劉 暢，楊琳燕，王藝霞，張 偉，李道穩(wěn)，李留安，李 存

（天津農學院動物科學與動物醫(yī)學學院，天津市農業(yè)動物繁育與健康養(yǎng)殖重點實驗室，天津 300384）

獸藥在預防和治療動物疾病、促生長和提高動物生產性能等方面發(fā)揮著重要作用，對畜牧業(yè)發(fā)展有積極影響[1]。然而，食品和環(huán)境中的獸藥殘留會嚴重危害公共衛(wèi)生與食品安全[2]，加強獸藥殘留監(jiān)控，建立靈敏可靠的分析方法勢在必行。當前獸藥殘留的主要檢測手段包括儀器分析方法、免疫分析法以及微生物法[3]等。由于分析物的殘留量很低，樣品基質復雜，所以檢測前一般要對樣品進行恰當?shù)那疤幚?，以保證結果的可靠性[4]。

前處理過程包括分離、凈化和富集目標分析物，可降低基質干擾的作用，有助于提高方法的靈敏度和準確性[5-6]。傳統(tǒng)固相萃取存在有機溶劑的消耗量大、步驟繁瑣、耗時長等缺點[2]。而磁性固相萃?。∕agnetic Solid Phase Extraction，MSPE）無離心、過濾等步驟，大大縮短了樣品處理時間；不需要使用固相萃取柱，避免了長時間過柱和柱堵塞等問題[5]。萃取過程中有機溶劑的用量少，重復利用率高，成本低，屬于環(huán)境友好的前處理方法[7]。此外，磁性納米吸附劑的比表面積大，分散性良好[8]。不同修飾材料的引入可以提高吸附劑的選擇性，滿足不同的檢測目的?？偟膩碚f，MSPE 技術操作簡便，生物相容性好[9]，實用性強[8]，適用于動物組織、生物樣品和食品等復雜樣品的分離與凈化，具有廣闊的發(fā)展前景[10-11]。本文主要綜述了不同修飾材料在MSPE 中的研究進展及其在獸藥檢測中的應用。

1 MSPE 技術簡介

1.1 MSPE 的原理 MSPE 是21 世紀在分離富集領域的革命性技術[6]。該技術以液-固色譜理論為基礎，以磁性或可磁化的材料作為吸附劑基質，直接將吸附劑添加到樣品液中用于吸附目標分析物，吸附完全后，在強磁鐵的作用下待測物隨吸附劑一起從樣品溶液中被分離出來[7,11]，最后選擇合適的洗脫溶劑，將待測物洗脫下來進行后續(xù)檢測。

磁性吸附劑是MSPE 技術的基礎與核心[8,10]，一般以納米Fe3O4為磁性內核[12-13]，表面用其他材料進行修飾以提高穩(wěn)定性。碳材料[14]、離子液體（Ionic Liquid，IL）[4]、分子印跡聚合物（Molecularly Imprinted Polymer，MIPs）[15]、金屬有機框架（Metal-Organic Framework，MOFs）[16]、硼酸基親和配體[10]以及其他聚合材料[17]等新型材料的應用有助于調節(jié)吸附性能，實現(xiàn)對不同目標分析物的有效萃取。

Chen 等[18]試驗證明，將MIPs 固定到磁性納米顆粒（Magnetite Nanoparticles，MNPs）表面后，MNPs對待測物的選擇性和吸附能力明顯提高。Du 等[16]將Fe3O4和MOFs 嵌入聚高內相乳液中形成的復合材料，對牛奶、雞蛋、雞肉和腎臟中的4 種四環(huán)素類抗生素（Tetracycline，TCs）有較強的萃取能力和較高的柱容量。Ye 等[10]采用共沉淀法合成了一種新型高氟富硼吸附劑（Highly Fluorinated And Boron-Rich Adsorbent，F(xiàn)BA），由于親氟作用和B-N 配位相互作用，F(xiàn)BA 對氟喹諾酮類化合物（Fluoroquinolone，F(xiàn)Qs）有良好的萃取性能，用高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）檢測，水樣和牛奶樣品中FQs 的檢測限（Limit of Detection，LOD）分別是0.004 9～ 0.016 μg/L 和0.010～ 0.046 μg/kg。

1.2 MNPs 的常用制備方法 磁性納米顆粒的常用制備方法有水熱法和溶劑熱法、化學共沉淀法、熱解法等[9,19]。共沉淀法是在含有2 種或多種陽離子的溶液中加入沉淀劑，使之發(fā)生沉淀得到金屬復合氧化物[20]，該方法反應條件溫和、成本低、操作簡便。水熱法和溶劑熱法對反應溫度和壓力要求較高，以水或其他非水溶劑為反應介質，使前驅體溶解，反應結晶。水熱法的優(yōu)點是合成的Fe3O4顆粒晶形好、純度高、粒徑大小可控[12]。采用溶劑熱法制備的Fe3O4具備很強的穩(wěn)定性和磁化強度，吸附性能良好[21]。Deng 等[21]采用溶劑熱法制備出的Fe3O4結晶性和分散性良好，粒徑可控。溶膠-凝膠法以無機物或金屬醇鹽作為前驅體，在催化劑作用下發(fā)生水解和縮合反應，制備條件溫和，反應可控，耗時短[13,20]。熱解法通過金屬有機物和高沸點有機溶液體系制備尺寸可控的納米顆粒[20]。上述制備方法也可推廣到基于其他金屬元素的磁性微球的制備[12]。

1.3 MNPs 的表面修飾

1.3.1 無機氧化物 SiO2是最常用的無機修飾材料，它在酸性條件下仍能保持良好的化學穩(wěn)定性、生物相容性和水分散性[6,19]。氧化物表面具有高活性的硅氧基，可以很容易地用硅烷偶聯(lián)劑改性，鍵合上能夠吸附目標分析物的功能性基團，從而提高對待測物的選擇性[19]。王澤嵐等[22]制備的多層核殼硅磁聚苯胺復合材料（Fe3O4@SiO2@PANI）具有良好的超順磁性，表面有豐富的化學活性位點，適用于牛奶樣品中痕量磺胺類藥物（Sulfonamides，SAs）的富集。

1.3.2 分子印跡聚合物 MIPs 是一種模擬抗體，與模板分子結構互補，因此能夠特異性識別并吸附模板分子[23]。MIPs 具有化學穩(wěn)定性好、選擇性和重復利用率高、成本低、制備簡便等特點，是一種理想的吸附材料[15]。磁性分子印跡聚合物（Magnetic Molecularly Imprinted Polymer，MMIPs）兼有MNPs 和MIPs 的優(yōu)點，能夠特異性識別模板分子并快速分離，已經(jīng)發(fā)展成一種可靠的前處理技術[23]。Chen 等[23]制備的MMIPs 表面有2個結合位點，對動物源性食品中頭孢氨芐的分離性能良好，最大吸附容量分別是24.18 mg/g 和40.25 mg/g。Habibeh 等[24]研究發(fā)現(xiàn)用MMIPs 預富集牛奶樣品中的三聚氰胺，可以完全消除基質干擾，HPLC 檢測的檢測限為67.0 μg/L，且有機溶劑的消耗量很少。

1.3.3 特異性抗體 抗原-抗體反應具有特異性、可逆性的特點。免疫磁性微球（Immunomagnetic Beads，IMBs）利用抗原-抗體反應的原理，在MNPs 表面引入特異性抗體。IMBs 識別樣品中的待測物并與之結合，實現(xiàn)待測物的分離，將結合的待測物洗脫下來即可用于檢測，是一種特異性強、靈敏度高、操作方便、耗時短的樣品處理手段，廣泛用于生物化學、食品安全、獸藥殘留檢測等方面[7]。Xu 等[25]以抗氯霉素（Chloramphenicol，CAP）抗體或山羊抗鼠IgG 制備了2 種IMBs 用于分離牛奶中的CAP，酶免疫法進行快速分析有良好的特異性和回收率。Pinacho 等[26]用抗體對MNPs 進行生物修飾，制備的磁免疫傳感器能夠消除基質干擾，可以滿足對牛奶中7 種不同F(xiàn)Qs 的檢測需求。

1.3.4 碳材料 氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）、碳納米管（Carbon Nanotubes，CNT）等碳材料是新型高效的富集凈化材料，憑借其優(yōu)良的穩(wěn)定性和吸附性能成為近些年研究的熱點。GO 有很強的吸附能力，表面積大且含有豐富的p電子和含氧基團，便于改性[27]。CNT 的比表面積大、機械強度高，但難以從分散介質中回收[9]。將CNT 與磁性材料相結合，有助于提高MNPs 的穩(wěn)定性和吸附性能，同時可以實現(xiàn)吸附劑與樣品溶液的快速分離。Xu 等[28]制備的磁性多壁碳納米管（Fe3O4-MWCNTs）作為吸附劑可以同時提取蛋類中獸藥、農藥和真菌毒素，均能滿足各目標化合物的提取要求，效率高于傳統(tǒng)的離心分離方法。

1.3.5 離子液體（IL） IL 由有機陽離子和有機或無機陰離子組成，室溫下呈液態(tài)，化學穩(wěn)定性良好，不揮發(fā)，對于極性與非極性化合物有很好的溶解性，黏度可調，被稱為“可設計性溶劑”[13,29]。Feng 等[30]合成的磁性IL 可用于牛奶和化妝品中6 種雌激素的分離富集，HPLC 檢測的LODs 在5～15 ng/mL，在牛奶和化妝品檢測中的回收率分別為98.5%～109.3% 和96.3%～111.4%。劉小燕等[31]用IL 對GO 進行修飾并對2 種材料加磁，建立了IL@MGO MSPE-超高效液相色譜-質譜聯(lián)用（Ultra High Performance Liquid Chrom atography-Mass Spectrometry，UPLC-MS）方法，測定環(huán)境水體中的6 種SAs，該方法的加標回收率在86.4%～103.4%，檢出限為0.75～1.47 ng/L，定量限為1.51～4.96 ng/L。

1.3.6 適配體 適配體是一種具有特殊結構的單鏈寡核苷酸，可與多種分析物結合，有較高的特異性和親和力[32]，穩(wěn)定性好，價格低廉，易于合成和修飾。以適配體作為MSPE 過程中的生物探針，有助于提高在復雜基質中吸附劑對分析物的選擇性。Luan 等[33]通過在金磁顆粒上固定適配體和辣根過氧化物酶（Horseradish Peroxidase，HRP）制備得到磁性探針，該磁性探針能夠靶向結合食品中的CAP。改變磁性探針上的適配體，該方法可以擴展到食品中殘留的其他獸藥的檢測。

2 MSPE 在獸藥殘留分析中的應用

MSPE 技術可用于多種基質中抗生素、激素、抗病毒藥等多種成分的分離凈化。

如Sun 等[34]制備了雙官能化IL，并依次用殼聚糖（Chitosan，CTS）和IL 修飾磁性氧化石墨烯（MGO），得到的IL/CTS@MGO 納米復合材料對水樣和牛奶中TCs 有較好的吸附作用。Yao 等[35]建立的有機磁性IL-水兩相體系與HPLC 聯(lián)用的方法可成功應用于環(huán)境水體中CAP 的分析。Wang 等[36]提出的基于MNPs 的分散固相微萃取結合HPLC 方法，回收率高、LOD 低，能夠同時測定豬肉中17β-雌二醇、雌酮和己烯雌酚3 種雌激素。

Chen 等[37]提出了一種MSPE 方法，以磁性陽離子交換聚合物為吸附劑，可以在相對較短的時間內提取和凈化雞肌肉中的金剛烷類藥物（Amantadine，AMD）。Xie 等[38]針對雞肉組織中的AMD 建立了一種磁性輔助間接競爭ELISA 方法，使功能化磁珠與HRP 標記抗體發(fā)生結合，依靠磁性將免疫復合物分離出來，通過測量HRP 的信號從而確定AMD 的濃度，檢測限和檢測時間都比傳統(tǒng)的ELISA 方法有顯著改進。

不同磁性材料對動物組織和環(huán)境中殘留的抗生素、激素的萃取效果的總結見表1。從表1 中可以看出，樣品經(jīng)MSPE 處理后，借助HPLC 或ELISA 等方法進行檢測，可以得到令人滿意的回收率和檢出限。這說明磁性吸附材料對待測物表現(xiàn)出很高的選擇性，可以排除雜質干擾，對待測物進行有效的分離、凈化和富集[12]。而且MSPE 吸附劑的使用壽命較長，可以重復使用數(shù)次但不會降低萃取效率，降低了使用成本。

表1 MSPE 技術在獸藥殘留檢測中的應用

3 小結與展望

MSPE 具有操作簡便、耗時短、成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，為痕量分析物的前處理提供了新的方式。新型材料的應用有助于提高磁性吸附劑的性能，促使MSPE向特異性好、吸附容量大、樣品處理范圍廣的方向發(fā)展。制備性質穩(wěn)定、使用壽命長的吸附劑有助于降低成本，更能滿足實際檢測的需要。另一方面，有必要提高MSPE 的自動化水平，建立在線檢測方法，提高樣品的處理效率。隨著技術的不斷改進，MSPE 技術將在樣品預處理中發(fā)揮越來越重要的作用。