复杂环境和生物介质中的痕量污染物的原位、快速、灵敏、准确分析是当前环境分析科学研究的一个重要方向。全氟及多氟烷基化合物（PFASs）是一类广泛存在于环境和生物体中的持久性有机污染物。多项研究表明，PFASs具有肝毒性、生殖毒性和潜在致癌性。全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）是两种使用最为广泛的PFASs，先后于2009年和2019年被列入斯德哥尔摩公约，限制或禁止使用。对环境和生物介质中PFASs的含量、组成及分布进行研究和监测将为探究PFASs的环境行为和毒性效应提供依据。
质谱（MS）是进行复杂样品中痕量化合物分析检测的首选方法。然而，PFASs在环境和生物介质中的存在浓度很低，这就使得传统的液相色谱质谱联用方法用于分析复杂环境和生物介质中痕量PFASs时需要进行复杂、繁琐和耗时的样品前处理，分析效率低。常压敞开式电离质谱（Ambient MS）是21世纪初发展起来的一种无需或仅需很少样品前处理、不需要进行色谱分离即可直接对样品进行分析的新兴质谱技术。固相微萃取（SPME）与常压敞开式电离质谱联用是实现复杂样品中痕量化合物直接、快速、灵敏、准确分析的一个有效途径。
省科学院测试分析研究所新技术实验室超微量分析研究团队开发了一种基于共价框架材料（COFs）的新型固相微萃取探针，并与常压敞开式电离质谱联用，实现了复杂环境和生物介质中痕量PFASs的快速、灵敏、准确分析。研究设计了一例对PFASs具有高选择性富集能力的COFs材料，并开发了一种简单温和的制备方法，高产率得到高结晶度的目标材料。该COFs材料为2,3,5,6-四氟对二苯甲醛和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪以亚胺键为链接的重复结构单元，通过孔道尺寸选择效应、疏水相互作用、氟-氟相互作用、静电相互作用和氢键作用对PFASs产生高选择性吸附作用。然后，将该COFs材料用于制作一种新型的生物相容性SPME探针，所制得探针对PFASs具有高选择性和高富集能力，可对复杂环境和生物介质中的痕量PFASs进行直接采样和萃取。萃取后SPME探针与常压敞开式纳升电喷雾质谱联用直接进行分析，具有极高灵敏度，实现了复杂环境和生物介质中痕量PFASs的直接、快速、灵敏、准确分析（图1）。该研究工作为复杂体系中痕量环境污染物的快速分析和监测提供了新的研究思路，具有重要的科学价值和应用前景。
图1 COFs-SPME探针与敞开式纳升电喷雾质谱联用分析复杂环境和生物样品中痕量PFASs示意图
相关研究成果“Covalent organic frameworks-based solid-phase microextraction probe for rapid and ultrasensitive analysis of trace per- and polyfluoroalkyl substances using mass spectrometry”刊登在分析化学领域国际知名期刊《Analytical Chemistry》上。省科学院测试分析研究所侯雅君博士为论文的第一作者，杨运云研究员为论文的通讯作者。
论文链接： https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.0c01829。
（省科学院测试分析研究所 杨运云 侯雅君/供稿）
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