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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-12-28 19:37
基質(zhì)又稱為基體或者介質(zhì)，是指在分析樣品中，除了目標物以外的其他物質(zhì)和組分，稱為該目標物的基質(zhì)[1]。需要強調(diào)的是溶劑亦屬于基質(zhì)。在藥物色譜分析中，由于藥物之間物理化學性質(zhì)差別較大，每種基質(zhì)對藥物的影響也不相同，直接影響方法的重現(xiàn)性、線性和準確度，這些干擾和影響被稱為基質(zhì)效應[2]?；|(zhì)效應多出現(xiàn)在氣相痕量檢測、氣相串聯(lián)質(zhì)譜和液相串聯(lián)質(zhì)譜。
基質(zhì)效應產(chǎn)生機理
當分析一個多組分樣品時，一旦基質(zhì)和目標分析物一起進入分析系統(tǒng)中，就會產(chǎn)生基質(zhì)效應。液相串聯(lián)質(zhì)譜中的基質(zhì)效應是由于基質(zhì)中的非揮發(fā)性組分與目標分析物,在霧滴表面離子化的過程中產(chǎn)生競爭, 影響電噴霧接口處的離子化效率。
氣相（串聯(lián)質(zhì)譜）的基質(zhì)效應是樣品中的基質(zhì)成分與目標分析物分子競爭進樣口或柱頭的金屬離子、硅烷基及其他活性位點，從而掩蓋了這些活性位點，使得目標分析物與活性位點接觸誘導的吸附、分解等于干擾大大減少，從而使樣品中的目標分析物的含量較純?nèi)軇┲械暮吭谏V響應上明顯增高。圖1很形象的描述這種現(xiàn)象[3]。.
圖1 基質(zhì)效應的影響機理[4]
基質(zhì)效應的來源
產(chǎn)生基質(zhì)效應的干擾物主要有內(nèi)源物質(zhì)和外源物質(zhì)[3]。內(nèi)源物質(zhì)主要是樣品中存在的有機和無機成分，經(jīng)樣品處理后仍然存在。外源物質(zhì)并非來自樣品本身，而是來源于方法建立過程中外部環(huán)境，包括緩沖鹽溶液、離子對試劑、有機酸、溶劑等[4,5]。筆者大量實驗證明，在氣相色譜中采用N-甲基吡咯烷酮作為溶劑較其他溶劑更易發(fā)生基質(zhì)效應。
基質(zhì)效應的評價
文獻報道了評價基質(zhì)效應主要有柱后灌注法、監(jiān)控法、提取后加入等方法。
圖2 柱后灌注法（來源：網(wǎng)絡）
柱后灌注法一種常見的評價方法，它是用溶劑制備的純的目標分析物標準溶液通過色譜柱和檢測器之間的三通注入后所得到色譜圖與將溶劑和樣品溶液直接進樣的色譜圖進行比較，如果樣品溶液的響應信號明顯增強或減弱，則說明存在基質(zhì)效應[6]。在這里筆者介紹兩種簡單方法：相對響應值法和標準曲線法。
1）相對響應值法是以對照溶液與樣品加樣溶液中目標分析物的響應值進行比較，以百分比表征基質(zhì)效應。
基質(zhì)效應(%)=B/A×100
A：在純?nèi)軇┲心繕朔治鑫锏捻憫?/span>
B：樣品基質(zhì)中添加的相同含量目標分析物的響應值
2）標準曲線法是制備3組標準曲線，通過比較3組標準曲線待測組分的絕對響應值、待測組分與內(nèi)標的響應值比值和標準曲線的斜率，可以確定基質(zhì)效應對定量的影響。
表1 標準曲線法評價基質(zhì)效應
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標準曲線編號 |
配制方法 |
評價描述 |
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1 |
用有機溶劑配制成含系列濃度目標分析物和內(nèi)標的標準曲線 |
可評價整個系統(tǒng)的重復性 |
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2 |
5種不同來源或不同品種的的空白樣品經(jīng)提取后加入與第1組相同系列濃度的目標分析物和內(nèi)標物 |
同第1組測定結果相比，若待測組分響應值的相對標準偏差明顯增加，表明存在基質(zhì)效應的影響。 |
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3 |
采用與第2組相同的空白樣品在提取前加入與第1組相同系列濃度的目標分析物和內(nèi)標后再經(jīng)提取 |
若目標分析物的響應值的相對標準偏差明顯增加，表明存在基質(zhì)效應和提取回收率因樣品來源不同而產(chǎn)生的共同影響。 |
一般情況下，我們習慣采用第一種評價方法進行基質(zhì)效應評價。此外，還有人建議使用定量限下限（LLOQ）的某個濃度的準確度來評價基質(zhì)效應。
規(guī)避基質(zhì)效應的方法
在藥物分析中，要想獲得準確的回收率就盡量規(guī)避基質(zhì)效應，目前文獻報道的方法主要有以下幾種：
1）合適的樣品制備方法
采用合適的樣品制備方法消除基因效應實際上就是凈化除去基質(zhì)成分從而提高色譜靈敏度，不過這樣也會降低目標分析物的檢出能力。因此選擇最適當?shù)臉悠诽幚矸椒ㄒ彩鞘直匾?。常用的樣品的處理方法包括蛋白沉淀，液液萃取（LLE）和固相萃?。⊿PE）[7]。
通常利用LLE或 SPE制備的樣品內(nèi)源性雜質(zhì)較少，有助于降低絕對基質(zhì)效應。但樣品前處理過程的復雜會降低分析檢測的效率，增加污染的風險，并可能帶來待測組分的損失，也直接影響待測組分的提取回收率。因此在樣品制備方法的選擇中要兼顧基質(zhì)效應和提取回收率兩方面的因素，選擇合適的樣品制備方法。對樣品進行稀釋，確定合適的樣品濃度就是消除基質(zhì)效應的一種常見的操作。
筆者曾經(jīng)采用不同溶劑制備某藥物溶液來檢測雜質(zhì)A，分別考慮了不同溶劑中雜質(zhì)A的回收率。由圖 1可知，雜質(zhì)A在N-甲基吡咯烷酮中的基質(zhì)效最為嚴重，在乙腈、四氫呋喃及N,N- 二甲基酰胺中基本沒有基質(zhì)效應。
圖3 不同溶劑基質(zhì)效應表現(xiàn)
2）合適的色譜條件
采用合適的色譜條件消除基因效應實際上就是優(yōu)化色譜分離條件使得內(nèi)源性雜質(zhì)與目標分析物分離。樣品中的基質(zhì)在反相色譜中會優(yōu)先洗脫，如果分析時間較短或者分離效果不好，目標分析物就會受基質(zhì)影響[7,8]。因此，改善色譜分析條件（調(diào)整流動相pH、整條流動相比例、改變固定性等。）適當增加目標分析物的保留（但要兼顧樣品運行時間延長帶來的峰展寬、靈敏度下降的問題），有利于減少基質(zhì)對測定的影響。
3）減小進樣量。
采用合適的色譜條件消除基因效應實際上就是盡量降低基質(zhì)在色譜行為中的作用，從而在一定程度上降低基質(zhì)效應。目前各個實驗室基本都配備自動進樣器，即使很小的進樣體積也能實現(xiàn)良好的進樣精密度。
4）內(nèi)標法
在樣品中加入內(nèi)標物是藥物分析中一種有效消除基質(zhì)效應的方法，在分析測定樣品中目標分析物時，加入一種內(nèi)標物質(zhì)消除基質(zhì)效應對分析結果產(chǎn)生的影響，以提高分析結果的準確度。內(nèi)標法是藥物分析方法中一種常見的方法在此就不做贅述。
5）改用不同的離子源
對于質(zhì)譜分析來說，消除基質(zhì)效應還可以通過改變離子源的方式。目前用于定量的離子源主要是電噴霧離子源（ESI）和大氣壓化學離子源（APCI），通常ESI對于基質(zhì)效應的敏感程度要高于APCI。對于特定的化合物，特別是對于蛋白質(zhì)沉淀法處理的樣品，若采用ESI有明顯的基質(zhì)效應，更換成APCI源或大氣壓光離子源（APPI）可能是一種簡單易行的方法[3,6]。
圖4 兩種離子源基質(zhì)效應對比（來源：網(wǎng)絡）
6）標準加入法
標準加入法消除基質(zhì)效應實際上就是在將已知濃度的目標分析物加入到含有樣品中，分析加入前后的目標分析物的影響值，擬出標準曲線，以標準曲線計算目標分析物含量[7]。標準加入法是在對照品和樣品中同時加入基質(zhì)，兩者是在同等基質(zhì)效應影響下采集，故可以相互抵消基質(zhì)效應的影響。
7）校正因子校準法
校正因子校準法消除基質(zhì)效應實際上是利用溶劑標準曲線校正基質(zhì)匹配標準曲線獲得校正因子，建立統(tǒng)計模型。該方法需要環(huán)境和系統(tǒng)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，而在科研實驗室中這是很難做到的。按照圖5的規(guī)則就可以計算基質(zhì)中的目標分析物，假設某基質(zhì)中目標分析物的響應值以Y表示，Y與XSC(在純?nèi)軇┲袧舛?有關，依據(jù)：
XMC=A+B×XSC
XMC—目標分析物在基質(zhì)中的濃度；
A—（純?nèi)軇藴是€截距-基質(zhì)標準曲線截距）/基質(zhì)標準曲線斜率
B—純?nèi)軇藴是€斜率/基質(zhì)標準曲線斜率
從原理上看標準加入法是校正因子校準法的一種。
圖5 氧化樂果在牛奶基質(zhì)匹配液（MC）和乙腈溶劑（SC）中的校準曲線[8]
8）分析保護劑法
分析保護劑法消除基質(zhì)效應實際上在溶劑制備的標準溶液和樣品溶液中加入相同量得保護劑同等程度地補償標準溶液和樣品溶液的基質(zhì)效應。
圖6 混合水果乙腈提取液中利用分析保護劑效果對比[9]
結 語
基質(zhì)效應給藥物分析實驗室中對藥物的定性和定量帶來了很多影響，掌握基本的基質(zhì)效應機理有利于藥物分析工作者在日常科研工作中正確規(guī)避基質(zhì)效應。國外學者很早就對藥物分析工作中基質(zhì)效應進行研究，發(fā)明了多種消除基質(zhì)效益的方法和技術，而我國分析工作者對這一客觀存在的現(xiàn)象尚未引起注意和重視。有關報道較少[10]。
以上是筆者翻查多篇文獻和著作對色譜分析中基質(zhì)效應理論的簡單總結，其中涉及一些個人觀點，難免有不妥之處，還請多批評指教。也歡迎與筆者一樣有此方面研究興趣的同行一起探討研究！
參考文獻
【1】 MatuszewskiB K , Constanzer M L , Chavez-Eng C M . Strategies for the Assessment of MatrixEffect in Quantitative Bioanalytical Methods Based on HPLC?MS/MS[J]. AnalyticalChemistry, 2003, 75(13):3019-3030.
【2】 TaylorP J . Matrix Effects: The Achilles Heel of Quantitative High-Performance LiquidChromatography-Electrospray-Tandem Mass Spectrometry[J]. Clinical Biochemistry,2005, 38(4):328-334.
【3】 DipartimentoDSG, Tecnologie CEA, Universita DSDU, et al. An Overview of matrix effects inliquid chromatography-mass spectrometry [J]. Mass Spectr Rev, 2011, 30:491–501.
【4】 SchenckF J , Lehotay S J . Does Further Cleanup Reduce the Matrix Enhancement Effectin GC Analysis of Pesticide Residues in Food?[J]. Journal of Chromatography A,2000, 868(1):51-61.
【5】 BonfiglioR, King RC, Olah TV, Merkle K. The effects of sample preparation methods on thevariability of the electrospray ionization response for model drug compounds.Rapid Commun. Mass Spectrom. 1999, 13(12):1175-1185.
【6】 MatuszewskiB K , Constanzer M L , Chavez-Eng C M . Matrix Effect in Quantitative LC/MS/MSAnalyses of Biological Fluids:? A Method for Determination of Finasteride inHuman Plasma at Picogram Per Milliliter Concentrations[J]. AnalyticalChemistry, 1998, 70(5):882-889.
【7】 CeleiroM , Llompart M , Lamas J P , et al. Determination of fungicides in white grapebagasse by pressurized liquid extraction and gas chromatography tandem massspectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2014, 1343:18-25.
【8】 ErneyD R , Pawlowski T M , Poole C F . Matrix-induced peak enhancement of pesticidesin gas chromatogrtaphy: Is there a solution?[J]. Journal of Separation Science,1997, 20(7):375-378.
【9】 CajkaT, MastovskáK, Lehotay S J, et al. Use of automated direct sample introduction with analyteprotectants in the GC-MS analysis of pesticide residues[J]. Journal ofSeparation Science, 2015, 28(9‐10):1048-1060.
【10】 YongH B , Ping P C , Ru W Y , et al. Rapid Determination of Pesticide Multiresiduesin Vegetable by Gas Chromatography-mass Spectrometry and Compensation forMatrix Effect with Protectants[J]. Chemical Journal of Chinese Universities,2006.
來源：Internet
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