電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在生物樣品分析中的應(yīng)用

姜 楓（遼寧省職業(yè)病防治院，遼寧 沈陽(yáng) 110005）

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電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在生物樣品分析中的應(yīng)用

姜 楓
（遼寧省職業(yè)病防治院，遼寧 沈陽(yáng) 110005）

【摘要】電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）是目前最常用的元素分析技術(shù)，具有靈敏度高、測(cè)量線(xiàn)性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行血液、尿液中多元素同時(shí)分析。本文主要綜述了ICP-MS 的常見(jiàn)樣品前處理方法（直接稀釋法和微波消解法）、對(duì)于質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾的校正、影響分析結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素，并對(duì)ICP-MS 在生物樣品分析中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

【關(guān)鍵詞】電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；生物樣品；綜述

目前能由于長(zhǎng)期慢性接觸或職業(yè)接觸引起人體重金屬中毒的元素有多種，如鉛、鎘、汞、錳等。這些元素分析常用的檢測(cè)方法有原子吸收石墨爐光譜法，原子熒光光譜法，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。在職業(yè)衛(wèi)生長(zhǎng)期接觸職業(yè)中毒和急性中毒中，無(wú)機(jī)重金屬中毒的癥狀很相似，而且接觸的種類(lèi)比較多而廣泛，因此準(zhǔn)確、迅速的分析出中毒種類(lèi)和接觸濃度對(duì)職業(yè)衛(wèi)生理化檢驗(yàn)具有重要意義［1-2］。本文就電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在生物樣品分析中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，主要內(nèi)容包括樣品采集、樣品前處理方法、干擾消除及校正和職業(yè)衛(wèi)生應(yīng)用等方面。

1　樣品采集

一般生物樣品檢測(cè)的樣品有血液、尿液、頭發(fā)、指甲等，最常用血液和尿液進(jìn)行分析，而血液和尿液中的毒物濃度也常被作為職業(yè)接觸濃度的重要指標(biāo)。例如我國(guó)將血鉛濃度作為判斷鉛職業(yè)中毒的主要依據(jù)，而尿鉛和血中鋅原卟啉濃度作為輔助判斷依據(jù)。而尿鎘是判斷鎘職業(yè)中毒的主要依據(jù)，因?yàn)楦鶕?jù)鎘在人體內(nèi)作用機(jī)制和腎臟是其靶器官，尿鎘濃度可反映人體長(zhǎng)期接觸程度，故而尿鎘可作為鎘職業(yè)中毒的主要依據(jù)。一般采集血液需要采集靜脈血，而采集尿液則班末尿比較多。

2　樣品處理方法

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的檢測(cè)原理是樣品通過(guò)霧化器生成氣溶膠，通過(guò)等離子體（ICP）將樣品中所有物質(zhì)離子化，生成的正離子通過(guò)質(zhì)量分析器，根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分離。樣品前處理是整個(gè)樣品分析中的重要環(huán)節(jié)，其效果的好壞直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性和儀器的穩(wěn)定性。目前常用的樣品前處理方法有直接稀釋法和微波消解法。

2.1 直接稀釋法：直接稀釋法是用稀釋劑直接將樣品稀釋到可以測(cè)定的濃度進(jìn)行測(cè)定的方法。一般血液可以用有機(jī)堿、曲拉通（Triton X-100）和稀硝酸稀釋。尿液可以用稀硝酸稀釋?zhuān)缓蠹纯缮蠙C(jī)直接測(cè)定。如果樣品中有殘?jiān)切枰^(guò)濾或離心一下的。這種方法中間環(huán)節(jié)少，減少了樣品被污染的概率，但該方法不能完全消除基體干擾，測(cè)得樣品濃度的準(zhǔn)確度需要仔細(xì)優(yōu)化測(cè)定條件才能保證。

2.2 微波消解法：是指在密閉容器里，采用微波加熱原理，在高溫高壓條件下達(dá)到樣品前處理的方法。通常是在在消解罐中加入一定體積的硝酸和過(guò)氧化氫與樣品一起進(jìn)行微波消解，此方法的優(yōu)點(diǎn)是消解完全且能避免樣品損失，缺點(diǎn)是耗時(shí)較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移步驟較多。

目前有一種新的消解方法—石墨爐快速消解法，它是將樣品和消解劑放在PP材質(zhì)的離心管中，在石墨消解爐中進(jìn)行常壓消解。這種新型的濕法消解方法很適合電感耦合等離子體質(zhì)譜儀樣品的前處理。首先是污染少，準(zhǔn)確度高，一般是采用PP材質(zhì)離心管，整個(gè)消解過(guò)程不用轉(zhuǎn)移樣品；其次是經(jīng)濟(jì)適用。目前市面上常用的24位和48位石墨消解爐，一次性消解樣品量大，在使用過(guò)程中基本不需要維護(hù)，消解所用的PP材質(zhì)離心管成本只有1元左右，而且可以反復(fù)回收使用；操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力效率高；安全性好。在石墨爐消解法中，整個(gè)過(guò)程是在常壓下進(jìn)行的，加蓋只是起一個(gè)冷卻回流的作用；而微波消解儀本身就是一個(gè)高溫高壓設(shè)備，消解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微波輻射，不利于人體健康，更嚴(yán)重的是隨著罐子的老化，在消解有機(jī)物含量高的樣品時(shí)，容易發(fā)生爆罐現(xiàn)象，對(duì)操作者的身心健康都會(huì)造成危害。

3　干擾及其消除

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在樣品測(cè)定中主要需要考慮的因素就是干擾因素的消除，尤其是對(duì)具有非常復(fù)雜基體，如高鹽分、高有機(jī)物、高含量共存元素等樣品。干擾主要分為非質(zhì)譜干擾和質(zhì)譜干擾［3-4］。

3.1 非質(zhì)譜干擾及其消除：非質(zhì)譜干擾主要是物理干擾、基體干擾。物理干擾主要通過(guò)加內(nèi)標(biāo)元素來(lái)消除，基體干擾主要通過(guò)稀釋?zhuān)觾?nèi)標(biāo)元素，標(biāo)準(zhǔn)加入法的方式來(lái)消除。

3.2 質(zhì)譜干擾及其消除：質(zhì)譜干擾主要包括同量異位素干擾、氧化物干擾、雙電荷干擾、雙原子或多原子分子離子干擾。質(zhì)譜干擾主要是由于電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的分析原理是根據(jù)元素的荷質(zhì)比，只要質(zhì)量數(shù)相同就會(huì)被認(rèn)作同一元素。同量異位數(shù)的干擾消除主要通過(guò)選擇其他待測(cè)元素的同位素進(jìn)行測(cè)定和數(shù)學(xué)校正方程的方法來(lái)消除。氧化物干擾和雙電荷干擾主要通過(guò)調(diào)節(jié)射頻發(fā)生器工作功率和霧化氣流速來(lái)消除。多原子分子離子干擾主要通過(guò)碰撞反應(yīng)池技術(shù)來(lái)消除。

4　職業(yè)衛(wèi)生應(yīng)用

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀是目前分析行業(yè)最熱門(mén)的元素分析技術(shù)，已經(jīng)有多個(gè)方法稱(chēng)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。而職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域包括工作場(chǎng)所空氣和生物材料中重金屬元素測(cè)定，大部分采用原子吸收光譜法，此法對(duì)于工作場(chǎng)所空氣中個(gè)別元素的測(cè)定存在靈敏度低、精密度差等缺點(diǎn)，而生物材料中金屬元素的測(cè)定相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法大部分是1996 年前后研制的，部分高溫元素存在精密度差、檢出限高等缺陷，ICP-MS分析元素覆蓋面廣、檢出限低；線(xiàn)性范圍寬；能進(jìn)行同位素分析［5］；可以與多種分析儀器聯(lián)用，可以彌補(bǔ)目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的一些不足。通過(guò)對(duì)ICP-MS 在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)中的應(yīng)用，可以為ICP-MS 成為職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張素靜，卓先義，馬棟.血液和尿液中元素ICP-MS 分析研究進(jìn)展［J］.法醫(yī)學(xué)雜志，2012，28（6）:456-460.

［2］ 徐友寧，張江華，謝娟.小秦嶺金礦帶某污染區(qū)村民頭發(fā)中重金屬元素含量的比照分析［J］.地質(zhì)通報(bào)，2008，27（8）:1279-1285.

［3］ 方亞敏，張慧敏，朱圓圓.電感耦合等離子體法測(cè)定尿中17種元素［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2015，25（8）:1136-1142.

［4］ 林少美，鄭三燕，林瑞芬，等.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定梭子蟹中10種元素［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2015，25（12）:1919-1921.

［5］ 張愛(ài)華，董明，李娟，等.電感耦合等離子體-質(zhì)譜在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)中應(yīng)用［J］.中國(guó)職業(yè)醫(yī)學(xué)，2014，41（1）:56-60.

中圖分類(lèi)號(hào)：R-33

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-8194（2016）08-0027-01