生物材料中重金屬的檢測(cè)及質(zhì)量控制

一、生物材料檢測(cè)的方法現(xiàn)狀二、AAS在生物材料重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用三、常見(jiàn)的注意事項(xiàng)四、質(zhì)量控制

第一頁(yè)，共四十五頁(yè)。一、生物材料檢測(cè)的方法現(xiàn)狀

第二頁(yè)，共四十五頁(yè)。生物材料檢測(cè)的方法現(xiàn)狀人體生物材料中金屬含量是反應(yīng)體內(nèi)重金屬負(fù)荷的重要指標(biāo)，利用現(xiàn)代化的儀器檢測(cè)人體生物材料中金屬的含量是預(yù)防重金屬中毒的主要手段。目前，我們門(mén)診需做的金屬元素

每周：鉛、鎘、砷、汞、鉻、鎳、錳，

經(jīng)常有：銅、鋅、鉈、鈷、鋁、銦；

偶爾有鈹、釩、鈣、鎂、鉀、鐵、鋰、鍺、硒、錫、釔、鎵、鎢等等，將近30種金屬元素。第三頁(yè)，共四十五頁(yè)。而我國(guó)有限值的金屬有4種，在GBZ226-2010職業(yè)性鉈中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)指出尿鉈的生物限值為20μg/g肌酐，如表1.化學(xué)毒物監(jiān)測(cè)指標(biāo)采樣時(shí)間生物接觸限值美國(guó)中國(guó)砷、無(wú)機(jī)砷以及可溶性無(wú)機(jī)化合物尿中代謝物工作周末35μg/L/鎘及其無(wú)機(jī)化合物1.尿鎘2.血鎘不限1、5μg/g肌酐2、5μg/L1、5μg/g肌酐2、45nmol/L（5μg/L）鉻尿中總鉻1.工作周末的班2.班中1、25μg/L2、10μg/L30μg/g肌酐鈷1.尿鈷2.血鈷工作周末的班末工作周末的班末1、15μg/L2、1μg/L/鉛1.血鉛2.尿鉛不限1、30μg/dL1、400μg/L2、0.34μmol/L汞1、尿中總無(wú)機(jī)汞2、血中總無(wú)機(jī)汞1、班前2、工作周末的班末1、35μg/g肌酐2、15μg/L35μg/g肌酐鉈尿中鉈//20μg/g肌酐五氧化二釩尿中釩工作周末的班末50μg/g/第四頁(yè)，共四十五頁(yè)。引言有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法有10種金屬元素，如表2，有的方法在修訂，有的方法很少用；目前的國(guó)標(biāo)方法基本是原子吸收，可以預(yù)見(jiàn)有原子熒光、電感耦合等離子體的方法逐步補(bǔ)充。元素應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方法Be尿中鈹?shù)氖珷t原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T46-1996)GFAASCd尿中鎘的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T32-1996)尿中鎘的火焰原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T31-1996)血中鉛、鎘的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T174-1999)GFAA/FASSCr尿中鉻的石墨爐原子吸收光譜法(WS/T37-1996)修訂血中鉻的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T38-1996)修訂GFAASCu尿中銅的石墨爐原子吸收光譜法(WS/T94-1996)血清中銅的火焰原子吸收光譜法(WS/T93-1996)GFAA/FASSPb尿中鉛的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T18-1996)血中鉛的TritonX-100稀釋-石墨爐原子吸收光譜法(WS/T20-1996)血中鉛的酸脫蛋白-石墨爐原子吸收光譜法(WS/T174-1996)血中鉛,鎘的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T174-1999)GFAASNi尿中鎳的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T44-1996)修訂血中鎳的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T45-1996)修訂GFAASV尿中釩的催化極譜法(WS/T35-1996)很少用此法Zn尿中鋅的石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法(WS/T95-1996)FAASHg尿中汞冷原子吸收光譜法(一)堿性氯化亞錫還原法(WS/T25-1996)修訂尿中汞冷原子吸收光譜法(二)酸性氯化亞錫還原法(WS/T26-1996)修訂GFAASAs尿中砷的原子熒光光譜法（WS/T474-2015）AFS第五頁(yè)，共四十五頁(yè)。二、AAS在生物材料重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

第六頁(yè)，共四十五頁(yè)。

優(yōu)點(diǎn)檢出限低，靈敏度高分析精度好選擇性好應(yīng)用范圍廣儀器設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單，易于掌握用樣量小缺點(diǎn)嚴(yán)重的背景吸收，因此必須校正背景；有的元素“記憶效應(yīng)”很大，精密度差；曲線的時(shí)效性

線性范圍窄石墨爐的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

第七頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.1生物材料樣品的前處理

石墨爐測(cè)定生物材料樣品，背景吸收大，基體干擾嚴(yán)重，樣品要經(jīng)過(guò)前處理才能進(jìn)樣測(cè)定。樣品前處理的原則：要求樣品應(yīng)盡量簡(jiǎn)單有效，少用試劑或繁雜操作，以便減少污染。樣品的前處理主要有濕法消解、微波消解、基體改進(jìn)劑稀釋等，其中基體改進(jìn)劑稀釋是一種簡(jiǎn)單有效的前處理手段，也是應(yīng)用最廣泛的前處理手段。第八頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.1生物材料樣品的前處理

常用的基體改進(jìn)劑及其作用機(jī)制

1.硝酸鎂：硝酸鎂在一定溫度下生成氧化鎂，其作用機(jī)理是使待測(cè)元素嵌入鎂的氧化物晶格中，延遲了待測(cè)元素的氣化，從而提高待測(cè)元素的灰化溫度；但可能有氧化鎂分子吸收的緣故，所以背景吸收比較大。

2.銨鹽：加入為銨鹽，生成的氯化銨可在380度分解，從而減小各種氯化物的基體干擾。第九頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.1生物材料樣品的前處理

3.磷酸鹽：磷酸根的存在，使得待測(cè)元素在升溫初期與其生成磷酸鹽，升溫后生成含氧磷酸絡(luò)合物，粘在石墨管表面上，從而降低待測(cè)元素的揮發(fā)度,提高了灰化溫度。

4.鈀鹽：鈀鹽首先被石墨管中的活性碳還原為單質(zhì)Pd，單質(zhì)鈀可以對(duì)CO、H2、碳?xì)浠衔锱c金屬氧化物的反應(yīng)起催化作用，從而降低了被分析元素的揮發(fā)度，還有一個(gè)作用機(jī)理，就是鈀與被分析元素形成化合物，提高其灰化溫度.第十頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.1生物材料樣品的前處理

5.TritonX-100、十二烷基硫酸納等有機(jī)試劑：主要用于生物樣品中做改進(jìn)劑，起消除基體元素干擾、穩(wěn)定溶液、對(duì)待測(cè)元素的增感作用。第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.2儀器參數(shù)選擇空心陰極燈的選擇一般空心陰極燈上均標(biāo)有最大使用電流或可使用的電流范圍，實(shí)驗(yàn)室要求燈能量穩(wěn)定，增益在儀器要求范圍。在實(shí)際分析中可進(jìn)行以下條件試驗(yàn)：噴入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，改變燈電流，測(cè)定吸光度，由吸光度-燈電流曲線選擇合適的燈電流。吸收波長(zhǎng)（分析線）的選擇常選用最靈敏的共振線進(jìn)行分析。但是，有些元素(如Co、Ni等)的最靈敏線并不是共振線。此外，當(dāng)存在光譜干擾、待測(cè)元素濃度過(guò)高，或最靈敏線位于遠(yuǎn)紫外或紅外區(qū)時(shí)，也可選用次靈敏線或其它吸收線。例如，測(cè)Zn時(shí)常選用最靈敏的213.9nm波長(zhǎng)，但當(dāng)Zn的含量高時(shí)，為保證工作曲線的線性范圍，可改用次靈敏線307.5nm波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量。

第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.2儀器參數(shù)選擇狹縫的選擇狹縫寬度影響光譜通帶寬度與檢測(cè)器接受的能量。對(duì)于測(cè)量波長(zhǎng)處于無(wú)光譜干擾的元素如Cu、Pb、Cd可選用較寬的光譜通帶，入射光束投射到檢測(cè)器的強(qiáng)度較大，放大倍數(shù)可適當(dāng)減少，從而可以提高信噪比，有利于精密度的提高。對(duì)于測(cè)量波長(zhǎng)附近有光譜干擾的元素(如Ni、Cr、Mn、Co)，應(yīng)選擇最小的光譜通帶，防止非吸收線進(jìn)入檢測(cè)器，來(lái)提高靈敏度，改善標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系，否則其它的光譜線有干擾，并使標(biāo)準(zhǔn)曲線向下彎曲，難以準(zhǔn)確定量。

第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.2儀器參數(shù)選擇2.2.4石墨爐程序升溫的選擇化合物在石墨爐內(nèi)整個(gè)原子化過(guò)程中，隨著溫度的升高，經(jīng)歷著復(fù)雜的物理與化學(xué)變化。石墨爐的升溫程序包括：干燥、灰化、原子化、凈化階段，待測(cè)樣品經(jīng)過(guò)一系列的加溫就是為了得到更多的自由原子，提高測(cè)定的靈敏度和檢出限。第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.2儀器參數(shù)選擇

干燥溫度是指通過(guò)加熱使試樣中的水分或溶劑蒸發(fā)掉的溫度。一般干燥分2-3個(gè)階段，100攝氏度左右，干燥時(shí)間50-60s。

灰化溫度是指通過(guò)加熱使試樣中的基體灰化掉，只留下被測(cè)試樣品的溫度。

灰化溫度和升溫方式的選擇原則：一般在不產(chǎn)生待測(cè)元素?fù)p失的情況下，盡量選擇比較高的灰化溫度，并采用階梯升溫方式，

如：測(cè)Cd時(shí)，選擇灰化溫度在800℃以下；測(cè)Pb時(shí)，選擇700～900℃；測(cè)Mn時(shí)，選擇900～1000℃

；測(cè)Ni時(shí)，選擇1000～1300℃，測(cè)Cr時(shí)采用1000～1200℃?；一瘯r(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，生物材料一般30-50s。第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.2儀器參數(shù)選擇

原子化溫度原子化溫度是由元素及其化合物的性質(zhì)所決定的。最佳的原子化溫度應(yīng)該是在剛好出現(xiàn)最大吸光度時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。原子化溫度選擇的原則是：能得到最大吸收信號(hào)的最低溫度，如：測(cè)Cd時(shí)，一般選擇原子溫度在1500～1700℃；測(cè)Pb時(shí)，一般選擇1600～1800℃；測(cè)Mn時(shí)，一般選擇1200～1400℃

；測(cè)Ni時(shí)，一般選擇2200～2400℃，測(cè)Cr時(shí)一般采用2000～2300℃。

原子化時(shí)間選擇的原則是：必須使吸收信號(hào)能在原子化階段回到基線。一般3-5s。凈化溫度除去石墨管內(nèi)上一次測(cè)試時(shí)樣品的殘留，一般比原子化溫度要高100～200攝氏度。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析Varian(1300/2400）第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析Varian(1400/2400）第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析選擇最佳灰化溫度和原子化溫度時(shí)，做溫度與吸光度的曲線圖第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析譜圖由紛亂變?yōu)閷?duì)稱(chēng)、規(guī)律第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析膠體鈀在測(cè)定血鉛中的條件灰化溫度1000℃,原子化溫度1900

℃。

第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。膠體鈀在測(cè)定血鉛中的應(yīng)用

一、廣東省醫(yī)學(xué)基金課題進(jìn)展第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。2.3實(shí)例分析膠體鈀在測(cè)定血鉛中的條件灰化溫度1000℃

第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。膠體鈀在測(cè)定血鉛中的峰型

第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。膠體鈀在測(cè)定血鉛中的峰型

膠體鈀測(cè)定血鉛加標(biāo)回收

樣品

測(cè)定含量(μg/L)

平均含量(μg/L)

回收率(%)

精密度RSD(%)

1

2

3

本底血

6.596.29

6.546.47/

2.5加標(biāo)20.0

25.1426.7427.0126.2999.13.8加標(biāo)40.0

45.7947.2546.1946.4199.81.6第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。膠體鈀測(cè)定血鉛加標(biāo)回收

一、廣東省醫(yī)學(xué)基金課題進(jìn)展樣品

測(cè)定含量(μg/L)

平均含量(μg/L)

回收率(%)

精密度RSD(%)

1

2

3

本底血

6.596.29

6.546.47/

2.5加標(biāo)20.0

25.1426.7427.0126.2999.13.8加標(biāo)40.0

45.7947.2546.1946.4199.81.6第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。背景值為負(fù)原因是原子化時(shí)，光強(qiáng)度增大。1、新石墨管出現(xiàn)這種情況，降低原子化溫度；2.舊石墨管可能是積碳影響，用1%硝酸或酒精清洗石墨管，重新安裝使用。第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。背景值為正首先應(yīng)排除記憶效應(yīng)的影響，例如:血鉛，做了幾十次血鉛后會(huì)發(fā)現(xiàn)，空燒時(shí)沒(méi)有吸收峰，但是進(jìn)硝酸試劑空白時(shí)吸收值很大，做樣品時(shí)吸收值也正常，原因是石墨管平臺(tái)有積碳，部分鉛被碳化包裹，空燒時(shí)沒(méi)有吸收值，加酸后溶解出部分鉛出現(xiàn)吸收峰。清洗石墨管，石墨爐體。第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。峰型拖尾

1、測(cè)Cr、Ni等高溫元素，原子化溫度不夠；2、石墨管性能下降或平臺(tái)表面發(fā)生變化有殘留的現(xiàn)象。第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)。峰型扁平主要是原子化溫度偏低，提高后可以形成尖銳的峰。第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)。峰出的過(guò)早原因是灰化溫度過(guò)高或者灰化時(shí)間太長(zhǎng)，過(guò)早出現(xiàn)可能提示在灰化階段元素已經(jīng)開(kāi)始損失，靈敏度也較低，應(yīng)降低灰化溫度或減少灰化時(shí)間。第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)。三、注意事項(xiàng)及問(wèn)題分析

第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)。3.1空心陰極燈做實(shí)驗(yàn)前，等需要預(yù)熱30min。不可使用過(guò)大的燈電流?？招年帢O燈安裝和拆除過(guò)程一定要保持電源關(guān)閉狀態(tài)。儀器開(kāi)機(jī)運(yùn)行后出現(xiàn)基線漂移時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“changingBOC”或者說(shuō)無(wú)法調(diào)零，一般是燈能量不足引起的，此時(shí)可加大燈電流。第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)。3.2進(jìn)樣針、石墨管和石墨爐體

石墨管壽命短，一般是儀器條件或者硬件設(shè)備上的問(wèn)題，不是石墨管的問(wèn)題。可通過(guò)以下幾個(gè)檢查判斷：A:確保進(jìn)行針平穩(wěn)地注入石墨管中；B:觀察干燥有沒(méi)有飛濺或爆沸，確保干燥時(shí)間是足夠的；C:確保工作氣的壓力是正常的，壓力大，會(huì)對(duì)石墨管損耗甚至將石墨管壓碎；D:確保排風(fēng)裝置正常，使用過(guò)程中氣液分離不當(dāng)對(duì)石墨管的壽命有較大的影響。空白信號(hào)高，首先可對(duì)石墨管進(jìn)行空燒，如果仍然高，則可能來(lái)自石墨管和石墨爐體，對(duì)石墨爐體要經(jīng)常清洗，保持清潔，進(jìn)樣針也是一樣需要經(jīng)常清洗。第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)。3.3分光系統(tǒng)

注意石墨爐體兩側(cè)的石英窗。避免使用棉簽清洗，可以使用擦鏡紙擦拭，或使用潔凈的洗耳球吹去表明的灰塵。

保持分光系統(tǒng)中的各個(gè)鏡子的清潔。第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)。3.4循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水的溫度的設(shè)置不應(yīng)過(guò)低，防止空氣中的水在儀器中凝結(jié)。循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)加入干凈的去離子水，避免加入強(qiáng)酸和強(qiáng)緘或其他有機(jī)試劑。定期更換循環(huán)水，以防阻塞管道。第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)。四、質(zhì)量控制

第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)。4.1化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用水的選擇

選擇化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用水是做好原子吸收光譜法的良好開(kāi)端。分析測(cè)定時(shí)，試劑空白的大小直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和復(fù)現(xiàn)性。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該把試劑空白降到可以忽略。所以在原子吸收實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室用水一般分為：重蒸餾水、去離子水、超純水等，其次無(wú)機(jī)酸的純度也是試劑空白的一個(gè)重要因素，盡量使用優(yōu)質(zhì)酸或純酸。以確保檢測(cè)質(zhì)量。

第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)。4.2容器的選擇

潔凈的容器是做好原子吸收光譜法的重要條件。對(duì)于μg/L級(jí)或其以下級(jí)的無(wú)機(jī)物分析應(yīng)避免使用玻璃器皿，塑料器皿像由PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)等構(gòu)成的是合適的，但是在使用之前應(yīng)檢測(cè)空白的水平，因?yàn)橛行┙饘傺趸锉蛔鳛樗芰系脑鏊軇┘尤肫渲?。所有?/p>