近期，石油化工多相分离与安全技术团队高助威副教授课题组在材料科学领域一区TOP期刊《Materials Today》（IF =21.1）发表题为《A review of cyclodextrins polymers in solid-phase (micro)extraction》的研究综述，为复杂样品预处理技术提供了创新解决方案。该研究通过合成方法优化与吸附机制解析，推动了环糊精聚合物在食品、环境和生物分析中的高效应用。化学化工学院2024级博士研究生王迎迎为第一作者，高助威副教授为论文唯一通讯作者。

在过去的几十年里，CDs聚合物由于其内部疏水性和外部亲水性的特殊结构，已被用于制药、医疗、食品和色谱应用。因此，它们在固相（微）萃取中非常有用。该研究梳理了CDs聚合物的各种合成方法，如交联聚合、接枝、自组装、分子印迹和环糊精微孔有机网络，还阐述了CDs聚合物的吸附机理。此外，系统总结了CDs聚合物在食品、环境和生物样品固相（微）萃取中的应用及其优异性能。最后，介绍了CDs聚合物在样品预处理中的挑战和应用前景。本综述有望为开发低成本、高吸附性能的CDs聚合物制备技术提供有价值的参考。

图1 CDs聚合物在固相（微）萃取的研究

CDs聚合物的吸附机制因吸附质而异，通常会借助多种作用力来捕获吸附质。自然地，环糊精聚合物的吸附力较为复杂，主要包括：（1）静电相互作用、（2）主客体相互作用、（3）氢键相互作用、（4）孔隙吸附等。由于CDs聚合物的独特结构，它能够实现复杂样品中各种物质的富集与分离。研究团队通过密度泛函理论（DFT）深入解析了环糊精聚合物的吸附机制。DFT被用来深入探索CDs聚合物吸附机理，包括吸附能计算、优选结合位点确定和能量相关构象构建。其次，DFT用于阐明多种吸附力（静电、主客体、氢键、孔吸附等）的复杂性以及反应基团在吸附分子中的作用。此外，DFT探讨了CDs聚合物的结构性质与吸附之间的关系，发现了它们对吸附和选择性提取的影响。这些进展为CDs聚合物富集和分离应用提供了理论基础。

图2基于密度泛函理论（DFT）探究环糊精聚合物的吸附机制

CDs 聚合物在固相萃取和固相微萃取中应用广泛，在食品、环境和生物样品分析领域发挥重要作用。在食品样品方面，它可有效检测有机污染物和农药残留，但存在磁团聚、样品分散难等问题；环境样品检测中，能对多环芳烃、内分泌干扰物等污染物进行吸附和分析，不过有涂层溶胀、膜孔堵塞等困扰；生物样品检测里，可用于检测肿瘤标志物、类固醇等，但面临样品成分干扰、材料易污染的挑战。尽管如此，CDs 聚合物因具备可再生性和高吸附容量等优势，在这些领域仍展现出良好的应用前景。未来，将聚焦于优化制备工艺，提升材料的稳定性和溶剂耐受性；深入研究分子印迹和智能响应技术，进一步增强环糊精聚合物的选择性和特异性吸附能力。相信环糊精聚合物将在复杂样品预处理领域取得更大的突破，为分析化学、环境监测、食品安全等多个领域带来更为广阔的发展前景。

图3环糊精聚合物在固相（微）萃取领域的应用研究

该工作得到了国家自然科学基金（12202127）、海南省自然科学基金（323MS009）、海南大学科研基金（KYQD(ZR)20042）的资金资助。

文章连接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702125000628

DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.02.013