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學習重點 掌握固相萃取（SPE）的選擇性留滯原理，能依分析物的極性、帶電狀態與官能基選擇吸附劑。 熟記操作順序：活化與平衡（conditioning）→ 上樣（sample loading）→ 沖洗（washing）→ 沖提（eluting），並分清各步驟的目的。 理解正相矽膠以極性作用留滯極性分析物，通常以中極性溶劑沖洗，再以較高極性溶劑沖提。 掌握矽膠容量約為其質量的1～5%、矽膠基材在強鹼下不安定，以及不可逆吸附對回收率的影響。 能用實例判斷何時選逆相、離子交換或親和性萃取。 核心觀念 一、固相萃取的原理與用途 固相萃取是一種檢體前處理方法。它把固相吸附劑（靜相）填充在小管柱或萃取裝置中，利用分析物與吸附劑之間的作用力，選擇性地留滯或分離檢體成分。它不是以孔徑攔截顆粒的過濾，不是兩個液相之間的溶劑萃取，也不是以超臨界流體為溶媒的超臨界萃取。 常見做法是先讓分析物留在固相上，去除干擾物後，再用適當溶劑把分析物沖提出來。若讓大量檢液中的微量分析物留滯，再用小體積沖提，就能同時達到淨化與濃縮。 SPE的優點如下： 溶媒用量少。 沒有兩個不互溶液相振盪造成的乳化現象。 吸附劑種類多，某些吸附劑對分析物的特定官能基具有選擇性，選擇性通常比液液萃取高。 改變沖提液後，可依序沖提數種待測物，進行系列性萃取。 可濃縮微量分析物。 SPE的應用很廣，並不限於難以用液液分配萃取的檢品。它的主要缺點是可能發生不可逆吸附，以及吸附劑容量有限。SPE條件適當時可得到良好回收率，不能概括說它的回收率比溶劑萃取低。 二、依分析物性質選擇SPE模式 模式主要留滯原理選擇與判斷重點 正相極性固相（如矽膠）與分析物產生極性作用留滯較具極性的分析物，上樣時使用較低極性的溶劑環境。 逆相非極性固相以疏水性作用留滯分析物適合具足夠疏水性的分析物。高極性干擾物會先流出或被洗除。 陽離子交換帶負電的交換基團留滯陽離子適合帶正電的分析物，例如在酸性溶液中質子化的鹼性藥物。 陰離子交換帶正電的交換基團留滯陰離子適合帶負電的分析物，例如在鹼性條件下解離的酸性藥物。 親和性特定結構之間的選擇性結合需要相配對的官能基或辨識系統，選擇性最高，但專一性也最強。 高極性鹼性小分子溶在酸性溶液中：分子會質子化而帶正電，以陽離子交換萃取管留滯可得最高回收率。陰離子交換管無法留住帶正電的分析物。正相管對溶在水性酸液中的樣品留滯不佳。免疫親和管則需要專一抗體，並非通用選擇。這裡的「陽離子」指被交換、被留滯的離子，固相本身的交換基團帶負電。 Hydrocortisone錠劑要避開極性賦形劑的干擾：應選逆相管柱。逆相固相以疏水作用留住具類固醇骨架的hydrocortisone，極性賦形劑則直接流出或被洗除。不能因為分子含有羥基就選正相，因為正相反而會留住極性賦形劑。 特殊吸附劑： 硼酸（boronate）膠體對1,2-雙醇基（如糖類、兒茶酚類）具有選擇性親和力。 以單株抗體製成的親和性膠體對相對應的胜肽（peptide）藥物具有高度選擇性。 離子性化合物可以用離子交換SPE處理，高極性物質也不是只能用矽膠。 三、四步驟的順序與目的 步驟主要目的作答關鍵 ① Conditioning：活化與平衡潤濕並活化固相，使吸附表面與溶劑環境適合上樣；必要時再用與樣品相容的溶劑平衡。此時尚未上樣，所以不是用來除去樣品雜質。 ② Sample loading：上樣將檢品用適當溶劑溶解或調整條件後注入管柱，使分析物被留滯。上樣溶劑不可強到讓分析物直接流出。 ③ Washing：沖洗去除干擾物，同時保留分析物。沖洗力要足以去雜，但不能造成分析物流失。 ④ Eluting：沖提用適量體積的沖提液改變溶劑強度、酸鹼值等條件，解除留滯並收集分析物。是最後一個步驟。 正確順序是 conditioning → sample loading → washing → eluting。沖洗是為了去除雜質，沖提是為了取出分析物。兩者都會加入液體，但目的與所需的溶劑強度不同。 四、正相矽膠的吸附與操作 未鍵結矽膠的表面有矽醇基（Si–OH），屬於極性吸附劑，藉氫鍵及其他極性作用留滯分析物。因此： 矽膠SPE的檢品應為極性化合物。說「檢品為低極性化合物」是不當的敘述。 「正相吸附劑用於留滯非極性化合物」方向相反。留滯非極性化合物的是逆相。 典型操作流程： 先用適當溶劑潤濕並平衡矽膠。 在低極性溶劑環境下上樣，使極性分析物吸附在矽膠上。 通常以中極性溶劑沖洗，去除吸附較弱、極性較低的雜質。 以較高極性的溶劑沖提檢品。高極性溶劑會與分析物競爭矽膠的吸附位置，使分析物脫附。 容量：矽膠的檢品容量（capacity）約為其質量的1～5%。例如100 mg矽膠約可負載1～5 mg檢品。這是質量比例，不是體積，也不是回收率。實際負載量仍會受分析物、溶劑與共存成分影響。 穩定性：矽膠及以矽膠為基材的固相在強鹼下不安定，強鹼會溶解、破壞矽膠骨架，所以1 M NaOH不適合作為抽提溶液。相對地，稀酸（如1 M HOAc）及中性或弱酸性的鹽類溶液（如1 M NaCl、1 M NH₄Cl）可以使用，常用於調整離子強度或在離子交換中置換分析物。判斷重點是「強鹼」，不要把一般鹽類溶液和強鹼歸為同一類。 五、容量與回收率控制 以下情況會讓分析物流失而降低回收率： 負載量超過容量，或上樣溶劑的沖提力太強，分析物未被充分留滯就流出。 沖洗太強，提前洗掉分析物。 以下情況會讓分析物殘留在固相上而降低回收率： 分析物與固相作用過強。 沖提液的強度或體積不足。 降低不可逆吸附的對策是系列沖提：依序改變沖提液的組成或強度，讓不同留滯程度的成分逐步脫附，減少分析物殘留在固相上。 其他選項為何不對： 添加內標準品只能校正分析流程的變異，不能解除目標物與固相的強吸附。 增加萃取管長度只會增加吸附位置，反而可能加重留滯。 單純以水沖提不是通用解法。對正相矽膠或逆相而言，水也無法有效解除強吸附。 常考陷阱 「最後一步是washing」或順序寫成上樣在活化之前：順序固定為活化 → 上樣 → 沖洗 → 沖提，最後一步是eluting。 「Conditioning用來除去樣品雜質」：步驟目的錯誤。活化與平衡發生在上樣前，去除檢體雜質靠的是washing。 「SPE只適用於不易經液液分配萃取的檢品」：「只」字過度限縮。SPE廣泛用於一般檢體的淨化、濃縮與選擇性分離。 「萃取極性大的物質只能用矽膠」「離子性化合物無法適用」：忽略了逆相、離子交換等其他固相。 「比溶劑萃取法回收率低」：不能這樣概括。SPE條件適當時可得良好回收率。 「正相吸附劑留滯非極性化合物」「矽膠SPE的檢品為低極性化合物」：正相矽膠留滯的是極性化合物。 「溶劑需求量大」「易出現乳化」「兩相間易乳化」：這些是液液萃取的缺點。SPE溶媒用量少，也不會乳化。SPE真正的缺點是可能產生不可逆吸附。 「可濃縮檢品」被當成缺點：濃縮是SPE的優點。 「矽膠基質SPE管柱對鹼安定」「1 M NaOH可作抽提溶液」：錯誤，矽膠在強鹼下不安定。稀酸與鹽類溶液則可使用。 鹼性藥物溶於酸性溶液時選陰離子交換或正相：質子化後帶正電，應選陽離子交換。 Hydrocortisone錠劑要排除極性賦形劑卻選正相：應選逆相，讓極性賦形劑流出。 用內標準品、加長萃取管或以水沖提來降低不可逆吸附：正確答案是進行系列沖提。 「容量1～5%就是回收率1～5%」：容量是可負載的質量比例，回收率是分析物被回收的比例，兩者不同。 記憶口訣 「活、上、洗、提」：活化平衡、上樣留滯、沖洗去雜、沖提收集，最後一步是「提」。 「正相抓極性，中極洗、高極提；矽膠吃百分一到五，最怕強鹼NaOH。」 「鹼藥遇酸帶正電，陽離子交換最划算；極性賦形要甩開，逆相留住類固醇。」 「不可逆吸附別慌張，系列沖提一步步放。」