体内药物分析的第一步是生物样本的处理，来自临床的生物样本如血、尿和各种体液，通常具有基质复杂、内源性物质多干扰多、药物浓度低等特点。在通常情况下没有经过样品预处理，是很难进入下一步分析的，而且各种分析方法对所使用样品的预处理要求各不相同，正确掌握临床常规体内分析中样品预处理技术的特点及其适应范围，对于开展治疗药物监测工作非常重要，往往被许多治疗药物监测工作者忽视，它直接关系到治疗药物监测分析方法能否有效建立以及所建立的分析技术是否能够有效地应用于临床。

蛋白沉淀法(protein precipitation)是最简单的样品制备方法，其原理是含有大量蛋白质的全血、血浆或血清样品中的蛋白质和能与水混溶的有机溶剂(甲醇、乙醇、乙腈等)、酸性沉淀剂(三氯醋酸、高氯酸等)、无机盐(硫酸铵、硫酸钠等)或重金属盐作用时会形成沉淀，通过离心可将样品中的大部分蛋白质等杂质除去。蛋白沉淀法的优点是简单、快速、成本低廉，缺点是特异性差，基本上无法除去样品中除蛋白质以外的其他杂质，有时沉淀剂也可能成为分析中新的杂质，色谱分析中容易导致色谱柱污染，儿科治疗药物监测工作中现在较少采用。

液-液萃取法(liquidliquid extraction)是最常用的样品制备方法之一。其原理是使用与水不相溶的有机溶剂作为萃取剂，根据相似相溶的原理，利用样品中的待测物和样品中的内源性物质在不同的溶剂中的溶解度不同将其分开。在液-液萃取中，大多数情况下大部分蛋白质、比待测物极性大或酸碱度不同的物质留在水相中，待测药物及其与其极性或酸碱度接近的物质进入有机相中，分离有机相，挥干，用适宜的溶剂复溶样品即可进行仪器分析。在液-液萃取过程中，也可以通过调节样品溶液的pH来改变待测药物的极性状态，然后进行萃取。液-液萃取法的优点是操作简便，成本低廉;缺点是使用有机溶剂，对人体有害、污染环境，且操作过程中容易乳化。儿科临床中脂溶性强的药物如卡马西平、苯巴比妥、氯硝西泮等样品的处理采用液-液萃取法，操作简单，杂质去除完全，但对于偏酸性或偏碱性等极性强的待测物样本则萃取率低且不稳定，不宜采用。

固相萃取法(solid phase extraction)的原理是利用待测药物在一定条件下可以与固相萃取的固相填料功能基团相互作用，结合在固定相上，而其他与待测药物极性或酸碱度不同的物质会在这种条件下被洗脱，进而达到将待测药物分离纯化的目的。固相萃取的基本程序一般可分为5个步骤:①固相柱的预处理:为了保证良好的萃取重现性，固相萃取柱必须用适当的溶剂进行处理，使固相柱活化，同时对固相柱进行清洗，除去柱上吸附的对分析有影响的杂质。②添加样品:将样品加入固相柱中，用正压或负压使样品通过柱子，控制流速，防止流床干裂，让样品中的待测物质与固相填料充分结合或交换。③固相柱的淋洗:淋洗液的选择依据待测物质的理化性质而定，既要保证待测物完全保留在固相柱上，又要保证除待测物外的杂质能完全洗脱掉，尽可能少地带入洗脱液中，以免影响后续的仪器分析。④离心或干燥:其目的是尽可能让淋洗液及所含杂质不带入后续的洗脱液中。⑤洗脱:将待测物从固定相中洗脱下来，洗脱剂的选择应考虑到有足够的强度，以最小用量将待测物洗脱下来，而将吸附力强的杂质保留在柱上等因素。在选择洗脱剂时，可以通过改变溶剂的极性指数、溶剂强度、溶剂选择性达到最好的分率效果。

目前在国际上固相萃取技术已经广泛应用，几乎适用于各种化合物萃取的需要，除可纯化样品外，同时可以富集微量或痕量的分析物质，提高分析的灵敏度。固相萃取法最大的不足之处是成本较高，且操作比较费时。儿科治疗药监测中，如甲氨蝶呤、万古霉素等样品预处理时，采用其他方法很难奏效，采用本方法可以很好地解决。