از نمونه و حلال آلی، حساسیت و فاکتور تغلیظ بالا، قابلیت انجام به صورت استاتیک و دینامیک و قدرت پاکسازی بسیار مطلوب برای نمونه‌های پیچیده برخوردار است.
مهم‌ترین عیب روش از آنجا ناشی می‌شود که نگهداری قطره‌ی استخراجی در انتهای میکروسرنگ بویژه برای زمان‌های طولانی و تحت هم زدن شدید محلول دشوار بوده و به شرایط و مهارت خاصی نیازمند است.به منظور غلبه بر مشکلات فوق و نیز استفاده از فازهای گیرنده‌ای با حجم بیشتر،Pedersen- Bjergaard Rusmussen در سال 1999 استفاده از فیبرهای توخالی متخلخل از جنس پلی پروپیلن را به عنوان نگهدارنده‌ای جهت حفظ مکانیکی فاز استخراجی پیشنهاد نمودند که تحت عنوان میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی نام گرفت (13، 12). در واقع تکنیک LPME-HF، نوعی روش میکرواستخراج با غشای مایع نگهداری شده می‌باشد8 که در آن حلال آلی توسط نیروهای کاپیلاری درون منافذ فیبر قرار می‌گیرد و لایه نازکی را نیز روی دیواره‌ی فیبر تشکیل می‌دهد. فاز استخراجی که در حد چند میکرولیتر می‌باشد داخل مجرای درونی فیبر وارد می‌گردد. حجم فاز آلی مورد استفاده در این روش در قیاس با روش سه فازیLPME با قطره کمتر بوده و از سویی امکان تشکیل امولسیون که از مشکلات متداول روش LLE است، حذف می‌گردد.
2-1-1-2-1.اصول استخراج و سیستم‌های مختلف در استفاده از LPME-HF
شکل (2-3)، اصول روش میکرواستخراج فاز مایع با فیبرتوخالی را نشان می‌دهد (14). محلول آبی نمونه درون یک ظرف کوچک پر می‌شود و تکه‌ای از یک فیبر توخالی از جنس پلی پروپیلن متخلخل درون نمونه قرار داده می‌شود. حجم نمونه آلی معمولاً در حد چند میلی‌لیتر و طول فیبر، بسته به نوع کاربرد، در حد چند سانتی‌متر است. پیش از استخراج، فیبر در یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب آغشته می‌شود تا حلال منافذ فیبر را پرکند. بدین ترتیب، لایه نازکی از حلال آلی در جداره‌ی فیبر، که معمولاًl?200ضخامت دارد، تشکیل می‌شود. حجم کلی حلال آلی تثبیت شده در غشاء معمولاًl?20-15می‌باشد. برای گونه‌های قابل یونیزاسیون، pH محلول به گونه‌ای تنظیم می‌شود کهگونه‌ها به شکل غیریونی خود وجود داشته باشند تا حلالیت‌شان در نمونه آبی کم شود و قابلیت استخراج‌پذیری آنها به درون حلال آلی افزایش یابد. بدین ترتیب، گونه‌های موجود در نمونه‌ی آبی از میان فاز آلی تثبیت شده در غشای فیبر به درون محلول گیرنده موجود در مجرای درونی فیبر استخراج می‌شوند. برای تسریع این فرآیند، هم زدن و چرخش سریع نمونه به کار گرفته می‌شود. محلول گیرنده می‌تواند از جنس همان حلال آلی تثبیت شده در منافذ غشای فیبر باشد که در این صورت تشکیل یک سیستم دوفازی را می‌دهد و گونه‌ها در یک فاز آلی استخراج می‌شوند (16، 15). میکرو استخراج فاز مایع با سیستم دو فازی بیشتر برای گونه‌هایی به کار گرفته می‌شود که حلالیت‌شان در یک حلال آلی غیرقابل امتزاج با آب به میزان قابل توجهی بیشتر از محیط آبی است. در این روش، فاز استخراجی مستقیماً با GC سازگار است، در حالی که برای آنالیز با HPLCیا 9CE به تبخیر حلال و ترکیب دوباره در محیط آبی نیازمند می‌باشد.
شکل 2-3. اصول استخراج HF- LPME (الف) دو فازی (ب) سه فازی
در سیستم سه فازی، محلول گیرنده فاز آبی دیگری است که در آن گونه موجود در نمونه آبی از طریق فیلم نازکی از حلال آلی در غشا به درون محلول آبی پذیرنده استخراج می‌شود. این شیوه استخراجی به گونه‌های بازی و اسیدی با گروه‌های عاملی یونیزه شونده محدود می‌شود. برای استخراج ترکیبات بازی، pH نمونه بایستی در ناحیه قلیایی تنظیم شود تا از حلالیت آنالیت جلوگیری کند. در حالی که pH محلول گیرنده باید پایین باشد تا اینکه حلالیت گونه در آن افزایش یابد. در این صورت گونه‌ها به شکل خنثی وارد فاز آلی شده و مجدداً با تبدیل به شکل یونی به فاز گیرنده، استخراج می‌شوند. در مورد ترکیبات اسید pH فاز دهنده در ناحیه اسیدی و pH فاز گیرنده در ناحیه قلیایی تنظیم می‌شود. در نهایت فاز استخراجی مستقیماً می‌تواند به دستگاه‌های CE، HPLC و یا LC-MSتزریق گردد.
میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی به شکل دینامیک هم می‌تواند انجام شود. در سیستم دوفازی، یک میکروسرنگ با چند میکرولیتر از حلال آلی غیرقابل امتزاج با آب پر می‌شود (17). تکه کوچکی از فیبر توخالی به سوزن میکروسرنگ متصل شده، فیبر توخالی برای چند ثانیه داخل حلال آلی گذاشته می‌شود تا منافذ فیبر از حلال آلی پر شود. سپس سوزن سرنگ به همراه فیبر در نمونه آبی قرار داده می‌شود و در طول استخراج، حجم‌های کوچکی از نمونه آبی به طور پی در پی به درون فیبر کشیده و خالی می‌شود. در طی کشیدن نمونه آبی به درون سرنگ، فیلم نازک حلال آلی در جداره فیبر شدیداً آنالیت را از محلول نمونه استخراج می‌کند، در حالی که در طی بیرون راندن نمونه، این فیلم نازک دوباره با فاز آلی درون سرنگ ترکیب می‌شود. در طول فرایند ترکیب شدن دوباره حلال، بخشی از گونه‌ی استخراج شده در طول چرخه، در حلال آلی داخل توده10 فیبرتوخالی به دام می‌افتد. پس از استخراج گونه‌ها طی چرخه‌های متوالی، بخشی از حلال آلی موجود در سرنگ برای آنالیز به دستگاه کروماتوگرافی تزریق می‌شود. سیستم سه فازی دینامیک نیز گزارش شده است که البته مشابه روش دوفازی می‌باشد. در این روش، ابتدا میکروسرنگ با چند میکرولیتر از محلول آبی پذیرنده و به دنبال آن با چند میکرولیتر از حلال آلی پر می‌شود. مابقی فرایند مشابه روش دو فازی می‌باشد. HF-LPME دینامیک در مقایسه با سیستم‌های استاتیک سرعت استخراج را افزایش می‌دهد، اما در عمل روش دینامیک پیچیده‌تر است و پارامترهای تجربی بیشتری باید کنترل وبهینه شوند (19، 18).
علاوه بر دو سیستم HF-LPMEاشاره شده که معمولاً براساس گرادیان pH و یا انتقال توسط حامل می‌باشد، اخیراً روش HF-LPMEبا اعمال یک میدان الکتریکی در دو سمت غشا انجام گرفته و تحت عنوان جداسازی الکتریکی غشا11 نام گرفته است. در این روش، نیروی محرک برای استخراج گونه‌ها اختلاف پتانسیل است و گرادیان pH نقشی در استخراج ندارد (20).
در تحقیقاتی که توسط Lee انجام گرفت، وی روش جدیدی را بر مبنای فیبرتوخالی به نام میکرواستخراج سه فازی مایع- گاز- مایع12 ابداع نمود. در این روش گونه‌ها در اثر حرارت از محلول به جداره فیبر پر شده با هوا نفوذ کرده و سپس به دلیل pH خاص فاز گیرنده، در شکل یونی خود به درون فاز گیرنده استخراج می‌شوند. مزیت این روش این است که هیچگونه حلال آلی در آن استفاده نمی‌شود.
2-1-1-2-2.جنبه‌های عملی و پیکربندی‌های مختلف HF-LPME
تاکنون اغلب کاربردهای HF-LPMEبراساس فیبرهای پلی پروپیلن بوده است، ولی استفاده از فیبر متخلخل پلی وینیلیدین دی فلوئوراید13 هم گزارش شده است. دلیل این امر، سازگاری بیشتر پلی پروپیلن با گستره وسیعی از حلال‌های آلی بوده است. به علاوه، پلی پروپیلن با اندازه‌ی منافذ تقریباً m?2/0به خوبی می‌تواند حلال‌های آلی در فیبر در فرایندLPME تثبیت کند، که این موضوع برای جلوگیری از نشت حلال به درون نمونه مهم می‌باشد. این مسئله مخصوصاً در مورد محلول‌هایی که به شدت هم زده می‌شوند و نمونه‌هایی مانند پلاسما که با حلال تشکیل امولسیون می‌دهند، دارای اهمیت است. قطردرونی فیبرهای مورد استفاده معمولاً در محدود m?1200-600 می‌باشد، ولی گزارشاتی نیز در زمینه استفاده از فیبرهای توخالی با قطر درونی کمتر تا حد m?280 وجود دارد. در گزینش فیبر باید ضخامت دیواره آن زیاد نباشد تا فاصله انتشار در فیبر کوتاه بوده و سرعت استخراج افزایش یابد. فیبرهای با ضخامت دیواره‌ی خیلی کم استحکام فیزیکی کافی ندارند و در مقابل استفاده از فیبرهای با ضخامت بیشتر نیز به دلیل افزایش حجم و ضخامت لایه‌ی آلی، منجر به زمان‌های استخراج طولانی‌تر و کاهش کارایی سیستم می‌شود. از این رو معمولاً ضخامت دیواره‌ی m?200برای این منظور مناسب است. در اکثر موارد از فیبری با جنس پلی پروپیلن با قطر درونی ، m?600ضخامت دیواره‌ی m?200 و اندازه منافذتقریباً m?2/0استفاده می‌شود (18-12).
در کار عملی با فیبر توخالی پیکربندی‌های14 مختلفی از HF-LPMEبه کار می‌رود. اولین کار در زمینه میکرواستخراجبا فیبرتوخالی با پیکربندی فیبر به صورت U شکل، توسط Rasmussenو
Pedersen- Bjergaardمعرفی گردید (12). در این تحقیق، قطعات 5/8 سانتی‌متر از فیبر توخالی پلیپروپیلنی با قطر داخلی m?600، ضخامت دیواره‌یm?200و اندازه منافذتقریباً m?2/0برای استخراج بریده و استفاده شده‌اند. هر انتهای فیبر به یک سوزن میکروسرنگ متصل شد که یکی از این سرنگ‌ها برای ورود فاز گیرنده و دیگری برای کشیدن فاز گیرنده در انتهای استخراج به کار گرفته شد. برای خروج فاز گیرنده یک فشار فوقانی کوچک روی سوزن اول اعمال می‌شود و جمع‌آوری فاز گیرنده از لوله خروجی صورت می‌گیرد. در پیکربندی U شکل کارایی استخراج مناسب است، ولی در مقابل روش انتقال فاز گیرنده و خودکار کردن15 سیستم مشکل می‌باشد (12). برای رفع این مشکل، پیکربندی میله‌ای توسط Rasmussen و Pedersen- Bjergaard و سپس Andrews, Kramer پیشنهاد گردید (21). شکل (2-4) پیکربندی U شکل و میله‌ای را نشان می‌دهد. در پیکربندی میله‌ای به منظور تسهیل در ورود و خروج میکروسرنگ، قطعه‌ای مخروطی به نوک فیبر متصل می‌شودکه امکان ورود و خروج فاز استخراجی را توسط میکروسرنگ ساده‌تر می‌سازد. این تکنیک قابلیت سازگاری بیشتری با نمونه‌برداری خودکار دارا می‌باشد.
5شکل2-4. (الف) سیستم HF- LPME بر اساس پیکربندی (ب) پیکربندی میلهای U
به دنبال آن، تکنیک دیگری توسط Muller و همکارانش ارائه شد که در این تکنیک به یک انتهای فیبر وسیله‌ا