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血液中微量元素分析:三重四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法的應(yīng)用

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人體是由多種元素構(gòu)成的,根據(jù)元素在體內(nèi)含量的不同,可將體內(nèi)元素分為常量元素和微量元素;前者占體重的99.9%,包括碳、氫、氧、磷、硫、鈣、鉀、鎂、鈉、氯等10余種,它們構(gòu)成機(jī)體組織,并在體內(nèi)起電解質(zhì)作用;后者占體重的0.05%左右,包括鐵、銅、鋅、鉻、鈷、錳、鎳、錫、硅、硒、鉬、碘、氟、釩等14余種。微量元素在體內(nèi)雖然含量較低,但卻起到重要的生理作用。

在臨床醫(yī)學(xué)檢驗中,血液中微量元素含量可做為人體健康狀況的判斷依據(jù),并對元素急性或慢性中毒的后續(xù)治療方案提供參考。


發(fā)展?fàn)顩r

傳統(tǒng)的血液微量元素檢測方法采用電化學(xué)法和原子吸收法,由于其單元素檢測特點使其無法具備高通量檢測的特性;同時前處理繁瑣,儀器設(shè)備易受環(huán)境影響,導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確性和重復(fù)性差。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)具有重現(xiàn)性好、檢出限低、自動化程度高、線性范圍寬等特點,且前處理無需消解、操作快捷、檢測通量高,現(xiàn)已成為主流檢測手段。近幾年一系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布表明電感耦合等離子體質(zhì)譜多元素檢測能力和高通量等優(yōu)勢逐漸被認(rèn)可,并已在血液元素分析中起到重要作用。

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電感耦合等離子體串接質(zhì)譜的優(yōu)勢

血液樣品中含有大量Cl+,氬氣作為等離子氣體,離子源中40Ar+與35Cl+結(jié)合會形成大量40Ar35Cl+。砷在自然界中存在的穩(wěn)定同位素僅為75As,為了消除40Ar35Cl+的干擾,可以選擇基于動能歧視的碰撞模式,并通過增加碰撞氣流量消除大部分40Ar35Cl,然而會極大降低靈敏度。在ICP-QMS反應(yīng)模式中(如圖1),通常在碰撞反應(yīng)池加入氧氣生成75As16O+進(jìn)行檢測,而鋯離子的質(zhì)量數(shù)同為91,依舊會對75As16O+造成干擾引起假陽性。


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在ICP-TQMS氧氣質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下(如圖2),Q1僅讓質(zhì)量數(shù)為75的離子通過,As+可以順利進(jìn)入,Zr+則被拒之門外。通過Q2碰撞反應(yīng)池進(jìn)行氧反應(yīng)質(zhì)量轉(zhuǎn)移,然后Q3的質(zhì)量數(shù)設(shè)定為91,此時到達(dá)檢測器的離子則為75As16O+,即可實現(xiàn)砷的準(zhǔn)確定量分析。

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實驗部分

1、實驗儀器

  • 型號:EXPEC 7350型 ICP-MS/MS

  • 配置:標(biāo)準(zhǔn)石英進(jìn)樣系統(tǒng)

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2、試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

試劑:Triton X-100、優(yōu)級純硝酸、優(yōu)級純異丙醇、超純水(電阻率≥18.2 MΩ?cm,25℃)

標(biāo)準(zhǔn)溶液:多元素混標(biāo)溶液(1000 μg/mL,國家有色金屬研究院)、多元素內(nèi)標(biāo)溶液


3、樣品處理與標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

樣品處理:

1、配制血液樣品稀釋劑:0.5%硝酸+0.01%曲拉通+2%異丙醇,取5 mL硝酸、0.1 mL曲拉通和20 mL異丙醇,用超純水稀釋混勻定容到1000 mL。

2、血液樣本前處理:取0.5 mL血液用稀釋劑稀釋至10 mL,上下?lián)u晃均勻后渦旋10分鐘,5000 r/min離心10分鐘,取上清液進(jìn)樣測試。(注意:血液取樣前須盡量搖晃均勻)

標(biāo)準(zhǔn)曲線:

分別精密量取Ca、Mg、Fe、As、Cu、Mn、Pb、Se、Zn單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制混標(biāo),稀釋得到的標(biāo)準(zhǔn)溶液,濃度梯度見下表:


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4、標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

在表2所示的濃度范圍內(nèi),所有待測元素線性相關(guān)系數(shù)值均大于0.999。將全程序樣品空白連續(xù)分析11次,所得結(jié)果以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差稀釋倍數(shù)計算各元素檢出限,詳見表3。


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5、實驗結(jié)論

此方法采用三重四極桿電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS/MS)對血液樣本中的9種元素進(jìn)行了分析。從實驗結(jié)果來看,所建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性系數(shù)均大于0.999,樣品平行性較好;加標(biāo)回收率良好均在88.41%~112.90%之間。

上述測試結(jié)果證明,對于血液這種具有復(fù)雜基體的生物樣品,原位質(zhì)量模式和氧反應(yīng)質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式可徹底消除基體干擾,保持較高的靈敏度、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度和精密度。綜上,使用ICP-MS/MS通過該方法可以快速精準(zhǔn)地完成血液中多種元素的同時測定。


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