生物材料中重金屬的檢測及質量控制

關于生物材料中重金屬的檢測及質量控制第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、生物材料檢測的方法現(xiàn)狀二、AAS在生物材料重金屬檢測中的應用三、常見的注意事項四、質量控制

第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、生物材料檢測的方法現(xiàn)狀

第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月生物材料檢測的方法現(xiàn)狀人體生物材料中金屬含量是反應體內重金屬負荷的重要指標，利用現(xiàn)代化的儀器檢測人體生物材料中金屬的含量是預防重金屬中毒的主要手段。目前，我們門診需做的金屬元素

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4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月而我國有限值的金屬有4種，在GBZ226-2010職業(yè)性鉈中毒診斷標準指出尿鉈的生物限值為20μg/g肌酐，如表1.化學毒物監(jiān)測指標采樣時間生物接觸限值美國中國砷、無機砷以及可溶性無機化合物尿中代謝物工作周末35μg/L/鎘及其無機化合物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、尿中總無機汞2、血中總無機汞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5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月引言有國家標準檢測方法有10種金屬元素，如表2，有的方法在修訂，有的方法很少用；目前的國標方法基本是原子吸收，可以預見有原子熒光、電感耦合等離子體的方法逐步補充。元素應用標準方法Be尿中鈹?shù)氖珷t原子吸收光譜測定方法(WS/T46-1996)GFAASCd尿中鎘的石墨爐原子吸收光譜測定方法(WS/T32-1996)尿中鎘的火焰原子吸收光譜測定方法(WS/T31-1996)血中鉛、鎘的石墨爐原子吸收光譜測定方法(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定方法(WS/T174-1999)GFAASNi尿中鎳的石墨爐原子吸收光譜測定方法(WS/T44-1996)修訂血中鎳的石墨爐原子吸收光譜測定方法(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6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、AAS在生物材料重金屬檢測中的應用

第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

優(yōu)點檢出限低，靈敏度高分析精度好選擇性好應用范圍廣儀器設備相對比較簡單，易于掌握用樣量小缺點嚴重的背景吸收，因此必須校正背景；有的元素“記憶效應”很大，精密度差；曲線的時效性

線性范圍窄石墨爐的優(yōu)點和缺點

第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1生物材料樣品的前處理

石墨爐測定生物材料樣品，背景吸收大，基體干擾嚴重，樣品要經(jīng)過前處理才能進樣測定。樣品前處理的原則：要求樣品應盡量簡單有效，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、基體改進劑稀釋等，其中基體改進劑稀釋是一種簡單有效的前處理手段，也是應用最廣泛的前處理手段。第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1生物材料樣品的前處理

常用的基體改進劑及其作用機制

1.硝酸鎂：硝酸鎂在一定溫度下生成氧化鎂，其作用機理是使待測元素嵌入鎂的氧化物晶格中，延遲了待測元素的氣化，從而提高待測元素的灰化溫度；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10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1生物材料樣品的前處理

3.磷酸鹽：磷酸根的存在，使得待測元素在升溫初期與其生成磷酸鹽，升溫后生成含氧磷酸絡合物，粘在石墨管表面上，從而降低待測元素的揮發(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Pd，單質鈀可以對CO、H2、碳氫化合物與金屬氧化物的反應起催化作用，從而降低了被分析元素的揮發(fā)度，還有一個作用機理，就是鈀與被分析元素形成化合物，提高其灰化溫度.第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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試劑：主要用于生物樣品中做改進劑，起消除基體元素干擾、穩(wěn)定溶液、對待測元素的增感作用。第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2儀器參數(shù)選擇2.2.1空心陰極燈的選擇一般空心陰極燈上均標有最大使用電流或可使用的電流范圍，實驗室要求燈能量穩(wěn)定，增益在儀器要求范圍。在實際分析中可進行以下條件試驗：噴入一定濃度的標準溶液，改變燈電流，測定吸光度，由吸光度-燈電流曲線選擇合適的燈電流。2.2.2吸收波長（分析線）的選擇常選用最靈敏的共振線進行分析。但是，有些元素(如Co、Ni等)的最靈敏線并不是共振線。此外，當存在光譜干擾、待測元素濃度過高，或最靈敏線位于遠紫外或紅外區(qū)時，也可選用次靈敏線或其它吸收線。例如，測Zn時常選用最靈敏的213.9nm波長，但當Zn的含量高時，為保證工作曲線的線性范圍，可改用次靈敏線307.5nm波長進行測量。

第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2儀器參數(shù)選擇2.2.3狹縫的選擇狹縫寬度影響光譜通帶寬度與檢測器接受的能量。對于測量波長處于無光譜干擾的元素如Cu、Pb、Cd可選用較寬的光譜通帶，入射光束投射到檢測器的強度較大，放大倍數(shù)可適當減少，從而可以提高信噪比，有利于精密度的提高。對于測量波長附近有光譜干擾的元素(如Ni、Cr、Mn、Co)，應選擇最小的光譜通帶，防止非吸收線進入檢測器，來提高靈敏度，改善標準曲線的線性關系，否則其它的光譜線有干擾，并使標準曲線向下彎曲，難以準確定量。

第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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整個原子化過程中，隨著溫度的升高，經(jīng)歷著復雜的物理與化學變化。石墨爐的升溫程序包括：干燥、灰化、原子化、凈化階段，待測樣品經(jīng)過一系列的加溫就是為了得到更多的自由原子，提高測定的靈敏度和檢出限。第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2儀器參數(shù)選擇

干燥溫度是指通過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個階段，100攝氏度左右，干燥時間50-60s。

灰化溫度是指通過加熱使試樣中的基體灰化掉，只留下被測試樣品的溫度。

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

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

；測Ni時，選擇1000～1300℃，測Cr時采用1000～1200℃?；一瘯r間不宜過長，生物材料一般30-50s。第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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所決定的。最佳的原子化溫度應該是在剛好出現(xiàn)最大吸光度時對應的溫度。原子化溫度選擇的原則是：能得到最大吸收信號的最低溫度，如：測Cd時，一般選擇原子溫度在1500～1700℃；測Pb時，一般選擇1600～1800℃；測Mn時，一般選擇1200～1400℃

；測Ni時，一般選擇2200～2400℃，測Cr時一般采用2000～2300℃。

原子化時間選擇的原則是：必須使吸收信號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上一次測試時樣品的殘留，一般比原子化溫度要高100～200攝氏度。第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析Varian(1300/2400）第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析Varian(1400/2400）第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析選擇最佳灰化溫度和原子化溫度時，做溫度與吸光度的曲線圖第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析譜圖由紛亂變?yōu)閷ΨQ、規(guī)律第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析膠體鈀在測定血鉛中的條件灰化溫度1000℃,原子化溫度1900

℃。

第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體鈀在測定血鉛中的應用

一、廣東省醫(yī)學基金課題進展第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3實例分析膠體鈀在測定血鉛中的條件灰化溫度1000℃

第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體鈀在測定血鉛中的峰型

第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體鈀在測定血鉛中的峰型

膠體鈀測定血鉛加標回收

樣品

測定含量(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20.0

25.1426.7427.0126.2999.13.8加標40.0

45.7947.2546.1946.4199.81.6第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體鈀測定血鉛加標回收

一、廣東省醫(yī)學基金課題進展樣品

測定含量(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20.0

25.1426.7427.0126.2999.13.8加標40.0

45.7947.2546.1946.4199.81.6第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月背景值為負原因是原子化時，光強度增大。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29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月背景值為正首先應排除記憶效應的影響，例如:血鉛，做了幾十次血鉛后會發(fā)現(xiàn)，空燒時沒有吸收峰，但是進硝酸試劑空白時吸收值很大，做樣品時吸收值也正常，原因是石墨管平臺有積碳，部分鉛被碳化包裹，空燒時沒有吸收值，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30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月峰型拖尾

1、測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表面發(fā)生變化有殘留的現(xiàn)象。第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月峰出的過早原因是灰化溫度過高或者灰化時間太長，過早出現(xiàn)可能提示在灰化階段元素已經(jīng)開始損失，靈敏度也較低，應降低灰化溫度或減少灰化時間。第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月三、注意事項及問題分析

第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1空心陰極燈做實驗前，等需要預熱30min。不可使用過大的燈電流?？招年帢O燈安裝和拆除過程一定要保持電源關閉狀態(tài)。儀器開機運行后出現(xiàn)基線漂移時，會出現(xiàn)“changingBOC”或者說無法調零，一般是燈能量不足引起的，此時可加大燈電流。第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2進樣針、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備上的問題，不是石墨管的問題。可通過以下幾個檢查判斷：A:確保進行針平穩(wěn)地注入石墨管中；B:觀察干燥有沒有飛濺或爆沸，確保干燥時間是足夠的；C:確保工作氣的壓力是正常的，壓力大，會對石墨管損耗甚至將石墨管壓碎；D:確保排風裝置正常，使用過程中氣液分離不當對石墨管的壽命有較大的影響?？瞻仔盘柛撸紫瓤蓪κ苓M行空燒，如果仍然高，則可能來自石墨管和石墨爐體，對石墨爐體要經(jīng)常清洗，保持清潔，進樣針也是一樣需要經(jīng)常清洗。第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3分光系統(tǒng)

注意石墨爐體兩側的石英窗。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)中的各個鏡子的清潔。第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水的溫度的設置不應過低，防止空氣中的水在儀器中凝結。循環(huán)水系統(tǒng)中應加入干凈的去離子水，避免加入強酸和強緘或其他有機試劑。定期更換循環(huán)水，以防阻塞管道。第38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月四、質量控制

第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1化學試劑和實驗用水的選擇

選擇化學試劑和實驗用水是做好原子吸收光譜法的良好開端。分析測定時，試劑空白的大小直接影響測定結果的準確性和復現(xiàn)性。因此，實驗時應該把試劑空白降到可以忽略。所以在原子吸收實驗中，實驗室用水一般分為：重蒸餾水、去離子水、超純水等，其次無機酸的純度也是試劑空白的一個重要因素，盡量使用優(yōu)質酸或純酸。以確保檢測質量。

第40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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。對于μg/L級或其以下級的無機物分析應避免使用玻璃器皿，塑料器皿像由PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)等構成的是合適的，但是在使用之前應檢測空白的水平，因為有些