管 青,岳道遠(yuǎn),曾浩龍,熊志剛,李輝軍

(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院，湖北 武漢430030)

電感耦合等離子體質(zhì)譜法快速檢測(cè)全血中13種必需及有毒元素

管 青,岳道遠(yuǎn),曾浩龍,熊志剛,李輝軍*

(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院，湖北 武漢430030)

目的利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)建立快速測(cè)定全血中13種必需及有毒微量元素的方法。方法采用 0.1% Triton X-100+0.1%HNO3+200 ppb Au對(duì)全血樣品稀釋20倍后直接用ICP-MS分析，采用碰撞反應(yīng)池(CCT)消除質(zhì)譜干擾。結(jié)果測(cè)定Seronorm全血質(zhì)控品(L2(Ref:210205),L3(Ref:210305))，各元素檢測(cè)值均在可接受范圍內(nèi)，病人全血標(biāo)本各元素兩個(gè)濃度的加標(biāo)回收率基本都在100±10%以內(nèi)，方法檢出限Pb等10種微量元素為0.02-0.95 ug/L，常量元素Fe、Ca、Mg為0.01-1.50 mg/L，日間精密度各元素均小于9.0%。結(jié)論本研究使用CCT的ICP-MS技術(shù)直接測(cè)定全血中l(wèi)3種必需及有毒微量元素，方法簡單、快速且準(zhǔn)確，可滿足日常大量標(biāo)本的快速檢測(cè)要求。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法；全血；必需元素；痕量有毒元素

(ChinJLabDiagn,2017,21:1882)

在人體的體液和各個(gè)器官中，微量元素以一定的濃度分布，維持人體正常的生理功能，微量元素的過剩和缺乏與人的健康休戚相關(guān)，在體內(nèi)的含量過高或過低都會(huì)引起不同程度的疾病[1]。維持機(jī)體正常生理功能所必需的元素稱為必需元素，包括常量元素 (如鈣、鎂、鐵等)和微量元素(如銅、鋅、猛、鈷等)。此外，鉛、砷、鎘、汞、鉈、鋇等則是較常見的有毒元素，在公共衛(wèi)生事件及職業(yè)暴露檢測(cè)中常常涉及。傳統(tǒng)的血液微量元素分析方法包括化學(xué)法、分光光度法、原子熒光及及原子吸收光譜法等，這類方法速度較慢且基體干擾嚴(yán)重，極大限制了血液元素分析的通量及準(zhǔn)確性。本研究利用電感耦合等離子體質(zhì)譜，通過直接稀釋法快速檢測(cè)人體全血中13種必需及有毒元素，具有檢測(cè)限低、線性范圍寬、干擾小及精密度高等特點(diǎn)，適用于高通量血液微量及痕量元素分析。

1 材料與方法

1.1儀器與試劑

7700x電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司)，ASX-500系列自動(dòng)進(jìn)樣器(美國安捷倫公司)，PURELAB Classic超純水處理系統(tǒng)(英國ELGA公司)。

65% HNO3(優(yōu)級(jí)純)購自美國Merck公司；電阻率 18.2 MΩ去離子水由 Milli-Q 超純水處理系統(tǒng)制得。 ICP-MS 調(diào)諧溶液[鋰(7 Li)、鈷(59 Co)、釔(89 Y)、鈰(140 Ce)、鉈(205 Tl)] 1 μg/L、內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液[鋰(6 Li)、鈧(45 Sc)、鍺(72 Ge)、釔(89 Y)、銠(103 Rh)、銦(115 In)、鋱( 159 Tb)、镥(175 Lu)] 100 mg/L、汞單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10 mg/L和混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 10 mg/L 均購自美國 Agilent 公司；銅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 1 000 mg/L、鋅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1 000 mg/L和 100 mg/L、鈣單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 1 000 mg/L、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1 000 mg/L、鎂單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1 000 mg/L 、Au 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1 000 mg/L購 自 美 國o2si公司。

1.2方法與步驟

樣品準(zhǔn)備：取靜脈血于專用的元素分析采血管中，經(jīng)渦旋混勻之后，準(zhǔn)確量取0.2 ml血液樣品，用0.1%TritonX-100/0.1%HNO3/200 ppb Au的稀釋液稀釋20倍，再次徹底混勻之后，按照設(shè)定條件上機(jī)分析。

分析條件：樣品采集采用標(biāo)準(zhǔn)模式與碰撞池He模式交叉使用，儀器分析條件為：射頻(RF)功率1550W；采樣深度10 mm；載氣0.85 L/min；補(bǔ)償氣0.25 L/min；霧化室溫度2 ℃；采樣錐、截取錐類型為鎳錐；霧化器為石英同心霧化器；碰撞池He模式中He氣流速為5 mL/min。

工作曲線：鉛、砷、鎘、鉈、鋇、鉻、猛等7項(xiàng)微量元素的工作曲線采用安捷倫多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，銅、鋅、鈣、鐵、鎂及汞分別采用單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配置工作曲線，內(nèi)標(biāo)使用采用在線三通管加入內(nèi)標(biāo)，各元素分析參數(shù)見表1。

表1 全血13種元素ICP-MS檢測(cè)參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1線性范圍及檢出限

本方法中所檢測(cè)13種元素，在其工作曲線的濃度范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)r均大于0.999。本方法檢出限的確定根據(jù)IUPEC的規(guī)定，采用空白溶液進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)定，3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)對(duì)應(yīng)的元素的濃度值即為儀器檢出限，方法檢出限則在儀器的檢出限上再乘以稀釋系數(shù) (本方法為20)，各元素的方法檢出限范圍如下表(表2)所示。本方法定量限的確定依據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道方法[2,3]，采用在空白溶液中加入低濃度標(biāo)準(zhǔn)品(1 ppb)后重復(fù)測(cè)定10次，采用以下公式確定其定量限：

LOQ=10×RSDb×c/SBR

RSDb：背景濃度經(jīng)過10次重復(fù)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差；c：加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度；SBR：加標(biāo)后測(cè)定的信號(hào)強(qiáng)度與背景信號(hào)強(qiáng)度的比值。

表2 全血13種元素線性范圍、檢測(cè)限及定量限

2.2精密度與準(zhǔn)確度

本方法精密度分為日內(nèi)精密度和日間精密度，日內(nèi)精密度為對(duì)同一來源的血液樣品重復(fù)測(cè)定10次，計(jì)算其日內(nèi)精密度；日間精密度為對(duì)同一來源的血液樣品每日測(cè)定兩次，持續(xù)10天，計(jì)算其日間總精密度。本方法采用低、中、高三個(gè)濃度的全血標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)其精密度和準(zhǔn)確度同時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中中、高濃度采用SeronormTM的元素全血標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)L-2和L-3，低濃度采用5倍超純水配制的SeronormTML-2(表3)。

表3 全血質(zhì)控品13種元素精密度

結(jié)果顯示本方法所檢測(cè)的全血13種元素的日內(nèi)精密度與日間精密度均小于9%，且所測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值均在證書值所允許的范圍內(nèi)。

此外，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)本方法準(zhǔn)確性，我們選取一份病人標(biāo)本，通過標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。對(duì)于每種元素，加入低、高兩個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)品，且每個(gè)加標(biāo)濃度平行測(cè)定3次，取其平均值進(jìn)行回收率評(píng)估，結(jié)果如表4所示，可見本方法全血13種元素兩個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收率在83%-116%之間。

表4 全血標(biāo)本13種元素加標(biāo)回收率

2.3實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果

血液樣品來自于武漢市健康體檢志愿者，共53例，其中男性21例，女性32例，年齡在18-61歲之間。樣品采集后置于EDTA抗凝采血管中，常溫下放置不超過24 h。血樣13種元素的檢測(cè)結(jié)果如表5所示，采用 SPSS20.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)湖北省53例血樣中，F(xiàn)e、Cr、Ba、Hg 和 Tl 5種元素含量不符合正態(tài)分布(Plt;0.05)，其余元素含量滿足正態(tài)分布(Pgt;0.05)。

表5 武漢市53例健康體檢人群13種元素檢測(cè)結(jié)果

我們將本研究中所得湖北省武漢市53例健康體檢人群微量元素結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對(duì)比2015年湖南省岳陽等四市的濕法消解聯(lián)合ICP-MS的檢測(cè)結(jié)果[4]，本研究中As、Hg、Tl、Ca、Fe、Mg結(jié)果較為一致，但Cr、Mn、Cd、Ba、Pb、Zn的結(jié)果均值及中位數(shù)都明顯偏低。而與Heitland等通過氨水稀釋結(jié)合ICP-MS檢測(cè)的方法所報(bào)道的德國北部130例健康人群結(jié)果相比[5]，Mn、Hg、Tl、Pb結(jié)果較為相近，而As、Cd、Ba略微偏高，Cu則偏低。此外，本研究中Cu的檢測(cè)結(jié)果也略低于Ali B.與Beatrice B.分別報(bào)道的南非學(xué)校兒童與意大利撒丁島健康人群檢測(cè)結(jié)果[6,7]，而Mn、As則略微偏?？傮w而言，本研究中全血元素As、Hg、Tl等重金屬水平與文獻(xiàn)的報(bào)道差異不大，而全血Cu、Zn的均值則與國外報(bào)道有些許差異，這可能與不同國家和地區(qū)的地理環(huán)境及飲食習(xí)慣等有關(guān)。

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Rapiddetectionof13necessaryandtoxicelementsinwholebloodbyinductivelycoupledplasmamassspectrometry

GUANQing,YUEDao-yuan,ZENGHao-long,etal.

(DepartmentofClinicalLaboratory,TongjiHospital,TongjiMedicalCollege,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430030,China)

Objectiveusing inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) to rapidly detect 13 necessary and toxic elements in whole blood.Methodswhole blood samples were directly diluted 1:20 by sample diluent (0.1% Triton X-100,0.1%HNO3,200 ppb Au) for ICP-MS analysis.Collision/reaction cell technology (CCT) was used to reduce spectra interference.ResultsAnalysis results of traceablequality control materials (Seronorm Trace Elements Whole Blood L2 (Ref:210205),L3(Ref:210305))were within the acceptable range.Recovery of standard addition for patient whole blood sample was 100±10%.Detection limits was 0.02-0.95 μg/L for Pb etc.trace elements,and 0.01-1.50 mg/L for Fe etc.macroelements.Inter-day presion was less than 0.9%.Conclusionthe method for rapid detection of 13 necessary and toxic elements in whole blood by ICP-MS was simple,fast and accurate,that meet the needs of testing requirements of large amounts of specimens.

ICP-MS; Whole blood; Essentia elements; Trace toxic element

*通訊作者

1007-4287(2017)11-1882-05

R446.1

A

2017-02-13)