2017, Vol. 37 
非甾体类消炎药（non-steroid anti-inflammatory drugs，NSAIDs）具有良好的抗炎、解热、镇痛作用[1]，由于其价格低廉、性质稳定，目前全世界平均每天有3 000万人使用该类药物，是用量仅次于抗生素的抗炎药。NSAIDs有很强的水溶性，较强的持久性和生物累积性。随着NSAIDs的广泛使用，河流水体受到这类药物的污染越来越多，成为水环境中新型的重要污染物之一[2]。文献报道，检测NSAIDs的主要方法有液相色谱法[3]、液相色谱-质谱串联检测法[4-5]、气相色谱法[6]、气相色谱-质谱串联检测法[7]、毛细管电泳法[8]等。由于水体的稀释作用，需对水体样品进行前处理，传统的样品前处理方法有沉淀分离、蒸馏、离心、液-液萃取、离子交换萃取等，但普遍具有操作繁杂、耗时较长和大量的使用有机溶剂等缺点，繁琐的操作容易损失样品，使分析检测中产生较大误差；大量的使用有机溶剂对人体的呼吸系统、神经系统等有害且会导致周围环境受到污染。固相微萃取（soild phase microextraction，SPME）是一种新型微型化样品前处理技术，具有集样品吸附萃取、浓缩、解析、进样于一体的优点，不使用或使用很少的有机溶剂，是一种操作简单，富集倍数高绿色环保的样品前处理方法[9-10]。SPME有纤维针式固相微萃取（Fiber SPME）、管内固相微萃取（in-tube SPME）和固相微萃取搅拌棒（stir bar sorptive extraction，SBSE）等不同形式的技术。固相微萃取搅拌棒，目前商品化的只有聚二甲基硅氧烷涂层（PDMS），只能对弱极性的化合物萃取，对强极性化合物如NSAIDs这类极性物质则回收率低，选择性差，采用衍生化的方法则又费时费力。瓜环是一类由亚甲基桥联苷脲单元形成的新型大环化合物，从其结构来看，它内部疏水性的空腔结构可通过疏水作用与小分子发生包结作用，同时其空腔两端口环绕的多个羰基可通过离子-偶极、氢键作用与极性分子发生主客体相互作用[11-12]，因此瓜环是一类分子识别能力较强的大环主体化合物。本文利用瓜环的分子识别能力，将普通六元瓜环（Q[6]）衍生化为全羟基取代六元瓜环{（OH）12Q[6]}后，利用羟基的缩合反应，溶胶-凝胶法制备出含六元瓜环的固相微萃取搅拌棒，联用高效液相色谱对环境水样中的NSAIDs药物进行分析检测。
1 仪器与试药日本岛津SCL-6A高效液相色谱仪；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（郑州长城工贸有限公司）
甲醇，乙腈，色谱纯；丙酮，分析纯；乙酸铵，分析纯；乙酸，分析纯；氯化钠，分析纯。三氟乙酸（TFA），γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560），正硅酸乙酯（TEOS），端羟基聚二甲基硅氧烷（OH-PDMS），含氢硅油（PMHS）均购自阿拉丁试剂公司。二氯甲烷，分析纯。（OH）12Q[6]根据文献合成，并利用Dowex树脂分离纯化，产品经核磁、质谱鉴定，纯度在95%以上。去离子水由Millipore公司超纯水器制得。
布洛芬对照品（天津希恩思生化科技有限公司，纯度99.5%），对照品美洛昔康（批号：100679-201102，纯度99.3%）、萘普生钠（批号：100330-200101，纯度98.9%）、双氯芬酸钠对照品（批号：100334-200302，纯度99.8%）（均购于中国食品药品检定研究院）。上述对照品均用甲醇配成浓度分别为1.0×10-4 g·mL-1的混合对照品溶液。
2 方法与结果 2.1 溶胶-凝胶涂层的制备取聚氯乙烯10 mL置于离心管中，依次加入全羟基取代六元瓜环20 mg，二氯甲烷700 μL，端羟基聚二甲基硅氧烷（OH-PDMS）150 μL，含氢硅油（PMHS）30 μL，正硅酸乙酯（TEOS）250 μL，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）250 μL，振荡混匀，再加入95%的三氟乙酸（TFA）600 μL，振荡3 min，在12 000 r·min-1离心5 min，取上层清液作为溶胶-凝胶涂层。涂层的可能结构如图 1。
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图 1 涂层的可能结构 Figure 1 The possible structure of coating |
将一内封铁芯的玻璃管（1.0 mm × 20 mm）作为固相微萃取搅拌棒的载体。将玻璃管载体全部浸泡在l mol·L-1的NaOH溶液中8 h，以便使玻璃管表面有更多的硅羟基，后用去离子水清洗。为了中和表面过量的碱，再把此玻璃管浸泡在0.1 mol·L-1的HCl溶液中2 h后用去离子水清洗。将玻璃管于120 ℃下烘干备用。
将处理好的玻璃管放入“2.1”项下制备好的溶胶-凝胶涂层溶液中反复涂覆，然后取出涂好的吸附棒在室温下成胶24 h，涂层的厚度通过涂覆的次数来控制。
涂层老化：在N2保护条件下程序升温老化。在60 ℃下保持30 min，后缓慢升温至120 ℃下保持60 min，最后在180 ℃保持30 min得到涂层为（OH）12Q[6]/PDMS的固相微萃取搅拌棒。
微萃取搅拌棒清洗：搅拌棒在使用前在80 ℃蒸馏水中恒温浸泡2 h，40 ℃二氯甲烷中回流清洗2 h，氮气吹干，目的是除去涂层中未参加反应的物质。
2.3 SBSE-HPLC试验方法水样样品由0.45 μm滤膜过滤后，精密量取5.0 mL置于10 mL带密封垫的样品瓶中，用盐酸溶液调节溶液的pH为3.0，氯化钠溶液浓度为0.15 g·mL-1，加入1根自制的搅拌棒，在25 ℃下搅拌萃取40 min。萃取后的搅拌棒用无尘纸擦干，放入200μL样品瓶内插管中，加入甲醇200μL，超声（功率100 W，频率40kHz）解吸7 min后，取20μL进样HPLC分析。
为了除去涂层上滞留的被分析物，每次萃取解吸完成后，搅拌棒要用甲醇2 mL超声清洗3 min。
色谱条件：色谱柱：C18（十八烷基硅烷键合硅胶，4.6 mm×250 mm，5μm）；柱温：25 ℃；检测波长：270 nm；流动相：甲醇-（乙酸铵-乙酸）（pH3.0）（70:30）；流速：1.0 mL·min-1。
2.4 （OH）12Q[6]/PDMS SBSE-HPLC分析方法的标准曲线和检测限精密量取不同体积的混合对照品溶液分别加入到5 mL水样中配成一系列浓度的标准溶液样品，按照“2.3”项下进行测定，以峰高值Y对质量浓度（X，μg·L-1）进行线性回归，4个非甾体化合物的线性范围、回归方程和相关系数见表 1。检出限按照公式D.L=3S0/S进行测定，结果见表 1，其中S0为10次空白试剂所测值的标准偏差，S为分析校准曲线的斜率。由表 1可看出线性范围为3个数量级，检测限为ng·mL-1级别，可用于痕量物质的检测。
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表 1 4种非甾体消炎药物的线性范围、回归方程、相关关系数和检测限 Table 1 The liner ranges, regression equations, relative coefficients and detection limits of four NSAIDs |
取1根（OH）12Q[6]/PDMS萃取小棒对同一样品（浓度为100 μg·L-1混合对照品）按照“2.3”项下重复萃取5次，另取5根厚度相近的（OH）12Q[6]/PDMS萃取小棒对加入浓度为100 μg·L-1混合对照品的水样分别进行萃取，计算小棒内和小棒之间的重复性，结果见表 2。由表 2可见，RSD小于7.2%，说明重复性良好。
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表 2 （OH）12Q[6]/PDMS萃取搅拌棒的重复性实验 Table 2 Repeatability and reproducibility of (OH)12Q[6]/PDMS-coated SBSE |
分别采取当地花溪河水和金阳污水厂的水样按照“2.3”项进行处理测定，没有检测到目标化合物。配制高、低2种浓度的对照品混合溶液分别加入到2个水样样品中，按照“2.3”项进行处理测定，计算加样回收率，结果见表 3，色谱图见图 2。回收率在91.4%~109.5%之间，说明所建立方法的准确性良好。
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表 3 水样中NSAIDs测定的加样回收率（n=3） Table 3 Recoveries for NSAIDs determination in water samples |
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1.美洛昔康（meloxicam）2.萘普生（naproxen）3.双氯芬酸钠（diclofenac sodium）4.布洛芬（ibuprofen）a.加入标样的废水样品（spiked waste water）b.空白废水样品（blank waster water） 图 2 （OH）12Q[6]/PDMS SBSE萃取水样后NSAIDs的HPLC色谱图 Figure 2 HPLC chromatograms of NSAIDs obtained by (OH)12Q[6]/PDMS SBSE |
萃取效率随萃取时间的增大而增大，但不同化合物达到平衡所需时间不尽相同。布洛芬仅需30 min即达到平衡，而美洛昔康，萘普生，双氯芬酸钠要40 min后才能达到平衡，因此萃取时间选为40 min。
3.1.2 萃取温度温度对萃取效率的改变主要有两方面，一方面升高温度，能够增大非甾体药物向固定相涂层中的扩散速度，从而缩短达到平衡所需要的时间；另一方面，温度太高，会减小被分析物在固定相涂层上的分配系数，使被分析物从固定相涂层上解析下来，导致萃取效率的降低[13]。在25 ℃时，4种非甾体抗炎药物的萃取效率最佳，故选25 ℃为实验萃取温度。
3.1.3 解析时间本实验的解析方式是超声解析，解吸平衡时间不单与化合物在涂层与解吸液之间的扩散系数有关，其影响因素较为复杂：一方面解吸过程中存在脱附和吸附2种机理相互竞争；另一方面样品内插管的管壁也会与涂层相互竞争吸附解吸的物质。经试验解析时间为7 min时，萃取效率最好。
3.1.4 解析溶剂根据相似相容原理，4种非甾体抗炎药物是极性化合物更易采用极性有机溶剂进行解析。对甲醇、乙腈和乙醇3种有机溶剂的解析效果进行比较，甲醇的解析效率最高，而且采用甲醇作为解吸溶剂时色谱基线较为平滑，没有干扰峰的出现，因此选用甲醇作为解吸溶剂。
3.1.5 盐离子强度在溶液中加入盐，能够增强溶液中的离子强度，降低有机物在水中的溶解度，有利于有机物在涂层上的吸附。但盐浓度过大，可能改变涂层表面的物理结构，从而降低了扩散速度，因此降低了吸附量。经实验对布洛芬和双氯芬酸钠2个化合物，加入NaCl浓度为0.15 g·mL-1时，萃取效果最好；而对美洛昔康和萘普生，萃取效率则随着NaCl浓度的增大而缓慢增大。因此综合考虑，选择NaCl浓度为0.15 g·mL-1。
3.1.6 溶液酸度提高溶液酸度可以使酸性化合物以分子的形式存在于溶液中，使电离平衡向生成更多的中性分子移动。双氯芬酸钠、美洛昔康、萘普生、布洛芬4种化合物的pKa（25 ℃）依次为4.0、4.08、4.2、4.4。条件试验表明在pH=3.0时，4种化合物的萃取效率最高，因此选择pH=3.0为实验的最佳酸度。
3.2 本法与其他方法的比较对水环境中非甾体药物的检测，本文就文献报道的一些类似方法与本工作进行了比较，结果见表 4。从表中可看出，本法具有较好的灵敏度，较宽的线性方法和较高的回收率。
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表 4 水中NSAIDs不同检测分析方法的比较 Table 4 Comparison of different methods for the determination of NSAIDs in aquatic environment |
使用自制的（OH）12Q[6]/PDMS固相微萃取搅拌棒，建立了SBSE-HPLC-UV分析测定水样中4种非甾体消炎药物的方法。方法的检出限低（0.7 ~ 40.3 ng·mL-1），重复性好（RSD小于7.2%），回收率高（91.4% ~109.5%），满足水样中痕量NSIDs药物分析的检测要求。
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