié)束語(yǔ)

固相微萃取技術(shù)，其集采樣、濃縮、萃取于一體，操作簡(jiǎn)單，速度快，并且不需要任何溶劑處理。在法庭科學(xué)中對(duì)微量物證的樣品前處理工作有很大的改進(jìn)，該技術(shù)明顯縮短了萃取時(shí)間，提高了萃取效率，在法庭科學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。但該技術(shù)也存在一定的局限性，如萃取頭壽命短不耐用、萃取涂層類型局限、選擇性不高、熱穩(wěn)定性差、SPME自動(dòng)化技術(shù)還不夠完善等。

因此，在以后的科學(xué)研究方面應(yīng)著力于以下幾方面，來彌補(bǔ)和改進(jìn)在固相微萃取上所存在的問題。（1）研制新型萃取

頭，盡可能降低其成本或延長(zhǎng)其使用壽命；（2）增加萃取上涂層類型的品種，使其能廣泛的萃取各類檢材樣品，同時(shí)提高涂層的熱穩(wěn)定性和使用壽命；（3）探索與加強(qiáng)其與其他技術(shù)的聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高選擇性，高靈敏度的分析；（4）設(shè)計(jì)新型實(shí)驗(yàn)儀器，改進(jìn)與完善自動(dòng)化技術(shù)，使其能更容易，更廣泛的被應(yīng)用于各個(gè)基層。

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