劉 暢，楊琳燕，王藝霞，張 偉，李道穩(wěn)，李留安，李 存

（天津農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，天津市農(nóng)業(yè)動(dòng)物繁育與健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384）

獸藥在預(yù)防和治療動(dòng)物疾病、促生長(zhǎng)和提高動(dòng)物生產(chǎn)性能等方面發(fā)揮著重要作用，對(duì)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(huì)嚴(yán)重危害公共衛(wèi)生與食品安全[2]，加強(qiáng)獸藥殘留監(jiān)控，建立靈敏可靠的分析方法勢(shì)在必行。當(dāng)前獸藥殘留的主要檢測(cè)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(zhì)復(fù)雜，所以檢測(cè)前一般要對(duì)樣品進(jìn)行恰當(dāng)?shù)那疤幚?，以保證結(jié)果的可靠性[4]。

前處理過(guò)程包括分離、凈化和富集目標(biāo)分析物，可降低基質(zhì)干擾的作用，有助于提高方法的靈敏度和準(zhǔn)確性[5-6]。傳統(tǒng)固相萃取存在有機(jī)溶劑的消耗量大、步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)[2]。而磁性固相萃?。∕agnetic Solid Phase Extraction，MSPE）無(wú)離心、過(guò)濾等步驟，大大縮短了樣品處理時(shí)間；不需要使用固相萃取柱，避免了長(zhǎng)時(shí)間過(guò)柱和柱堵塞等問(wèn)題[5]。萃取過(guò)程中有機(jī)溶劑的用量少，重復(fù)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(cè)目的?？偟膩?lái)說(shuō)，MSPE 技術(shù)操作簡(jiǎn)便，生物相容性好[9]，實(shí)用性強(qiáng)[8]，適用于動(dòng)物組織、生物樣品和食品等復(fù)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(jìn)展及其在獸藥檢測(cè)中的應(yīng)用。

1 MSPE 技術(shù)簡(jiǎn)介

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

磁性吸附劑是MSPE 技術(shù)的基礎(chǔ)與核心[8,10]，一般以納米Fe3O4為磁性內(nèi)核[12-13]，表面用其他材料進(jìn)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(jī)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(yīng)用有助于調(diào)節(jié)吸附性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)分析物的有效萃取。

Chen 等[18]試驗(yàn)證明，將MIPs 固定到磁性納米顆粒（Magnetite Nanoparticles，MNPs）表面后，MNPs對(duì)待測(cè)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(nèi)相乳液中形成的復(fù)合材料，對(duì)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(qiáng)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(duì)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(cè)，水樣和牛奶樣品中FQs 的檢測(cè)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(xué)共沉淀法、熱解法等[9,19]。共沉淀法是在含有2 種或多種陽(yáng)離子的溶液中加入沉淀劑，使之發(fā)生沉淀得到金屬?gòu)?fù)合氧化物[20]，該方法反應(yīng)條件溫和、成本低、操作簡(jiǎn)便。水熱法和溶劑熱法對(duì)反應(yīng)溫度和壓力要求較高，以水或其他非水溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，使前驅(qū)體溶解，反應(yīng)結(jié)晶。水熱法的優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)的穩(wěn)定性和磁化強(qiáng)度，吸附性能良好[21]。Deng 等[21]采用溶劑熱法制備出的Fe3O4結(jié)晶性和分散性良好，粒徑可控。溶膠-凝膠法以無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽作為前驅(qū)體，在催化劑作用下發(fā)生水解和縮合反應(yīng)，制備條件溫和，反應(yīng)可控，耗時(shí)短[13,20]。熱解法通過(guò)金屬有機(jī)物和高沸點(diǎn)有機(jī)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(wú)機(jī)氧化物 SiO2是最常用的無(wú)機(jī)修飾材料，它在酸性條件下仍能保持良好的化學(xué)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(biāo)分析物的功能性基團(tuán)，從而提高對(duì)待測(cè)物的選擇性[19]。王澤嵐等[22]制備的多層核殼硅磁聚苯胺復(fù)合材料（Fe3O4@SiO2@PANI）具有良好的超順磁性，表面有豐富的化學(xué)活性位點(diǎn)，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(jié)構(gòu)互補(bǔ)，因此能夠特異性識(shí)別并吸附模板分子[23]。MIPs 具有化學(xué)穩(wěn)定性好、選擇性和重復(fù)利用率高、成本低、制備簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，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(diǎn)，能夠特異性識(shí)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(shù)[23]。Chen 等[23]制備的MMIPs 表面有2個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)動(dòng)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(yù)富集牛奶樣品中的三聚氰胺，可以完全消除基質(zhì)干擾，HPLC 檢測(cè)的檢測(cè)限為67.0 μg/L，且有機(jī)溶劑的消耗量很少。

1.3.3 特異性抗體 抗原-抗體反應(yīng)具有特異性、可逆性的特點(diǎn)。免疫磁性微球（Immunomagnetic Beads，IMBs）利用抗原-抗體反應(yīng)的原理，在MNPs 表面引入特異性抗體。IMBs 識(shí)別樣品中的待測(cè)物并與之結(jié)合，實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的分離，將結(jié)合的待測(cè)物洗脫下來(lái)即可用于檢測(cè)，是一種特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作方便、耗時(shí)短的樣品處理手段，廣泛用于生物化學(xué)、食品安全、獸藥殘留檢測(cè)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(jìn)行快速分析有良好的特異性和回收率。Pinacho 等[26]用抗體對(duì)MNPs 進(jìn)行生物修飾，制備的磁免疫傳感器能夠消除基質(zhì)干擾，可以滿足對(duì)牛奶中7 種不同F(xiàn)Qs 的檢測(cè)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(diǎn)。GO 有很強(qiáng)的吸附能力，表面積大且含有豐富的p電子和含氧基團(tuán)，便于改性[27]。CNT 的比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高，但難以從分散介質(zhì)中回收[9]。將CNT 與磁性材料相結(jié)合，有助于提高M(jìn)NPs 的穩(wěn)定性和吸附性能，同時(shí)可以實(shí)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(shí)提取蛋類中獸藥、農(nóng)藥和真菌毒素，均能滿足各目標(biāo)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(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或無(wú)機(jī)陰離子組成，室溫下呈液態(tài)，化學(xué)穩(wěn)定性良好，不揮發(fā)，對(duì)于極性與非極性化合物有很好的溶解性，黏度可調(diào)，被稱為“可設(shè)計(jì)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(cè)的LODs 在5～15 ng/mL，在牛奶和化妝品檢測(cè)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(duì)GO 進(jìn)行修飾并對(duì)2 種材料加磁，建立了IL@MGO MSPE-超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Ultra High Performance Liquid Chrom atography-Mass Spectrometry，UPLC-MS）方法，測(cè)定環(huán)境水體中的6 種SAs，該方法的加標(biāo)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(jié)構(gòu)的單鏈寡核苷酸，可與多種分析物結(jié)合，有較高的特異性和親和力[32]，穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉，易于合成和修飾。以適配體作為MSPE 過(guò)程中的生物探針，有助于提高在復(fù)雜基質(zhì)中吸附劑對(duì)分析物的選擇性。Luan 等[33]通過(guò)在金磁顆粒上固定適配體和辣根過(guò)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(jié)合食品中的CAP。改變磁性探針上的適配體，該方法可以擴(kuò)展到食品中殘留的其他獸藥的檢測(cè)。

2 MSPE 在獸藥殘留分析中的應(yīng)用

MSPE 技術(shù)可用于多種基質(zhì)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(fù)合材料對(duì)水樣和牛奶中TCs 有較好的吸附作用。Yao 等[35]建立的有機(jī)磁性IL-水兩相體系與HPLC 聯(lián)用的方法可成功應(yīng)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(jié)合HPLC 方法，回收率高、LOD 低，能夠同時(shí)測(cè)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(yáng)離子交換聚合物為吸附劑，可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)提取和凈化雞肌肉中的金剛烷類藥物（Amantadine，AMD）。Xie 等[38]針對(duì)雞肉組織中的AMD 建立了一種磁性輔助間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA 方法，使功能化磁珠與HRP 標(biāo)記抗體發(fā)生結(jié)合，依靠磁性將免疫復(fù)合物分離出來(lái)，通過(guò)測(cè)量HRP 的信號(hào)從而確定AMD 的濃度，檢測(cè)限和檢測(cè)時(shí)間都比傳統(tǒng)的ELISA 方法有顯著改進(jìn)。

不同磁性材料對(duì)動(dòng)物組織和環(huán)境中殘留的抗生素、激素的萃取效果的總結(jié)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(jìn)行檢測(cè)，可以得到令人滿意的回收率和檢出限。這說(shuō)明磁性吸附材料對(duì)待測(cè)物表現(xiàn)出很高的選擇性，可以排除雜質(zhì)干擾，對(duì)待測(cè)物進(jìn)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(zhǎng)，可以重復(fù)使用數(shù)次但不會(huì)降低萃取效率，降低了使用成本。

表1 MSPE 技術(shù)在獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

3 小結(jié)與展望

MSPE 具有操作簡(jiǎn)便、耗時(shí)短、成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，為痕量分析物的前處理提供了新的方式。新型材料的應(yīng)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(zhì)穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)的吸附劑有助于降低成本，更能滿足實(shí)際檢測(cè)的需要。另一方面，有必要提高M(jìn)SPE 的自動(dòng)化水平，建立在線檢測(cè)方法，提高樣品的處理效率。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，MSPE 技術(shù)將在樣品預(yù)處理中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。