生物材料檢驗(yàn)第二章金屬元素第一節(jié)銅鐵鋅

1、L/O/G/O亢延飛亢延飛 人體可被認(rèn)為是一個(gè)元素集合體，資料顯示，構(gòu)成人體的人體可被認(rèn)為是一個(gè)元素集合體，資料顯示，構(gòu)成人體的元素有元素有80余種。金屬元素在人生存和健康中扮演著重要角色。余種。金屬元素在人生存和健康中扮演著重要角色。第一節(jié)第一節(jié) 銅銅 鐵鐵 鋅鋅銅銅（copper, Cu）為帶紅色光亮光澤，是電和熱的良導(dǎo)體。是為帶紅色光亮光澤，是電和熱的良導(dǎo)體。是人 類(lèi) 最 早 發(fā) 現(xiàn) 和 使 用 的 金 屬 之 一 。 電 子 排 布人 類(lèi) 最 早 發(fā) 現(xiàn) 和 使 用 的 金 屬 之 一 。 電 子 排 布1s22s22p63s23p63d104s1；在潮濕條件下可以和二氧化碳反應(yīng)；在潮

2、濕條件下可以和二氧化碳反應(yīng)；在空氣中加熱會(huì)形成氧化銅或者氧化亞銅；還可以和非金屬反在空氣中加熱會(huì)形成氧化銅或者氧化亞銅；還可以和非金屬反應(yīng)，如鹵素、硫蒸汽，濃硫酸，濃硝酸等。還可以形成絡(luò)合物。應(yīng)，如鹵素、硫蒸汽，濃硫酸，濃硝酸等。還可以形成絡(luò)合物。鐵鐵 （iron, Fe）為銀白色金屬，以單質(zhì)和化合物的形式存在。）為銀白色金屬，以單質(zhì)和化合物的形式存在。在潮濕空氣中易腐蝕；具有較強(qiáng)的還原性。能將金、鉑、銀、在潮濕空氣中易腐蝕；具有較強(qiáng)的還原性。能將金、鉑、銀、銅等離子還原為單質(zhì)?？梢耘c多種配位體形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，銅等離子還原為單質(zhì)?？梢耘c多種配位體形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，因此可以用于做掩蔽劑。蒸汽有

3、劇毒。因此可以用于做掩蔽劑。蒸汽有劇毒。鋅鋅 （zinc，Zn）為有光澤藍(lán)白色金屬，具有良好的延展性，能）為有光澤藍(lán)白色金屬，具有良好的延展性，能與多種金屬形成合金。同樣也可以形成配合物。與多種金屬形成合金。同樣也可以形成配合物。代謝和生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)代謝和生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)銅鐵鋅均為人和動(dòng)物的必須微量元素，廣泛分布在人體的臟器銅鐵鋅均為人和動(dòng)物的必須微量元素，廣泛分布在人體的臟器組織中，參與人體內(nèi)多種重要的代謝過(guò)程和生理作用。組織中，參與人體內(nèi)多種重要的代謝過(guò)程和生理作用。銅，對(duì)生物具有重要作用，例如：銅藍(lán)蛋白（銅，對(duì)生物具有重要作用，例如：銅藍(lán)蛋白（ceruloplosmin，Cp）它在鐵代謝中起著

4、重要作用；銅還與中樞神經(jīng)系統(tǒng)、精神）它在鐵代謝中起著重要作用；銅還與中樞神經(jīng)系統(tǒng)、精神活動(dòng)及智力有關(guān)?；顒?dòng)及智力有關(guān)。人體缺少銅會(huì)引起一些病變，如血紅素減少，引起低蛋白貧血人體缺少銅會(huì)引起一些病變，如血紅素減少，引起低蛋白貧血癥，一些酶的活性降低。還可以引起風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肝硬化、冠癥，一些酶的活性降低。還可以引起風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肝硬化、冠心病等。心病等。銅在人體的平均含量約為銅在人體的平均含量約為1.4 mg/kg。主要蓄積在肝、腦、心、。主要蓄積在肝、腦、心、腎組織中。血中銅存在于血清和紅細(xì)胞中，血清銅含量接近腎組織中。血中銅存在于血清和紅細(xì)胞中，血清銅含量接近1 mg/L，其中，其中93%是以藍(lán)

5、蛋白形式存在的。是以藍(lán)蛋白形式存在的。銅主要由食物供給，成年人每天可以從食物吸收銅主要由食物供給，成年人每天可以從食物吸收2.5-5 mg，只，只要吸收要吸收2 mg就足以維持代謝平衡。銅主要以復(fù)合物的形式被就足以維持代謝平衡。銅主要以復(fù)合物的形式被吸收，在體內(nèi)主要以結(jié)合態(tài)的形式存在。銅主要由消化道排出，吸收，在體內(nèi)主要以結(jié)合態(tài)的形式存在。銅主要由消化道排出，正常人排泄銅的總量是正常人排泄銅的總量是0.6-3.6 mg，其中，其中80%由膽汁排出，其由膽汁排出，其余經(jīng)尿液、汗液排出。尿樣收集方便，故常用尿銅作為銅排泄余經(jīng)尿液、汗液排出。尿樣收集方便，故常用尿銅作為銅排泄量的指標(biāo)。正常人量的指標(biāo)

6、。正常人24 h尿銅排泄量為尿銅排泄量為5-25 g，平均為，平均為15 g.銅鹽中以乙酸銅和硫酸銅毒性較大。銅鹽中以乙酸銅和硫酸銅毒性較大。鐵具有重要的生理功能，鐵缺乏能引起缺鐵性貧血，還會(huì)引起鐵具有重要的生理功能，鐵缺乏能引起缺鐵性貧血，還會(huì)引起血紅蛋白濃度降低，使體力明顯下降，影響機(jī)體的一些代謝功血紅蛋白濃度降低，使體力明顯下降，影響機(jī)體的一些代謝功能。能。幾乎所有組織均含鐵，其中，肝和脾含量最高，體內(nèi)的鐵可以幾乎所有組織均含鐵，其中，肝和脾含量最高，體內(nèi)的鐵可以分為功能鐵和貯存鐵兩大類(lèi)，貯存鐵又可以分為鐵蛋白和含鐵分為功能鐵和貯存鐵兩大類(lèi)，貯存鐵又可以分為鐵蛋白和含鐵血鹽。血鹽。人體所

7、需要的鐵主要由食品供給，口服鐵主要由小腸吸收。動(dòng)人體所需要的鐵主要由食品供給，口服鐵主要由小腸吸收。動(dòng)物性食品內(nèi)的鐵比植物性食品中的鐵易于吸收。物性食品內(nèi)的鐵比植物性食品中的鐵易于吸收。進(jìn)入人體內(nèi)的鐵主要經(jīng)過(guò)膽汁、糞便、尿排出，也可以經(jīng)皮膚、進(jìn)入人體內(nèi)的鐵主要經(jīng)過(guò)膽汁、糞便、尿排出，也可以經(jīng)皮膚、汗液、毛發(fā)排出，尿鐵排出相對(duì)比較穩(wěn)定。汗液、毛發(fā)排出，尿鐵排出相對(duì)比較穩(wěn)定。鐵缺少會(huì)引起缺鐵性貧血，鐵過(guò)量和中毒很罕見(jiàn)，攝入大量的鐵缺少會(huì)引起缺鐵性貧血，鐵過(guò)量和中毒很罕見(jiàn)，攝入大量的鐵會(huì)損害肝臟、腦下垂體、腎臟及甲狀腺的機(jī)能。中毒主要有鐵會(huì)損害肝臟、腦下垂體、腎臟及甲狀腺的機(jī)能。中毒主要有嘔吐、腹瀉

8、、腹疼、黑便、胃腸炎、消化道出血、急性腸壞死嘔吐、腹瀉、腹疼、黑便、胃腸炎、消化道出血、急性腸壞死等。等。鋅，是極其重要的微量元素之一。鋅參與多種酶的合成和核酸鋅，是極其重要的微量元素之一。鋅參與多種酶的合成和核酸蛋白質(zhì)的代謝過(guò)程，能促進(jìn)皮膚、骨骼和性器官的正常發(fā)育；蛋白質(zhì)的代謝過(guò)程，能促進(jìn)皮膚、骨骼和性器官的正常發(fā)育；還可以增強(qiáng)創(chuàng)傷組織的再生能力，近年來(lái)用鋅治療腸炎、胃潰還可以增強(qiáng)創(chuàng)傷組織的再生能力，近年來(lái)用鋅治療腸炎、胃潰瘍等。缺鋅可以引起一系列生化紊亂，很多器官和組織的生理瘍等。缺鋅可以引起一系列生化紊亂，很多器官和組織的生理功能異常。功能異常。發(fā)育中的兒童缺鋅時(shí)會(huì)引起厭食癥、侏儒癥等，

9、因此人們把鋅發(fā)育中的兒童缺鋅時(shí)會(huì)引起厭食癥、侏儒癥等，因此人們把鋅稱(chēng)為稱(chēng)為“生命的元素生命的元素”。近年來(lái)還證實(shí)鋅的攝入量不合適會(huì)增加。近年來(lái)還證實(shí)鋅的攝入量不合適會(huì)增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)。癌癥風(fēng)險(xiǎn)。人體內(nèi)約含有人體內(nèi)約含有2-3g鋅，主要分布在骨骼、肌肉、血漿和頭發(fā)中，鋅，主要分布在骨骼、肌肉、血漿和頭發(fā)中，人體各器官組織中均含有一定量鋅，其中前列腺、血、視網(wǎng)膜人體各器官組織中均含有一定量鋅，其中前列腺、血、視網(wǎng)膜中較高。中較高。人所需要的鋅主要由食物供給。幾乎所有食物都含有鋅，進(jìn)入人所需要的鋅主要由食物供給。幾乎所有食物都含有鋅，進(jìn)入體內(nèi)的鋅主要以金屬酶或蛋白質(zhì)結(jié)合物的形式存在。體內(nèi)的鋅主要以金屬酶

10、或蛋白質(zhì)結(jié)合物的形式存在。體內(nèi)的鋅主要經(jīng)糞便、尿、汗、乳汁、毛發(fā)等排出體外。體內(nèi)的鋅主要經(jīng)糞便、尿、汗、乳汁、毛發(fā)等排出體外。鋅攝入量過(guò)多可引起急性中毒鋅攝入量過(guò)多可引起急性中毒。樣品采集及保存樣品采集及保存生物材料檢驗(yàn)中銅鐵鋅測(cè)定生物材料檢驗(yàn)中銅鐵鋅測(cè)定 的樣品主要是血液（以血清最為常的樣品主要是血液（以血清最為常見(jiàn)）和頭發(fā)，偶爾采用骨、組織和體液等。見(jiàn)）和頭發(fā)，偶爾采用骨、組織和體液等。四四 血清中銅鐵鋅的測(cè)定血清中銅鐵鋅的測(cè)定在分析血清中銅鐵鋅的眾多分析方法中，火焰原子吸收法是最在分析血清中銅鐵鋅的眾多分析方法中，火焰原子吸收法是最方便的。方便的。1. 原子吸收光譜的產(chǎn)生原子吸收光譜的產(chǎn)

11、生 原子處于基態(tài)，核外電子在各自能量最低的軌道上運(yùn)動(dòng)。如果原子處于基態(tài)，核外電子在各自能量最低的軌道上運(yùn)動(dòng)。如果將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子，當(dāng)外界光能量將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子，當(dāng)外界光能量E恰好恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級(jí)之間的能級(jí)差等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級(jí)之間的能級(jí)差E時(shí)，該時(shí)，該原子將吸收這一特征波長(zhǎng)的光，外層電子由基態(tài)躍遷到相應(yīng)的原子將吸收這一特征波長(zhǎng)的光，外層電子由基態(tài)躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài)，而產(chǎn)生原子吸收光譜。核外電子從基態(tài)躍遷至第一激激發(fā)態(tài)，而產(chǎn)生原子吸收光譜。核外電子從基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所吸收的譜線(xiàn)稱(chēng)為共振吸收線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)共振線(xiàn)。由于基態(tài)與發(fā)

12、態(tài)所吸收的譜線(xiàn)稱(chēng)為共振吸收線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)共振線(xiàn)。由于基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)差最小，電子躍遷幾率最大，故共振吸第一激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)差最小，電子躍遷幾率最大，故共振吸收線(xiàn)最易產(chǎn)生。對(duì)多數(shù)元素來(lái)講，它是所有吸收線(xiàn)中最靈敏的，收線(xiàn)最易產(chǎn)生。對(duì)多數(shù)元素來(lái)講，它是所有吸收線(xiàn)中最靈敏的，在原子吸收光譜分析中通常以共振線(xiàn)為吸收線(xiàn)在原子吸收光譜分析中通常以共振線(xiàn)為吸收線(xiàn)。2、原子吸收光譜分析原理、原子吸收光譜分析原理原子吸收光譜分析的波長(zhǎng)區(qū)域在近紫外區(qū)。分析原理是將光源原子吸收光譜分析的波長(zhǎng)區(qū)域在近紫外區(qū)。分析原理是將光源輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過(guò)樣品的蒸汽中待測(cè)元素的基輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過(guò)樣品的蒸

13、汽中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，由發(fā)射光譜被減弱的程度，進(jìn)而求得樣品中待態(tài)原子所吸收，由發(fā)射光譜被減弱的程度，進(jìn)而求得樣品中待測(cè)元素的含量，它符合郎珀測(cè)元素的含量，它符合郎珀-比爾定律比爾定律A= -lg I/Io = -lgT = KLC式中式中I為透射光強(qiáng)度，為透射光強(qiáng)度，Io為發(fā)射光強(qiáng)度，為發(fā)射光強(qiáng)度，T為透射比，為透射比，L為光通為光通過(guò)原子化器光程過(guò)原子化器光程, ,由于由于L是不變值是不變值, ,所以所以A = KC。1. 原理原理 經(jīng)處理后的血清樣品溶液噴入空氣經(jīng)處理后的血清樣品溶液噴入空氣-乙炔焰中，被測(cè)元乙炔焰中，被測(cè)元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)原子蒸汽，基態(tài)原子蒸汽吸收由該元素空心陰極素轉(zhuǎn)

14、變成基態(tài)原子蒸汽，基態(tài)原子蒸汽吸收由該元素空心陰極燈輻射出的特征譜線(xiàn)產(chǎn)生分析信號(hào)，與標(biāo)準(zhǔn)比較定量。燈輻射出的特征譜線(xiàn)產(chǎn)生分析信號(hào)，與標(biāo)準(zhǔn)比較定量。2. 樣品處理樣品處理 取血清樣品用取血清樣品用1%硝酸或硝酸或6%正丁醇水溶液稀釋正丁醇水溶液稀釋5-10倍，混勻備用。倍，混勻備用。3. 進(jìn)行儀器分析。進(jìn)行儀器分析。4. 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 火焰原子吸收法對(duì)銅鐵鋅元素的選擇性好，靈敏火焰原子吸收法對(duì)銅鐵鋅元素的選擇性好，靈敏度也較高。在貧燃焰中和適宜的觀測(cè)高度下，通常不會(huì)出現(xiàn)明度也較高。在貧燃焰中和適宜的觀測(cè)高度下，通常不會(huì)出現(xiàn)明顯的干擾。但要注意過(guò)量的可溶性固體、酸濃度過(guò)高或樣品與顯的干擾。但要

15、注意過(guò)量的可溶性固體、酸濃度過(guò)高或樣品與標(biāo)準(zhǔn)間的粘度相差過(guò)大可能會(huì)帶來(lái)機(jī)體效應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)間的粘度相差過(guò)大可能會(huì)帶來(lái)機(jī)體效應(yīng)。由于鐵的譜線(xiàn)較多，如鐵共振線(xiàn)為由于鐵的譜線(xiàn)較多，如鐵共振線(xiàn)為248.3 nm，附近還有一條，附近還有一條248.8 nm的譜線(xiàn)，應(yīng)該選用比較窄的光譜通帶以防止譜線(xiàn)干的譜線(xiàn)，應(yīng)該選用比較窄的光譜通帶以防止譜線(xiàn)干擾。擾。雖然鐵的測(cè)定簡(jiǎn)單易行，但有些誤差來(lái)源必須注意：雖然鐵的測(cè)定簡(jiǎn)單易行，但有些誤差來(lái)源必須注意：有些樣品，特別是樣品量很少的，可能無(wú)代表性，如少量的有些樣品，特別是樣品量很少的，可能無(wú)代表性，如少量的腦、肺、指甲等最容易出現(xiàn)這種情況，對(duì)其測(cè)定結(jié)果進(jìn)行解腦、肺、指甲等最

16、容易出現(xiàn)這種情況，對(duì)其測(cè)定結(jié)果進(jìn)行解釋時(shí)應(yīng)慎重；釋時(shí)應(yīng)慎重； 采集樣品時(shí)的輕微污染，如針頭、刀片等采樣設(shè)備造成的采集樣品時(shí)的輕微污染，如針頭、刀片等采樣設(shè)備造成的污染；污染； 干灰化時(shí)的滯留損失；干灰化時(shí)的滯留損失；1. 輕微溶血或組織樣品中夾雜少許血液等。輕微溶血或組織樣品中夾雜少許血液等。五五 頭發(fā)和骨中銅鋅的測(cè)定頭發(fā)和骨中銅鋅的測(cè)定頭發(fā)和骨中銅、鋅測(cè)定時(shí)的首選方法仍然是火焰原子吸收法。頭發(fā)和骨中銅、鋅測(cè)定時(shí)的首選方法仍然是火焰原子吸收法。前處理前處理：將頭發(fā)或骨樣用硝酸：將頭發(fā)或骨樣用硝酸-高氯酸（高氯酸（9+1）消化，也可將樣品）消化，也可將樣品進(jìn)行干灰化，徹底破壞有機(jī)物，用適量濃硝酸溶解，加水定容