ICP-OES及ICP-MS測定血鎵、尿鎵的方法學比較及應用實例

摘要：比較電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy, ICP-OES)及電感耦合等離子體質譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)檢測血鎵及尿鎵含量的檢出限、線性范圍、精密度、回收率，測定1例注射金屬鎵中毒患者的全血、動脈血、血清鎵含量。采用ICP-MS測定的鎵元素在0～100.00μg/L范圍內線性關系良好(Y=766.259 8X+3.367,r=0.999 4),血鎵和尿鎵加標回收率分別為98.90%～103.10%及98.97%～104.83%,檢出限0.022μg/L,定量下限0.7μg/L。ICP-OES測定的鎵元素在0～2 mg/L范圍內線性關系良好(Y=15.599X+2 680.592,r=0.999 59),血鎵及尿鎵加標回收率分別為100.60%～106.25%及104.82%～106.12%,檢出限0.001 mg/L,定量下限0.006 mg/L。穩(wěn)定性試驗顯示，尿液樣本于4℃冰箱內可保存14 d,血液樣本于-20℃可保存28 d。配對t檢驗分析，兩種方法t血鎵=0.305 9,P=0.788 6,P>0.05;t尿鎵=0.720 6,P=0.546 0,P>0.05。ICP-MS及ICP-OES兩種方法均有較高的準確度、精密度，操作簡單快捷，適用于血鎵及尿鎵的檢測分析。

鎵(gallium, Ga)為灰藍色或銀白色的金屬，熔點29.76 ℃,被廣泛用于生產二極管及電子芯片等材料及工程領域，在臨床與藥理學中可用于乳腺癌、膀胱癌、HIV及抗多重耐藥等方面的治療。鎵(gallium, Ga)為灰藍色或銀白色的金屬，熔點29.76 ℃,被廣泛用于生產二極管及電子芯片等材料及工程領域，在臨床與藥理學中可用于乳腺癌、膀胱癌、HIV及抗多重耐藥等方面的治療。鎵(gallium, Ga)為灰藍色或銀白色的金屬，熔點29.76 ℃,被廣泛用于生產二極管及電子芯片等材料及工程領域，在臨床與藥理學中可用于乳腺癌、膀胱癌、HIV及抗多重耐藥等方面的治療。

試劑與儀器

硝酸，優(yōu)級純(GR);

鎵單元素溶液成分分析標準物質，

實驗用超純水；

電感耦合等離子體質譜儀;

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。

所用玻璃器皿經20%硝酸浸泡過夜后用超純水洗凈后風干。

方法

血液樣本采集及制備：根據(jù)《職業(yè)人群生物監(jiān)測方法總則》(GBZ/T 295—2017)相關要求，采集外周靜脈血5 ml置于肝素抗凝管中，搖勻，禁止凝塊或溶血現(xiàn)象發(fā)生，于4 ℃冰箱保存，盡量于14d內完成測試。將10 ml Triton X-100溶液(1.0%)置于1 L硝酸溶液(0.5%)用作血液稀釋劑，取0.5ml待測樣本加至9.5ml的稀釋劑中，旋渦震蕩10min后混勻上機。

尿液樣本采集及制備：采用聚乙烯塑料瓶收集尿樣，測定肌酐后取1 ml樣本至4 ml 5%稀硝酸中，徹底搖勻。

ICP-MS標準工作液配制：將鎵單元素溶液標準物質(1 mg/ml)逐級稀釋成濃度為1 000 μg/L的混合標準溶液，采用20 μg/L鍺(Ge, 原子相對質量72)作為內標，吸取標準溶液0.00、0.01、0.05、0.10、0.50、1.00 ml分別置于不同的10 ml容量瓶中，用1%硝酸定容至刻度，搖勻備用。此時標準系列濃度為0.00、1.00、5.00、10.00、50.00和100.00 μg/L。用0.2 ml/min氦氣吹掃30 min后開機點火，預熱30 min, 用1 mg/L調諧溶液調諧儀器性能，提高靈敏度。儀器工作條件見表1。

ICP-OES標準工作液配制：將鎵單元素溶液標準物質(1 mg/ml)逐級稀釋成濃度為10 mg/L的混合標準溶液，吸取標準溶液0.00、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 ml分置于不同的10 ml容量瓶中，用1%硝酸定容至刻度，搖勻備用。此時標準系列濃度為0.00、0.05、0.10、0.50、1.00和2.00 mg/L。開機點火，預熱30 min, 儀器工作條件見表1。實驗前檢測氬氣壓力、排風、環(huán)境溫度，啟動冷卻水泵。檢查并確認進樣系統(tǒng)(炬管、霧化室、霧化器、泵管等)安裝是否正確，點火后穩(wěn)定10～20 min, 新建方法及定量級別，選擇417.206 nm波長，重金屬Ga元素，按標準曲線計算樣本濃度。

標準曲線及檢出限

ICP-MS方法標準曲線Y=766.259 8X+3.367,r=0.999 4;ICP-OES方法標準曲線Y=15.599X+2 680.592,r=0.999 59。在本試驗條件下，分別以3.0和10.0倍信噪比計算檢出限、定量下限分別為0.14和0.47 mg/L,計算兩種方法鎵元素的檢出限，ICP-MS的檢出限、定量下限、定量范圍分別為0.022、0.7、0.7～100.0 μg/L,ICP-OES的檢出限、定量下限、定量范圍分別為0.001、0.006、0.006～2.000 mg/L。

精密度

按本文試驗方法對全血及尿液中鎵含量各進行6次測定，兩種方法測定的平均值均在規(guī)定的范圍內。取不同濃度加標混勻后制成樣品，加標濃度分別為5、20、50 μg/L;每組濃度測定6個樣品進行精密度試驗。兩種方法血鎵批內精密度相對標準偏差分別為2.35%～3.66%、2.16%～4.27%,尿鎵批內精密度相對標準偏差分別為1.49%～3.08%、2.42%～4.57%。見表2。

準確度

采用加標回收法進行準確度試驗。取不同濃度加標液混勻后制成樣品，血液和尿液分別加入1 ml及2 ml 100 μg/L鎵標準液(相當于每個樣本增加500 μg),每組進行3次平行測定，計算各組濃度的加標回收率。兩種方法血鎵加標回收率分別為98.90%～103.10%、100.60%～106.25%,尿鎵加標回收率分別為98.97%～104.83%、104.82%～106.12%。見表3。

穩(wěn)定性

取正常人待測血液及尿液樣本，各分為8組，每組6個；每個樣本加入0.5、1.0、2.0 ml鎵標準儲備液(加標量50、100、200 μg)。各取4組樣品置于室溫和4 ℃冰箱保存，分別于保存0、3、7、14、28 d時各測定1組。結果顯示，尿液保存3、7、14、28 d的樣品室溫下濃度的下降率分別為15.28%、17.10%、21.30%和30.00%;在4 ℃的下降率分別為0.87%、1.10%、2.30%、15.00%。說明尿液樣本在4 ℃冰箱內至少可保存14 d。血液保存3、7、14、28 d的樣品室溫下濃度的下降率分別為4.75%、10.28%、17.30%和20.26%;-20 ℃的下降率分別為0.67%、3.47%、5.03%、7.42%。說明血液樣本在-20 ℃冰箱內至少可保存28d。

兩種方法測定血鎵、尿鎵比較

經配對t檢驗分析，兩種方法測定血鎵t=0.305 9,P=0.788 6,P>0.05;尿鎵t=0.720 6,P=0.546 0,P>0.05。ICP-MS及ICP-OES測定結果比較差異無統(tǒng)計學意義，均能較好反映血液及尿液中鎵含量。

鎵中毒應用實例檢測

患者，男，47歲，2020年12月網(wǎng)上購買金屬鎵自行注射體內，臨床表現(xiàn)為肢端麻木等癥狀，實驗室檢查發(fā)現(xiàn)眼瞼、生殖器及骨關節(jié)處高密度影，采用ICP-MS檢測全血鎵，稀釋20倍為89.5 μg/L,還原濃度1 790 μg/L;采用ICP-OES再次測定全血鎵1.88 mg/L,相對標準偏差4.79%。見表4。

討 論

鎵的測定普遍采用分光光度法，因需使用大量有機揮發(fā)溶劑，萃取過程復雜，操作不便，溶劑對機體危害等缺點一直影響檢測的快速性、時效性、簡便性。ICP-MS及ICP-OES作為重要的檢測手段被廣泛用于土壤、生物材料監(jiān)測。ICP-MS與ICP-OES在檢測原理及分析特點上有所不同。呂康等[8]為提高土壤中多元素同時檢測的效率，采用ICP-OES法測定土壤中鎵等18種元素含量，比較了超級微波消解、常規(guī)微波消解和電熱板消解的處理效果，采用超級微波消解法對樣品進行前處理，并優(yōu)化消解條件。在最優(yōu)條件下，各元素檢出限0.05～20.00 mg/kg, 加標回收率86.2%～108.0%,表明ICP-OES方法測定土壤中的鎵重現(xiàn)性較好。ICP-MS以質譜儀作為檢測器的等離子體，可提供3～250原子質量單位(amu)范圍內每個amu的信息，除檢測多種重金屬元素外，還可應用于價態(tài)、形態(tài)以及同位素的測定。ICP-OES主要根據(jù)光譜原理進行測定，通過解離各待測元素原子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射出光譜，不同的元素有特定能量的特征譜線，檢測元素特征譜線可對樣品進行定性和定量分析，滿足ppb(×10-9)級痕量元素的測定，徑向觀測可以應對復雜基質效應的樣品，并拓展線性范圍賽默飛ICP-OES提供的智能iFR分析模式。ICP-OES可靈敏地通過探尋可吸收波長的完整波段檢測較高濃度的重金屬元素。重金屬鎵與其他多種微量元素之間的關系及形態(tài)分析將是下一階段研究的重要方向，該方向將為多種癌癥的發(fā)生發(fā)展及機體代謝障礙提供重要思路。

文章來源： [1]侯騰,李佐祥,李玲等. ICP-OES及ICP-MS測定血鎵、尿鎵的方法學比較及應用實例 [J].中國工業(yè)醫(yī)學雜志, 2023, 36 (06): 556-559. DOI:10.13631/j.cnki.zggyyx.2023.06.025    

儀器參數(shù)  

ICP-MS6880電感耦合等離子體質譜儀

1.產品介紹
電感耦合等離子體質譜儀 (簡稱ICP-MS），是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新的微量、痕量和超痕量元素分析技術。ICP-MS可測定元素周期表中大部分元素，且具有極低的檢出限、極寬的動態(tài)線性范圍、譜線簡單、干擾少、精密度高、分析速度快等性能優(yōu)勢。

上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產權的高新技術企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領域，不斷開發(fā)出先進的產品，使美析成為優(yōu)質儀器資源的供應者。

美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP 電感耦合等離子體質譜儀，目前，我們的產品已廣泛應用于有機化學、無機化學、生物化學、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農業(yè)等領域。同時美析利用在產品機械結構、光學設計、電氣應用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經驗，結合市場的需求，近期將陸續(xù)推出一批分析類儀器。美析的總部及生產基地設在上海，營銷中心設在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內外的部分科研單位也進行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉化為生產力。為更好的服務于廣大客戶，美析儀器國內設有 12家辦事機構，度身定制符合您需求的應用解決方案，提高產品的附加值。在不斷服務國內用戶的同時，美析也與 20 多個國家的分銷機構建立了深度的戰(zhàn)略合作關系。