采用在线 SPE 技术的 UPLC，用于水样分析

Claude R Mallet, Waters Corporation, Milford, MA, USA

简介
本技术说明介绍了将采用在线 SPE MS/MS 技术的 Waters® UPLC® 用于水样分析的方法。
该平台具有诸多优点： 
1   简化了实验室工作流程 
2   减少了手工操作，提高了工作效率 
3   最大限度地减少了操作人员误差，提高了结果的置信度 
4   加快了样品的周转，提高了实验室效能
本系统既可用作完整的 UPLC 在线 SPE 系统，也可用作日常的LC-MS 系统，从而加快周转速度。

传统分析方法
采用现有的 LC/MS/MS 或 GC/MS/MS 系统，必须将样品从原始形式转化为方便进样分析的适当形式。样品的制备通过各种手动萃取方法进行，实现富集或净化目的。这些萃取方法相当费时费力。萃取步骤的重复次数在很大程度上取决于样品的复杂程度和目标检测限 (LOD)。
对于痕量水平的应用，通常做法是将 1 升样品萃取为 500 微升的最终体积。

在线 SPE 方法
在在线 SPE 方法中，感兴趣的分析物首先被吸附在萃取柱上，经过清洗，然后直接洗脱到 LC/MS/MS 系统上。省略了萃取方法中的蒸发和重构步骤。该方法的样品利用率更高，因而所需的样品体积更小。
只要 20 毫升样品就可实现离线方法用 1 升样品才能实现的结果。通过耦合两根萃取柱，采用在线 SPE 技术的 Waters UPLC 还可以产生并行事件。采用这种双柱配置，可以在第一根萃取柱上完成平衡步骤的同时，在第二根萃取柱上完成加载、清洗和洗脱步骤。从而缩短总的运行时间和提高工作效率。每次进样后都会清洗 SPE 阀芯，因此可以重复使用而不会降低效率。

图 1. 采用在线 SPE 技术的 UPLC。

从有关使用离线 SPE 分析水中有机污染物的个人交流中，我们了解到，一名化学家在一个八小时的轮班中可以准备 24 个LC/MS/MS 样品。这样算来，一周就是 120 个样品。相比之下，我们的实验室中使用了采用在线 SPE 技术的 Waters UPLC，而在一周内处理的水样超过了 500 个，并且用户的干预非常少。

图 2. 采用在线 SPE 技术的 UPLC示意图。

系统说明
图 1 中所示的是采用在线 SPE 技术的 UPLC，它由切换阀、泵、萃取柱、分析柱、自动样品器和质谱仪组成。图 2 所示的是该系统的示意图。
分析过程从加载样品开始，通过 SPE 进样器端口（图 2 中的阀 A）加载样品。加载泵为 ACQUITY® 四元溶剂管理器 (QSM)，设置为 2 毫升/分的 100% 水溶液。它将样品从进样环移动到萃取柱 A 上。目标分析物被吸附后，萃取方法继续用温和的清洗液（< 20 % 的有机溶剂）清除保留较弱的干扰物。完成清洗步骤后，采用反冲梯度洗脱（ACQUITY 二元溶剂管理器(BSM)）将萃取柱 A 上吸附分析物洗脱到 UPLC 分析柱上，进行峰的重聚焦。在萃取柱 A 的洗脱过程中，萃取柱 B 进行再生，然后重新平衡到原始条件，进行下一个分析。
即便是在 SPE 和 LC 需要不同的条件和吸附剂时，在线 SPE 系统也可以排列多种方法以进行连续操作。使用附加溶剂管路，可以在洗脱前为清洗步骤选择最佳的溶剂混合方法，并选择高效的溶剂混合方法进行残留管理，从而进一步优化萃取方法。此外，本系统还有一项独特的功能，可以旁路整个 SPE 通路（阀 C）以用作标准的 UPLC/MS/MS 系统。

在线 SPE 示意图
为使应用成功，还需要为萃取 (SPE) 和分离 (LC) 仔细选择化学物质。这种选择完全取决于目标分析物的物理和化学特性。SPE 和 LC 化学物质的选择必须要能够在萃取和分离条件之间实现无缝接合。Waters Oasis® HLB 和 XBridge™ 萃取柱以及ACQUITY UPLC BEH 分析柱可以提供最高效和最有效的性能，因为它们在较大的 pH 范围内具有非常好的重复性和稳定性。使用这些产品可以分析复杂混合物中大量类型的化合物。

结论
采用在线 SPE 技术的 Waters UPLC 在现有在线 SPE/HPLC 系统的基础上提供了更多的功能。 
1   本系统可在直接 UPLC/MS/MS 或 SPE/UPLC 进样模式下进行多任务操作。 
2   并行 SPE 配置让系统可以用同一组 SPE 化学物质排列多种方法，或用不同的 SPE 吸附剂进行分析物筛选。 
3   可供选择的 SPE 和色谱化学物质众多，可以确保为大量应用提供最佳的解决方案。 
4   进行痕量水平的分析（低 ppt）所需的样品体积很小，让实验室可以显著降低样品处理和分析的手工干预，从而提高工作效率。