从本质上讲，样品制备是为将原始的、通常很复杂的样品转化为适合仪器分析的精制、干净的形式而执行的一系列关键步骤。它涉及分离出感兴趣的特定组分（分析物）并去除任何可能干扰测量的其他物质（基质）。此过程确保最终的分析结果准确、可靠且有意义。
样品制备的核心目的不仅仅是准备样品，而是保证最终数据的质量。它通常是整个分析过程中劳动最密集、最容易出错的阶段，但却是结果有效性所依赖的基础。
样品制备的核心目标
每种样品制备方案都是为了实现几个基本目标而设计的。了解这些目标有助于阐明为什么在严肃的分析工作中，这个过程是不可或缺的。
分离目标分析物
“分析物”是您试图测量的特定化学物质或物质。然而，您的原始样品中含有无数其他化合物。第一个目标是将这种目标分析物与所有其他物质分离开来。
去除干扰物质
围绕分析物的物质称为“基质”。在血液样本中，基质包括蛋白质、盐和脂质。这些物质可能会掩盖分析物的信号或损坏分析仪器，因此必须将其去除。
浓缩分析物
在许多情况下，分析物以非常低的浓度（痕量水平）存在。样品制备通常包括将分析物浓缩到更小的体积中的步骤，使仪器更容易准确地检测和定量。
确保与仪器的兼容性
分析仪器，如质谱仪或色谱仪，对它们可以分析的样品有严格的要求。样品必须处于正确的物理状态（例如，干净的液体）并溶解在与系统兼容的溶剂中。
典型的样品制备工作流程
虽然方法根据样品类型和分析目标有很大不同，但许多方案遵循提取、净化和浓缩的一般顺序。
步骤 1：初始提取
这是将分析物与大部分样品基质分离的第一大步骤。一种常见技术是固相萃取（SPE），即将样品通过含有选择性保留分析物而让干扰物通过的材料（吸附剂）的柱。
步骤 2：净化或“纯化”
初步萃取后，可能仍残留一些干扰化合物。净化步骤可以更精确地去除这些有问题的物质。这可能涉及用特定溶剂清洗 SPE 柱或使用完全不同的纯化技术。
步骤 3：洗脱
一旦分析物被分离且干扰物已被去除，分析物就会被“洗脱”——用强溶剂将它们从 SPE 吸附剂上洗下来。这会将您纯化后的分析物收集在干净的溶液中。
步骤 4：浓缩和重构
洗脱出的样品通常太稀而无法分析，并且可能处于与仪器不兼容的溶剂中。样品通常被蒸发至干燥（例如，在氮气流下），然后用少量、精确的合适溶剂“重构”。
理解权衡
选择样品制备方法需要在相互竞争的优先事项之间取得平衡。没有唯一的“最佳”方法，只有最适合特定应用的最佳方法。
准确性与速度
更详尽、多步骤的制备方法会产生更干净的样品和更准确的数据。然而，它们耗时且复杂。像“稀释即测”这样的简单方法速度很快，但存在基质干扰和灵敏度降低的风险。
分析物损失与纯度
每一步操作——萃取、洗涤、蒸发——都有损失部分目标分析物的风险。目标是设计一个过程，在去除最大量干扰物的同时保留最大量的分析物。
成本与自动化
手动样品制备成本低廉，但容易出现人为错误和不一致。全自动系统提供出色的重现性和高通量，但需要大量的资本投资。
污染风险
每次处理或转移样品时，都有引入外部污染物的可能性。这在痕量分析中尤为关键，因为即使是微小的污染也可能使结果无效。
为您的目标做出正确的选择
最佳的样品制备策略完全取决于您分析的目标。
- 如果您的主要重点是高通量筛选（例如，常规质量控制）： 优先考虑速度和简单性，采用易于自动化的方法，即使这意味着牺牲一些灵敏度。
- 如果您的主要重点是痕量定量（例如，环境或法医分析）： 投入时间进行全面的多步骤净化和浓缩方案，以确保最大的准确性和灵敏度。
- 如果您的主要重点是分析复杂的生物基质（例如，血浆或组织）： 您的主要挑战是去除蛋白质和磷脂等主要干扰物，这将决定您选择的技术。
最终，设计良好的样品制备方法是成功分析的决定性因素。
摘要表：
| 阶段 | 目标 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 萃取 | 将分析物与样品基质分离。 | 技术选择（例如 SPE）影响选择性和回收率。 |
| 净化 | 去除干扰物质。 | 平衡分析物纯度与潜在的分析物损失。 |
| 浓缩 | 提高检测的分析物水平。 | 痕量分析所必需的；必须避免污染。 |
| 最终制备 | 使样品与仪器兼容。 | 溶剂选择和最终体积对仪器性能至关重要。 |
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