در سالهاي اخير روش هاي ميكرو استخراج به دليل حذف استفاده از حلال هاي سمي و مضر براي محيط زيست و سلامت انسان، بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. يكي از مهمترين روش هاي ميكرواستخراج، ميكرو استخراج فاز جامد (SPME) مي باشد. به دليل وجود مشكلاتي از قبيل گران بودن و شكنندگي فيبرهاي SPME، وجود فاز ساكن محافظت نشده روي سطح خارجي فيبر و ظرفيت جذب پايين، در دهه اخير روش‌هاي اصلاح شده SPME توسعه يافته اند. يكي از شاخص ترين اين روش‌ها ابزار تله سوزني (NTD) مي‌باشد. در اين روش ذرات جاذب درون يك سوزن فولادي پر شده وسوزن حاوي جاذب، مي‌تواند مستقيماً وارد نمونه‌هاي گازي يا فضاي فوقاني نمونه‌هاي جامد و مايع شود و جهت واجذب تركيبات، در محل تزريق دستگاه GC يا HPLC قرار گيرد. NTD نسبت به SPME استحكام، قدرت استخراج و قابليت هاي بيشتري دارد. اما NTD نيز مشكلاتي دارد كه عدم كنترل بر ميزان پر شدن و فشردگي جاذب، مسدود شدن مسير سوزن، و محدوديت عبور نمونه، از آن جمله هستند. \tدر اين تحقيق، براي اولين بار در جهان (بجاي پر كردن جاذب درون سوزن فولادي)، يك ميله فولادي با جاذب نانو كامپوزيت گرافن اكسايد-پلي پيرول (GO/PP) پوشش داده شد و سپس درون سوزن NTD قرار گرفت. در واقع در اين تكنيك جديد بنام فيبر پوشش داده شده درون نيدل تقويت شده با سرما (CA-INCF) ، دو تكنيك SPME و NTD با هم جفت شده و مزاياي هر دو روش در يك سيستم جمع شده است. علاوه بر اين، تقويت كردن سيستم با سرمايش جاذب با CO2 مايع، كارآئي آنرا بشدت افزايش داده و آنرا به يك تكنيك كم نظير تبديل نموده است. روش كار CA-INCF به اين صورت است كه فيبر پوشش داده شده با GO/PP درون سوزن قرار گرفته و نوك سوزن درون فضاي فوقاني نمونه وارد مي گردد، در حاليكه بخش مياني سوزن (توسط يك كپسول سرد كننده مخصوص، Cooling-Capsule) توسط كربن دي اكسايد مايع سرد مي شود. ته سوزن به يك پمپ پريستالتيك وصل شده و با عبور فضاي فوقاني از درون سوزن، آناليت ها روي فيبر سرد شده جذب مي شوند. براي تقويت تبخير و رها شدن آناليت از ماتريكس، همزمان نمونه توسط يك هيتر مناسب گرم مي شود. در نهايت سوزن از سپتوم ظرف استخراج خارج شده و به دستگاه كروماتوگرافي گازي-آشكارساز يونش شعله اي (GC-FID) تزريق مي شود. در نهايت ابزار CA-INCF-GC-FIDبطور موفقيت آميزي براي استخراج و اندازه گيري تركيبات PAHs در نمونه هاي خاك آلوده اطراف منابع نفتي به كار برده شد. حساسيت بدست آمده توسط سيستم جديد CA-INCF-GC-FID بطور چشمگيري بالاتر از گزارشات موجود در متون علمي است، با وجود اينكه برخي از آنها با ابزارهاي بسيار پيچيده و گران قيمت انجام شده اند. آزمايشات ثابت كردند كه به كمك اين سيستم مي توان انواع آناليت هاي فرار و نيمه فرار را از نمونه هاي جامد با ماتريكس پيچيده مانند خاك، رسوب، مواد غذايي، و گياه، بطور مستقيم و با كمترين دستكاري نمونه، استخراج كرد.

اين تحقيق شامل طراحي و ساخت سيستم ميكرواستخراج تقويت شده چند جنبه¬اي(MAA-ME) بر اساس دانش روز مي باشد كه با اعمال كردن دو عامل نوين تقويت كننده Cooling-Assisted و Vacuum-Assisted در روش ميكرو استخراج فاز جامد (SPME) بدست آمده است. SPME يك روشي عاري از حلال و كارآمدي براي استخراج و اندازه¬گيري انواع تركيبات آلي و معدني مي¬باشد. يكي از محدوديت¬هاي جدي اين روش ناپايداري و هزينه بالاي فيبرهاي تجاري، دوام و ظرفيت جذب پايين آنها مي¬باشد. استفاده از فيبر پوشش داده شده درون نيدل INCF)) براي حل مشكل SPME بعنوان يك روش مستحكم، موثر، كمي، تكرارپذير و حساس در اين اختراع مورد استفاده قرار گرفته¬است. از طرفي استفاده از نانو كامپوزيت گرافن اكسايد/پلي پيرول (GO/PPY) بعنوان پوشش INCF بدليل داشتن نسبت سطح به حجم بالا، ظرفيت بالاي جذب، طول عمر بالا و هزينه پايين براي ايجاد يك INCF كارآمد مورد توجه واقع شده¬است. در SPME كارايي استخراج بخصوص براي آناليت¬هاي موجود در بافت¬هاي پيچيده مانند خاك و همچنين گيراندازي مواد فرار تا حدودي پايين مي¬باشد. تركيب INCF و MAA-ME يك روش نوين و قدرتمند با كارايي بالا بنام ميكرو استخراج فيبر پوشش داده شده درون نيدل تقويت شده چند جنبه اي (MAA-INCF-ME) بوجود آورده¬است كه محدوديت¬هاي روش SPME را برطرف مي¬كند. اين تكنيك براي انواع جاذب و ابزارهاي استخراج مانند فيبر (fiber)، ابزار سوزن پر شده (NTD) و تله جذبي درون لوله مويين (INCAT) قابل استفاده مي باشد. كاهش زمان استخراج و افزايش كارايي استخراج از مهمترين مزاياي اين سيستم مي¬باشد.

در اختراع حاضر براي اولين بار يك ديسك استخراج فاز جامد (SPE Disk) متخلخل، پايدار و انعطاف پذير با استفاده از اصلاح شيميايي پارچه پنبه اي ساخته شد. امروزه تعداد معدودي شركت در دنيا توليد و توزيع ابزار¬هاي تجاري SPE را در اختيار دارند و با توجه به انحصاري بودن محصولات قيمت¬هاي بالايي براي آن¬ها در نظرگرفته¬اند. بعلاوه ديسك هاي تجاري معمولا از گزينش پذيري و كارآئي مناسب برخوردار نيستند. با توجه به كاربرد گسترده روش SPE، توسعه فازهاي ساكن سازگار با محيط زيست، انعطاف پذير، ارزان قيمت و قابل استفاده براي انواع آناليت¬ها، مهمترين دغدغه دانشمندان مي¬باشد. در اختراع حاضر پايه ي ديسك، پارچه¬ي پنبه¬اي است كه يك ماده سبز زيست-محيطي، فراوان، در دسترس، متخلخل، ارزان و غير¬سمي مي¬باشد. براي ساخت ديسك، ابتدا SBA-15 ساخته¬شد و سپس با 2-((3-سايليل پروپيل آمينو) متيل) فنول (SPIMP) اصلاح گرديد. سپسSBA-15-SPIMP بصورت شيميايي در بافت پارچه تثبيت گرديد و ديسك SBA-15-SPIMP-SPE Disk ساخته¬شد و در استخراج فاز جامد ديناميك جهت استخراج گزينشي فلزات سنگين در مواد غذايي از جمله سبزيجات و گوشت مورد استفاده قرار گرفت. آناليت¬هاي استخراج شده با دستگاه اسپكتروفتومتري جذب اتمي كوره گرافيتي (AAS) اندازه¬گيري شدند. در مقايسه با ديسك¬هاي تجاري، ديسك SBA-15-SPIMP SPE Disk دقت و صحت قابل قبول و حد تشخيص بسيار پاييني براي استخراج فلزات سنگين داشته، بدليل ديناميك بودن فرآيند استخراج در مدت زمان كوتاه تري انجام مي¬شود و از طرفي بدليل پيوند شيميايي قوي بين بستر پارچه¬اي و جاذب SBA-15-SPIMP امكان ريزش و هدر روي جاذب طي فرايند استخراج و شويش وجود ندارد.