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      反應(yīng)池–兩步同位素稀釋質(zhì)譜法測(cè)定血清總鈣*

      2015-12-24 05:21:00李勝民王軍
      化學(xué)分析計(jì)量 2015年5期
      關(guān)鍵詞:稀釋劑超純水質(zhì)譜法

      李勝民,王軍

      (北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所、醫(yī)療器械檢驗(yàn)與安全性評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 101111)

      人體血清中總鈣含量的高低是人體健康狀況的重要指標(biāo),其與人體的多種疾病密切相關(guān)[1–5]。目前測(cè)定血清中鈣的常規(guī)方法很多,不同方法的檢測(cè)結(jié)果差異很大。醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常自建參考方法,通過(guò)參加實(shí)驗(yàn)室間的量值比對(duì)保證不同實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

      同位素稀釋質(zhì)譜法是國(guó)際公認(rèn)的權(quán)威測(cè)量方法[6],同位素稀釋質(zhì)譜法通常需要用多接收ICP–MS先測(cè)定濃縮同位素的豐度比值,并計(jì)算濃縮同位素的濃度[7–10],而多接收ICP–MS儀器價(jià)格高昂,普通實(shí)驗(yàn)室無(wú)力購(gòu)置。

      筆者在LGC同位素稀釋法原理[11–13]基礎(chǔ)上建立了反應(yīng)池–兩步同位素稀釋質(zhì)譜法測(cè)定血清總鈣的參考方法。與常規(guī)同位素稀釋法相比,該方法的優(yōu)點(diǎn)在于定值過(guò)程中不必先標(biāo)定濃縮同位素的濃度,僅通過(guò)測(cè)定選定的一對(duì)同位素豐度比值,即可測(cè)定血清中鈣的濃度,大幅降低了實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器性能的要求。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 主要儀器與試劑

      電感耦合等離子體質(zhì)譜儀:Elan DRC-e型,美國(guó)Perkin Elmer 公司;

      電子天平:XS205型,瑞士Mettler Toledo公司;

      超純水機(jī):Mili-Q Adventage型,美國(guó)Millipore公司;

      碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):編號(hào)為SRM915b,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院;

      人血清成分電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):編號(hào)為SRM 956c,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院;

      冷凍人血清中無(wú)機(jī)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):編號(hào)為GBW 09152,中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;

      42CaCO3:純度為94.37%,編號(hào)為139691,美國(guó)橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室;

      硝酸:BV–III級(jí),北京化學(xué)試劑研究所;

      實(shí)驗(yàn)用水由Mill Q超純水系統(tǒng)制備。

      1.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作參數(shù)

      ICP射頻電壓:1 100 V;霧化器氣體流量:0.97 L/min;離子透鏡電壓:6.75 V;模擬信號(hào)電壓:–1 700 V;脈沖信號(hào)電壓:900 V;延遲時(shí)間:2 ms;掃描方式:峰高;掃描次數(shù):25;單次測(cè)量讀取次數(shù):25;重復(fù)次數(shù):25;甲烷流量:0.9 mL/min;氬氣流量:0.8 mL/min;測(cè)量質(zhì)量數(shù):42和44;冷卻水溫:20℃;進(jìn)樣流量:1 mL/min;分析模式:同位素比。

      1.3 溶液的制備

      一級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:將稱量瓶洗凈烘干,冷卻后直接倒入大于0.20 g的CaCO3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粉末,于105℃下烘干2 h。取出冷卻,于干凈容器中稱取0.12 g的CaCO3標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),加入2 mL的BV–III級(jí)濃硝酸,溶解后加超純水稀釋至總質(zhì)量約為45 g,保存?zhèn)溆谩6ㄖ登捌叫信渲?份一級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液,以進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證,3份溶液濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于1%。

      二級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:取15 mL一級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液,用超純水稀釋至45 mL,配制成二級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液,稀釋前后的量值以天平稱量的質(zhì)量為計(jì)算量。

      一級(jí)濃縮同位素稀釋劑的配制:稱取約1 mg的42Ca同位素于干凈容器中,加入0.20 mL BV–III級(jí)濃硝酸,加超純水稀釋至總質(zhì)量約為100 g,保存?zhèn)溆谩?/p>

      二級(jí)濃縮同位素稀釋劑配制:取1 mL一級(jí)濃縮同位素稀釋劑,用超純水稀釋至45 mL。

      鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液與濃縮同位素稀釋劑混合樣品的制備:分別稱取mzc(約0.15 mL)的二級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液與mYc(約0.20 mL)的“二級(jí)濃縮同位素稀釋劑”混合后用超純水稀釋到45 mL,兩種試劑的加入量均稱重并以質(zhì)量帶入計(jì)算。

      血清樣品與濃縮同位素稀釋劑混合樣品的制備:分別稱取0.3~0.5 mL(mzg)的血清樣品,與0.20 mL二級(jí)濃縮同位素稀釋劑(mYg)混合后用超純水稀釋到45 mL,兩種試劑的加入量均以實(shí)際稱得質(zhì)量計(jì)算。

      鈣標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制:取0.15 mL二級(jí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液,用超純水稀釋至45 mL。

      濃縮同位素工作溶液配制:取1.0 mL二級(jí)濃縮同位素稀釋劑,用超純水稀釋至45 mL。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

      2.1.1 甲烷反應(yīng)氣流量的設(shè)定

      質(zhì)譜法分析鈣元素時(shí),氬氣干擾很嚴(yán)重,Elan DRC-e型儀器可以利用通入甲烷氣體消除氬氣的干擾,因?yàn)?2Ca比44Ca豐度小很多,所以氬氣對(duì)42Ca比對(duì)44Ca的相對(duì)干擾要嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)中以檢測(cè)42Ca確定甲烷與氬氣的最佳流速。利用儀器自帶的“反應(yīng)池碰撞氣體流量?jī)?yōu)化”模式,找到甲烷、氬氣的最佳流速分別為0.9,0.8 mL/min,經(jīng)驗(yàn)證在此條件下氬氣對(duì)44Ca 的干擾基本消除。

      2.1.2 分析時(shí)間參數(shù)的設(shè)定

      使用Boulyga[14]等反應(yīng)池模式測(cè)定44Ca/40Ca值時(shí)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),44Ca/42Ca值的重復(fù)性不能滿足定值要求。當(dāng)掃描次數(shù)、單次測(cè)量讀樣次數(shù)及重復(fù)次數(shù)均設(shè)置為25時(shí),數(shù)據(jù)的重復(fù)性明顯優(yōu)于前者,此時(shí)的單次分析時(shí)間約為5 min。將sweeps,readings,replicates視為3個(gè)獨(dú)立的測(cè)量次數(shù)的參數(shù),25∶25∶25的結(jié)果也符合不確定度計(jì)算公式。

      2.1.3 硝酸濃度變化對(duì)44Ca/42Ca值的影響

      配制硝酸底液濃度不同的1.00 μg/mL Ca溶液,在相同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定44Ca/42Ca值,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知,酸度變化時(shí)對(duì)同位素比值沒(méi)有明顯的影響,但cps響應(yīng)信號(hào)隨酸度的增加而減小。因此,在配制基準(zhǔn)溶液和樣品溶液時(shí),不必考慮酸度的差異,為了使信號(hào)強(qiáng)度最大,對(duì)于血清樣本可直接進(jìn)行稀釋。

      表1 硝酸含量對(duì)44Ca/42Ca值測(cè)定結(jié)果的影響

      2.1.4 鈣濃度變化對(duì)44Ca/42Ca值的影響

      綜上所述,骨關(guān)節(jié)結(jié)核在發(fā)生與發(fā)展的過(guò)程中,伴隨著機(jī)體內(nèi)多種細(xì)胞因子表達(dá)水平的變化,IL-15、MCP-1和TGF-β含量顯著增高,提示其可能參與骨關(guān)節(jié)結(jié)核的免疫調(diào)節(jié)過(guò)程,但其具體機(jī)制尚未明確,有待深入研究。IL-15、MCP-1和TGF-β的表達(dá)水平有望成為骨關(guān)節(jié)結(jié)核的預(yù)防、診斷、病情監(jiān)測(cè)及判斷預(yù)后的重要臨床參考指標(biāo)。

      不同質(zhì)量濃度鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液44Ca/42Ca值的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,當(dāng)鈣質(zhì)量濃度為0.5~1.5 μg/mL時(shí),測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性與重復(fù)性均很好;而當(dāng)鈣質(zhì)量濃度較低時(shí),儀器的重復(fù)性和本底空白值明顯影響44Ca/42Ca值的重復(fù)性和穩(wěn)定性。因此血清樣本稀釋后的鈣質(zhì)量濃度在0.5~1.5 g/mL范圍時(shí),測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性較好。

      表2 不同濃度鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液44Ca/42Ca值的測(cè)定結(jié)果

      2.1.5 程序的確定

      為了保證基準(zhǔn)溶液濃度的準(zhǔn)確性,定值分析時(shí)二級(jí)以下的溶液均為當(dāng)天配制[15]。為了獲得同位素比測(cè)量的最佳精度,在樣品和同位素稀釋劑的混合試樣中使同位素比盡量接近于1[10]。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)RZ和RY的波動(dòng)性對(duì)最終結(jié)果影響很小,而RB與RBC的測(cè)量波動(dòng)性對(duì)最終的結(jié)果是有影響的,因此RB與RBC必須交替測(cè)定,這樣可同時(shí)消除儀器的測(cè)量漂移引入的誤差。對(duì)于每份血清樣本獨(dú)立稀釋成3個(gè)混合試樣,每個(gè)混合試樣進(jìn)行6次獨(dú)立分析,取其均值。

      樣品中鈣的質(zhì)量濃度根據(jù)式(1)計(jì)算[11]:

      式中:cZ——鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度;

      mY——血清樣品與濃縮同位素稀釋劑混合時(shí)濃縮同位素稀釋劑加入的質(zhì)量;

      mX——血清樣品與濃縮同位素稀釋劑混合時(shí)血清樣品加入的質(zhì)量;

      mZC——標(biāo)準(zhǔn)溶液與濃縮同位素稀釋劑混合時(shí)鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液加入的質(zhì)量;

      Rz——鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液中44Ca/42Ca的同位素豐度比;

      RY——濃縮同位素稀釋劑中44Ca/42Ca的豐度比;

      RB— —血清樣品與濃縮同位素稀釋劑混合物中44Ca/42Ca的豐度比;

      REC——鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液與濃縮同位素稀釋劑混合物中44Ca/42Ca的豐度比。

      2.2 重復(fù)性

      按照建立的定值方法對(duì)自制的leve1–3冷凍人血清標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定值,數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。表3中,前3個(gè)數(shù)據(jù)為第1天的定值結(jié)果,后3個(gè)數(shù)據(jù)為第2天的定值結(jié)果。

      表3 3個(gè)水平人血樣本Ca含量的定值數(shù)據(jù)

      2.3 準(zhǔn)確性

      按照建立的定值方法對(duì)NIST 956c和GBW 09152人血清標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的鈣進(jìn)行準(zhǔn)確度驗(yàn)證,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

      表4 NIST 956c和GBW 09152標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Ca含量測(cè)定結(jié)果

      3 結(jié)語(yǔ)

      建立了在動(dòng)態(tài)反應(yīng)池模式的四級(jí)桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上用同位素稀釋質(zhì)譜法定值血清中總鈣的參考方法,取得了滿意的定值結(jié)果。驗(yàn)證了兩步同位素稀釋質(zhì)譜法公式的實(shí)用效果。定值過(guò)程中減少了被測(cè)同位素的量,降低了對(duì)質(zhì)譜儀器的要求,定值結(jié)果準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好,本法可以作為實(shí)驗(yàn)室測(cè)定血清中鈣的參考方法。

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