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顺序注射分析检测技术的应用及其进展

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷第2期 河南师范大学学报(自然科学版) VbZ.35 No.2 2007年5月 Journal of Henan Normal University(Natural Science) May.2007 文章编号:1O0O一2367(2007)02一O1O4一O4 顺序注射分析检测技术的应用及其进展 冯素玲,过治军,樊 静 (河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡453007) 摘 要:对2002年以来顺序注射分析在环境分析和生物分析方面的应用进行了较为详细的综述.展望了顺序 注射分析的未来. 关键词:顺序注射分析;环境分析;生物分析 中图分类号:065 文献标识码:A 应临床、农业、药物、工业和过程分析控制的需要,于1975年诞生了流动注射分析(FIA).之后,流动注 射分析迅猛发展.其主要原因可归结于流动注射分析可以在非平衡状态下进行检测.在30年的发展历程中, 流动注射分析经历了变化和改进,Ruzicka将其划分为3代流动注射分析[1].第1代为流动注射分析(FIA); 第2代为顺序注射分析(SIA) ;第3代为微珠注入阀上实验室(BH OV)[3]. 传统FIA作为一种实验室技术,虽然已成功地用于工业分析,但是由于它的一些缺点,了在过程控 制分析方面的应用.于是,华盛顿大学程序分析化学中心提出了新的流动注射体系,即研究使用双向注射泵 和脉冲流动的单道流动体系.1989年顺序注射分析在该实验室诞生[4]. 1990年Ruzicka和Marshall发表了有关顺序注射分析的第1篇论文r2].作为第2代流动注射分析,SIA 除具有FIA的优点之外,还具有下列优势:(1)体系的参数,包括吸入试剂和样品的体积、流速、各溶液之间 的反应时间、扩散程度可以完全通过计算机软件控制,最大程度地减少了操作中的人为干预;控制的方便程 度和精确程度比流动注射分析有大幅度地提高,容易实现集成化和微型化;(2)样品和试剂消耗少,特别适用 于长时间监测和试剂比较昂贵、样品来源受的分析;(3)无需改变流路可对多种样品进行检测、易于自动 化、更适合生产过程自动化监测和多组分同时分析.除此之外,由于采用往复式操作的微量注射泵,与FIA 相比,提高了测定的长期稳定性和可靠性.自SIA诞生以来,已在环境分析、生命科学、药物检验、食品分析 和过程监测等领域得到了较多的应用.本文主要就2002年以来SCI源期刊发表的有关顺序注射分析在环境 分析和药物分析中的应用综述如下. 1 环境分析 随着科学技术的进步和人类的发展,环境问题已经成为人们普遍关注的焦点.环境分析也显得越来越重 要.与各种检测技术结合的SIA在环境检测中的应用已有许多报道r5 .Mesquita等 根据Pb抖、孔雀石 绿和I一之间可以形成三元络合物的现象建立了测定Pb抖的方法,样品溶液采用顺序注射方式流经阳离子 交换柱经富集、分离、洗脱后,与采用流动注射方式进入流路的孔雀石绿和碘离子溶液相遇,生成有色络合 物,采用分光光度法进行检测.该方法有效地消除了Cu抖、Cd抖等干扰组分的影响.Rumori等r6]根据Cu (II)与铜试剂形成的络合物在59.0 Dill存在最大吸收,建立了高灵敏、快速测定水样中痕量铜的自动化分析 新方法,检测限达0.004 g・mL~,避免了使用萃取分离步骤.Silva等r7]应用S卜、Fe 和N,N一二甲基 间苯二胺生成亚甲基蓝的反应,测定了水样中S 一含量,并且可以在线稀释样品. 在发表的文章中,72 以上是有关单一组分的测定,多组分测定的体系仅有28 .Staden等 用双硫腙 收稿日期:2006—05—23 基金项目:河南省自然科学基金(0511021200);新乡市科技发展项目(o6so53) 作者简介:冯素玲(1963一),女,河南新乡人,河南师范大学教授,博士,主要从事分子光谱的研究 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 冯素玲等:顺序注射分析检测技术的应用及其进展 1O5 作萃取剂、通过二极管阵列分光光度计获得了金属离子双硫腙络合物的光谱,结合多元线性回归方法,建立 了同时测定Pb(1I)、Cu(1I)、Zn(1I)、Co(1I)、Cd(1I)、Fe(III)和Hg(1I)的顺序注射萃取体系,并对自来 水、土壤和尿样进行了分析测定.根据Cr(VI)与二苯碳酰二肼反应发生颜色变化和Ce(1V)可将Cr(IlI)氧化 为Cr(VI)的性质,使其与联苯卡巴肼反应之后,可以测定铬的总量.据此,可利用顺序注射同时测定Cr(VI) 和Cr(IlI)l_g].Staden等l_1 0]根据Mn(1I)与PAR的显色反应测定Mn(1I),再利用抗坏血酸对Mn(Ⅶ)的还 原作用测定锰的总含量.该顺序注射分光光度法已用于水样中锰的形态分析. Jitmanee等l_1妇根据抗坏血酸可将Fe(Ⅲ)还原为Fe(1I)、Fe(1I)与1,2一邻二氮菲的络合反应,建立了 测定水样中Fe(1I)和总铁的微珠注入顺序注射分光光度法.Mulaudzi等l_1 z]根据Fe(Ⅲ)与钛铁试剂的显色 反应及H 0 对Fe(1I)的氧化作用,建立了测定废液和药物中Fe(Ⅲ)和Fe(1I)的顺序注射分光光度法. Conomou等口 建立了测定水样中的硼酸的顺序注射荧光法.该方法首先将含有硼酸的样品溶液和变色 酸溶液分别吸入储存管,然后使用荧光检测器对在反应管中生成的强荧光物质进行检测.Boudenne等l_1 ]根 据AI(IlI)与8一羟基喹啉一5一磺酸的络合作用,建立了测定水样和废液中铝的在线固相萃取顺序注射荧光 分析法.Brach-PapaE 也根据上述络合反应,使用巯基乙酸做掩蔽剂,建立了检测水样中铝含量的荧光分析 法.Rama等口 根据AI(IlI)、Be(III)可以与桑色素形成具有荧光的络合物,分别使用0.5 M NaC1/HC1和 0.3 M NaC1/NaOH作载流,建立了同时测定水样和合金中铝和铍的微珠注入顺序注射分析法. 利用可变角荧光光谱和多元线性方程,Armas等l_1 建立了可同时测定杀虫剂一胺甲萘、呋喃基苯并咪 唑、涕必灵、杀鼠灵等顺序注射分析法.此方法消除了其荧光光谱重叠带来的彼此干扰,进样频率可达到34 h~. Anthemidis等l_1。 采用在线冷原子吸收光谱法,将含有汞的样品溶液和还原剂溶液反应后,通过气一液 分离柱,氩气载带着汞原子蒸气通过流通池,用AAS法进行检测.方法已用于测定贻贝组织、标准样品和水 中的汞. Santos等口 运用方波伏安作为检测手段,用4个缓冲溶液区带将样品溶液分成5个区带,采用 Ag/AgC1电极进行电位扫描,测定了河水中除草剂莠去津的含量.Santos等l_2叩建立了同时测定水样中氯离 子和根的顺序注射电位法.除此之外,还有使用电位法测定水样中氯含量的报道l_2 船]. 2 生物分析 随着生物技术在药物和食品工业的发展,生物过程检测变得越来越重要.由于生物样品中含有酶、蛋白 质、碳水化合物、抗体和酵母细胞等多种组分,使得生物样品组成复杂.检测底物、代谢物(葡萄糖、乳酸和总 的生物数量)是生物检测中常面临的问题.由于这些组分随着时间快速发生变化,因此,停留一顺序注射用于 生物过程检测已经受到了广泛关注.顺序注射分析在生物分析中的应用越来越广泛l_2卜∞]. Soh等 采用顺序注射夹心免疫分析法测定了鱼卵黄球蛋白.该法将抗体修饰在微珠上,用山葵过氧 化物酶(HRP)标记抗体.微珠修饰的抗体、鱼卵黄球蛋白、HRP标记的抗体和显色剂(过氧化氢和邻苯二 胺)先后进入JR一流通池,随着邻苯二胺的氧化,体系吸光度发生变化.方法的检测限为5 ng・ml~. Chen等 提出了新的顺序注射分析模式,可以同时注入两个样品溶液进行分析测定,从而加速了分析 测定的循环.以葡萄糖和乙醇的酶分析法为例,采用分光光度法检测,验证了其可行性及特点. Zacharis等口 以邻苯二甲醛作柱前荧光衍生试剂,用高效液相色谱一顺序注射法测定了人脑脊髓和尿 样中的7一氨酪酸.该分析方法仅需要将样品离心、过滤即可直接测定,不需要复杂的样品前处理.Lee等 钊 根据在1,10一邻二氮菲存在下,L一半光氨酸与铁(Ⅲ)发生氧化还原反应,产生红色的铁(1I)一邻二氮菲络 合物,建立了顺序注射分光光度法测定L一半光氨酸的新体系,用于在线检测发酵酒中L一半光氨酸的含量 Soh等 将抗体固定在磁性微珠上,制备成固相抗体.由钐一钴磁铁和载流控制将微珠引入流路、捕获 和释放.由过氧化物脱氢酶标记的抗体作为第二抗体.采用夹心免疫分析法,使样品溶液、过氧化氢、对碘酚 和鲁米诺溶液由顺序注射系统注入流通池,并在其中产生化学发光.据此建立了测定鱼卵黄蛋白原的顺序注 射化学发光分析法.Economou等 。 葡萄糖与葡萄糖氧化酶作用产生化学发光建立了在线稀释顺序注射发 光法测定葡萄糖的新方法,用于饮料和蜂蜜中葡萄糖的检测.Chen等lI2 利用蛋白质和荧光胺作用产生蓝绿 维普资讯 http://www.cqvip.com 1O6 河南师范大学学报(自然科学版) 色荧光,提出了顺序注射荧光法测定人血清中蛋白质含量的新方法.Xu等 。。 将聚二甲基硅氧烷(PDMS)玻 璃微流体系一固相酶反应器一化学发光一顺序注射相结合建立了用于葡萄糖分析的体系,但尚不能用于实 际样品分析. 王建雅等 将芯片式流通池顺序注射可更新表面反射光谱法用于溴代邻苯三酚红(BPR)一辣根过氧化 物酶(HRP)一H O 催化反应体系中过氧化氢的检测,显著改善了检出限,节省了试剂用量;并把此体系与葡 萄糖氧化酶催化体系联用,检测了稀释500倍的血清样品中的葡萄糖,测定时无须加入EDTA掩蔽,结果与 标准方法测定一致. 朱海霖等 采用芯片流通池建立了测定人血清中免疫球胆白G的可更新表面固相顺序注射荧光免疫 法.Wu等 。 用荧光胺将胰岛素、胰岛素原和C一缩胺酸衍生后,结合阀上实验室与毛细管电泳技术的联用, 分析了鼠胰腺排泄物. 3研究方向与展望 随着科学技术的进步、环保意识的加强,人们要求分析方法应对环境友好,即绿色分析方法.绿色分析方 法涉及到不使用有害化学试剂、使用更少的试剂及样品、产生更少的废物,同时还要求自动化程度高、便于携 带、进样频率高.为了满足这些要求,以流动分析为基础的各种方法不断发展.从过程分析的观点看,顺序注 射分析比目前任何分析技术包括传统的流动注射分析都更简单.单活塞驱动的顺序注射有可能循环上千次 测定而无需维修. 顺序注射分析已经成为过程分析、过程控制和检测、生物技术研究和生命科学研究的理想的分析工具. 随着新技术和发展的要求以及自动化和智能化程度的提高,在不久的将来,SIA必将会在过程分析中得到更 广泛的应用.顺序注射系统正沿着微型化、简单化、智能化的方向发展.可以预计,随着制造工艺的进步、集成 化程度的进一步提高、分析方法的丰富、仪器的耐用性和易操作性的提高、制造成本的降低,顺序注射分析系 统必将作为常规的分析测试手段进入到众多的实验室及工厂生产线上,为科研和生产服务.各种分离、富集 技术和检测技术的联用,给分析化学带来了新的希望和巨大的变革.顺序注射分析会在与各种技术如毛细管 电泳、色谱、免疫分析的联用方面得到进一步的发展. 虽然顺序注射分析在环境检测、药物分析、生物过程分析、工业过程控制与分析中得到了广泛的应用,但 还应加强以下几方面的研究:(1)利用sIA进行动力学及化学反应机理的研究;(2)利用SIA进行有关元素 形态分析的研究;开展研究分子印记技术与ETAAS的联用;(3)SIA与不同分析技术特别是毛细管电泳、色 谱、电化学检测技术的联用研究;(4)将SIA应用于有机环境污染物检测方面的研究;(5)合成可用于SIA分 析的高灵敏的新型有机试剂并开展其应用研究. 最后,查阅了顺序注射分光光度分析的上百篇文献,发现所报道的反应体系几乎都是显色反应体系.此 外,在仅有的退色反应体系中,方法的线性范围一般较窄,但尚未见到文献报道其中的原因.如果高灵敏、退 色动力学反应体系能在顺序注射分析中得到更多的应用,相信顺序注射分析的应用将会更加广泛. 参 考 文 献 [1] Ruzicka J.Tow anniversaries and three generations[J]、J Flow Injection anal,1998,15(1):151—152. 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Synthesis of 1,4-Bisaryl Butadiynes by Samarium-promoted Coupling Reaction ZHANG Song-lin ZHAO Yartg ,CUI Kai (1.College of Chemistry and Environmental Scierlce,Henan Normal University,Xinxiang 453007,China; 2.College of Chemistry aM Chemical l ̄ngineering,Sozhou University,Dtashuhu Camptm,Suzhou 215123,China) Abstract:1.4--Bisaryl butadiynes were synthsised by Samarlum(B)一promoted coupling reaction between sp-Carborts of 1 一iodoalkynes(A)in dried THF under a nitrogen atmosphere in 3 7 ~5O%yields.The optimal conditions of reaction:room temperature,the ratio of n(A):n(B)was 2 to 1,reaction time was 30~45 min.The structures of the products were confirmed by IR, H NMR, 。C NMR,HRMS(EI ). Key words:1,4一bisaryl butadiyne;Samarium;synthesis;coupling (上接第107页) Is2] 朱海霖,陈恒武,陈永列.顺序注射可更新表面荧光固相荧光免疫法测定人血清中免疫球蛋白G[J].分析化学,2004,32(7):841~ 846. 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