痕量分析的深水区：传统方法还够用吗？

在污染物浓度日益趋低、健康风险愈发隐蔽的当下，如何在复杂基质中捕捉ng/L甚至pg/L级别的目标物，已成为分析领域的终极挑战。

传统的液液萃取 (LLE) 和 固相萃取 (SPE) 在面对现代检测需求时，弊端日益凸显：

・操作繁琐：极度依赖人工经验，时间成本高；

・环境不友好：有机溶剂消耗巨大；

・效能瓶颈：面对高盐、生物基质等复杂样本时，干扰严重。

图1：液液萃取 LLE（左） 和固相萃取 SPE（右）

TF-SPME相比于上述方法更具优势

针对上述痛点，薄膜固相微萃取（Thin-Film Solid-Phase Microextraction, TF-SPME）凭借其卓越的富集效率和绿色化的设计理念，正迅速从实验室研究走向主流应用。

图2：TF-SPME和LLE、SPE的特点比较 

TF-SPME是什么？

有人第一次听到 TF-SPME，会下意识地认为：不就是把 SPME Fiber做扁一点、做大一点吗？但实际上，它不只是SPME 的放大版，TF-SPME 并非简单的结构变化，而是理念上的升级。

更高的容量

更大的涂层体积意味着更高的目标物负载能力，有效提升了检测限（LOD）。

更快的动力学

超薄的扩散层缩短了达到萃取平衡的时间，显著提高分析效率。

灵活性

支持根据目标物极性定制不同的涂层材料（如 C18, HLB, PDMS 等），实现选择性富集。

图3：TF-SPME和传统SPME的比较

TF-SPME的应用

在宏观环境领域，TF-SPME 正成为守护生态安全的新哨兵。

・新兴污染物 (CECs) 监测： 针对药物、个人护理品及内分泌干扰物，TF-SPME 可在复杂水体中实现快速直接富集；

・低背景干扰： 在处理全氟/多氟化合物 (PFAS) 等难降解物质时，其优势尤为突出；

・大气 VOCs 监测： 结合被动采样技术，精准捕捉室内及工业排放中的痕量挥发性有机物，为职业健康提供数据支撑。

环境的污染，最终会投射在人体的健康指标上。如果说环保监测关注的是外部世界，那么暴露组学（Exposomics）则致力于揭示这些污染物如何通过暴露进入并影响人体。TF-SPME 凭借其生物相容性材料与温和的萃取条件，正从环境分析向临床生化、药物分析及活体监测快速延伸。

01 应对复杂生物基质的温和策略

相比传统的液液萃取（LLE）或固相萃取（SPE），TF-SPME 在处理植物组织、体液、血浆及血清等样品时展现出显著优势：

・微量采样： 极小的样品需求量，特别适合稀缺或高价值的生物样本。

・基质干扰低： 薄膜涂层具有良好的选择性，能有效屏蔽蛋白质等大分子干扰。

・保护目标物： 操作条件温和，最大程度避免了热敏性物质或易降解代谢物在预处理过程中的损失。

02 非侵入式诊断：皮肤挥发物的捕捉

人体表皮挥发性有机化合物（VOCs）是判断皮肤疾病与代谢状态的重要标志物。然而，这些物质浓度极低且难以捕捉。

案例研究： 研究人员（Jiang 等）[1]利用 PDMS 作为萃取薄膜，结合 GC-MS 技术成功检测出摄入酒精或大蒜后皮肤产生的代谢标志物（如二甲亚砜、烷基硫醇等）。研究发现，人体背部的挥发物丰度显著高于大腿前侧与前臂（背部检测到约 77 种化合物），这为精准采样位置的选择提供了科学依据。这种非侵入式的 TF-SPME 监测方案，在皮肤病临床诊断中具有巨大的应用潜力。

03 活体监测突破：生物相容性材料的应用

活体分析是生物监测的高阶目标，但传统材料往往面临采样时间长、难以进入组织或引起生物排异等挑战。 为了攻克这一难题，科研界（Xu 等）[2]开发了具有优异生物相容性与水稳定性的聚多巴胺修饰材料。这种新型 TF-SPME 薄膜能够直接深入肌肉组织进行原位取样。在与 LC-MS/MS 联用后，实现了对生物组织中多种代谢物和药物残留的高效监测，为活体动态分析开辟了新路径。

在全球倡导 绿色分析化学 (GAC) 的背景下，TF-SPME 的价值不仅在于精准，更在于可持续：

・近零溶剂消耗： 绝大多数情况下无需或仅需微量有机溶剂；

・高周转与自动化： 易于与自动进样系统集成，大幅降低人为误差；

・可持续性：薄膜可重复使用，显著降低了实验室的耗材成本。

TF-SPME 不仅是一项前处理工具，更是精准分析与智慧环保时代下，提升数据质量与分析效率的关键技术杠杆。