“绿色化学”的概念及“绿色化学十二原则”的提出,对现代分析化学的发展提出了新的要求,微型化、实时化、快速化成为了绿色分析化学的重要发展方向,其关键研究内容包括了绿色化的样品处理技术和分析方法的发展。随着分析通量的上升和样品量的限制,分析体系开始使用更小的体积尺度,从而需要新的技术手段来进行更小尺度下的实验操作和检测；微尺度分析也就应运而生,形成了为解决微量甚至极微量液体操纵与分析问题的新的前沿研究领域,并形成了芯片技术、微纳分离分析、纳米生物传感等一系列有代表性的绿色分析化学方法。相比于宏观分析体系,微尺度体系的物性特征明显不同,尺寸效应、流体特征等成为了影响微尺度分离分析体系性能的重要因素。在本论文中,针对绿色分析化学所需的微型化、实时化、快速化要求,以天然产物成分为目标,从样品前处理芯片、纳升液相色谱分析及实时直接质谱分析等方面进行了系统研究,并对微尺度分离分析体系的表面修饰、层流萃取芯片的萃取过程、纳升液相色谱对小分子化合物的分离行为以及类胡萝卜素的色谱分离进行了相关研究。具体内容包括以下六个方面。1.针对芯片微通道中液体流动的特性,以玻璃基质为模板,研究了疏水、超亲水表面的构建策略。利用溶胶-凝胶制备纳米级的二氧化硅溶胶液,再用提膜的方法在玻璃表面铺展纳米粒子,然后用缓冲氧化刻蚀液(Buffer Oxide Etcher; BOE)进行刻蚀,以纳米粒子作为模板来在玻璃片的基底上形成纳米级粗糙表面(此表面具有超亲水特性),然后再进行硅烷化修饰而获得了疏水表面特性(接触角达到149°)。相比于目前报道的异相成核法、等离子法等,本部分所建立的方法更适合于芯片微通道中的超亲或疏水表面修饰。2.微流控芯片通道内壁模拟修饰及表征。基于1部分中建立的表面修饰策略,本部分以石英毛细管来模拟芯片微通道,对通道进行了修饰研究,结果证明所建立的策略完全适合于微通道中的超亲或疏水修饰。与平表面不同,微通道表面亲、疏水特性的表征一直是个难点,在本部分中研究了以毛细管爬升高度来表征其表面的亲、疏水特性,与接触角结果相比,所获得的结果相关性好(相关系数为0.9652),为微通道中亲-疏水特性的表征提供了一种新的简便方法。另外,对通道中的轴向进行了梯度渐变的亲-疏水修饰,成功获得了疏水轴向渐变的微通道,此结果有望形成流体自驱动的芯片微通道。3.针对绿色分析化学中样品前处理关键问题,在芯片水平上研究了三相层流萃取芯片进行样品净化策略,依照1、2部分所建立的新型表面修饰方法,对芯片的微通道(通道长为3.56 cm,每个通道的宽为100μm,深为40μm)。进行选择性修饰,改善了并行通道中层流的稳定性。分别将乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯作为中间转运相,以士的宁为模型化合物,流速在0.1-1μL范围内进行调整和优化,对三相中流体的流速比进行调整,选择能保障层流稳定的比例和流速。以士的宁、吐根碱、长春蔓碱、小檗碱、阿托品为模型化合物,三相流速在0.5:0.5:0.5μL/min条件下考察供给相在不同pH条件下对各生物碱模型化合物迁移率的影响。并成功的应用于吐根、长春蔓叶、黄连、颠茄叶、马钱子等中药材中生物碱的分离净化。4.微升/纳升级高效液相色谱(Micro/Nano-HPLC)是将传统高效液相色谱(HPLC)进行低消耗绿色化发展的重要内容,但商品化纳升液相色谱系统价格昂贵。本部分工作主要为将常规HPLC系统进行改装,建立纳升HPLC系统,并与电喷雾质谱联机,成功构建了基于常规HPLC仪器的纳升HPLC/ESI-MS分析系统,并成功应用于中药生物碱高灵敏度测定。与毫升级常规HPLC系统相比较,发现纳升HPLC分析生物碱时,峰拖尾现象减小,结合纳升电喷雾离子化(nanoESI),使得新建系统的检测灵敏度大为提高,且消耗得到了极大的降低。以单个样品分析时间60 min计算,10mL流动相可以使用约35天,连续分析约833个样品,大大显示了纳升分析下减少环境污染和减轻操作者劳动力消耗的特点。5.敞开式常温常压质谱(ambient mass spectrometry)自2004年提出以来,开启了由传统封闭式到敞开式新型离子源质谱在快速质谱分析领域的研究热潮,其典型特征是无需或只需要简单的样品制备过程就可以完成对样品的分析。本部分在实时直接分析(DART)质谱对中药快速分析方面进行了研究,将DART-MS应用于中药材(黄芩)直接分析,可在秒级分析时间内获得黄芩黄酮的成分信息。并成功的建立了在秒级分析时间快速甄别中国八角茶中掺杂了有毒日本八角的分析方法,借助高分辨质谱,可有效的、无需样品前处理的莽草毒素分析,与常规的HPLC/ESI-MS/MS方法相比较,新建立的方法在分析速度、试剂消耗等方面有着常规方法无法比拟的优势。6.类胡萝卜素(carotenoids)为一类重要天然植物色素的总称,是含有八个异戊二烯单位的四萜化合物。类胡萝卜素种类繁多,按照其结构性质可分为：胡萝卜素类、叶黄素类和胡萝卜素酸类,为人体均衡营养所必需的物质。但其对光、氧、热均不稳定性,如何准确分析生物样品中的类胡萝卜素含量一直是营养学研究中的一个难题。本部分构建了固相萃取柱流出曲线在线分析系统；利用该系统以叶黄素和p-胡萝卜素为模型分子,采用前沿分析法对类胡萝卜素在C18、C30、硅胶固相萃取小柱上的吸附、解吸附行为进行了研究,提出了最佳的吸附、洗脱条件,有效解决了血清样分析样品前处理过程中类胡萝卜素的分解、氧化问题。基于此建立了基于固相萃取-C30柱液相色谱分离的生物样品中类胡萝卜素的分析方法,对血清、母乳样品分析进行了深入考察,优化了样品前处理及色谱分离条件,并对其进行了全面的方法学考察,与液-液萃取高效液相色谱分析法相比,固相萃取-液相色谱法的回收率、精度及抗干扰能力有明显改善,为准确测定人体液中的类胡萝卜素,并进行相关营养状况评估提供了可靠手段。