简而言之，样品制备的目的是将原始样品从其自然状态转变为适合科学仪器分析的形式。这个关键过程确保了我们感兴趣的组分，即分析物，能够在不受样品材料（称为基质）其余部分干扰的情况下被准确可靠地测量。
世界上最先进的分析仪器，如果样品没有正确制备，产生的数据也将是毫无意义的。样品制备不是一项初步的杂务；它是决定任何分析结果质量和有效性的基础步骤。
为什么原始样品通常不能直接分析
要理解样品制备的目的，您首先需要认识到分析原始样品（无论是血液样本、土壤芯样还是药片）所固有的问题。
复杂性和干扰问题
原始样品是一个复杂的混合物。样品基质除了您想要测量的分析物外，还包含许多其他化合物。
这些其他化合物可能会干扰分析，要么通过掩盖分析物的信号，要么产生它们自己的假信号。样品制备就是为了消除这种“噪音”。
不兼容的物理状态
分析仪器通常有严格的要求。例如，气相色谱仪需要挥发性气体样品，而液相色谱仪需要溶解在相容溶剂中的样品。
样品制备将样品——无论是固体、污泥还是组织——转化为适合仪器的正确物理状态。
不合适的分析物浓度
分析物可能以过低（痕量分析）或过高而无法被仪器准确测量的浓度存在。
制备技术用于浓缩稀释的样品或稀释浓度过高的样品，使分析物进入仪器的最佳检测范围。
样品制备的核心目标
每种样品制备方案都是为了实现以下一个或多个基本目标，以确保成功的分析。
分离目标分析物
主要目标通常是将分析物与其余的样品基质分离开来。这是固相萃取 (SPE)、液-液萃取 (LLE) 和沉淀等技术的精髓。
去除干扰物质
这是“净化”步骤。目标是消除任何可能影响测量准确性的物质。设计良好的制备方法具有高度的选择性，可以在保留分析物的同时去除干扰物。
调整浓度以实现最佳检测
如前所述，这涉及使分析物浓度更高或更稀。蒸发等技术可以浓缩分析物，而用纯溶剂简单稀释则可以降低其浓度。
确保样品均一性
对于固体或半固体样品，分析物可能分布不均。均质化（例如，研磨、混合）确保所取用于分析的一小部分样品能真正代表整个大块样品。
理解权衡
尽管至关重要，样品制备并非没有挑战和潜在的陷阱。承认这些权衡是开发稳健分析方法的关键。
分析物损失的风险
每一步操作——从转移液体到进行萃取——都存在损失部分分析物的风险。一个好的方法会最大限度地减少这些步骤，并通过验证来量化任何不可避免的损失。
引入污染的风险
制备中使用的溶剂、试剂和设备可能会引入干扰分析的污染物。这在痕量分析中是一个主要问题，需要使用超纯试剂和极其干净的实验室器皿。
时间和资源的成本
样品制备通常是整个分析过程中最耗时、最费力的一部分。如果操作不小心和不一致，它也可能是大多数错误的主要来源。
为您的目标做出正确的选择
“最佳”的样品制备方法完全取决于您的分析目标。没有单一的通用方案。
- 如果您的主要重点是痕量检测（例如，环境污染物）： 您的策略必须优先考虑分析物浓缩和彻底去除基质干扰，即使这很耗时。
- 如果您的主要重点是高通量筛选（例如，药物发现）： 您的方法必须简单、快速且易于自动化，以速度换取较低水平的净化。
- 如果您的主要重点是确保结构完整性（例如，显微镜检查）： 您的制备必须保持样品的原有状态，重点关注固定和切片等技术，而不是萃取。
- 如果您的主要重点是绝对定量（例如，药物质量控制）： 您的方法必须具有极高的可重复性，并经过验证以证明分析物损失最少且未引入干扰物。
最终，对稳健的样品制备策略的开发和执行的投入，就是对您的最终结果的确定性和完整性的投入。
总结表：
| 目标 | 关键功能 | 常用技术 |
|---|---|---|
| 分离分析物 | 将目标组分与样品基质分离 | 固相萃取、液-液萃取 |
| 去除干扰物 | 消除影响准确性的物质 | 过滤、净化柱、沉淀 |
| 调整浓度 | 使分析物进入仪器的检测范围 | 蒸发、稀释 |
| 确保均一性 | 为分析创建有代表性的样品 | 研磨、混合、均质化 |
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