一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中30种微量元素含量的方法

技术领域

本发明涉及分析检测技术领域，尤其涉及一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中30种微量元素含量的方法。

背景技术

微量元素在人体中的含量及代谢与人体健康有着密切的关系，尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的，摄入量的过多、不足或不平衡都会不同程度地引起人体生理的异常或疾病的发生。人体血液、尿液及活体组织均可测定微量元素及代谢维生素，其中血液作为人体循环的主题，是人体机能的多项信息携带者，检测血液中的微量元素对健康状况评价有重要价值，其中血液中微量元素含量可直接反映人体的健康状况。但是血液样品采取量少，微量元素含量低，建立一种可用于同时测定血样中多种微量元素的高灵敏度、高精确度测定方法尤为关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中30种微量元素含量的方法，方法具有高的灵敏度和精确度，能同时检测全血中30种微量元素。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中 30种微量元素含量的方法，包括以下步骤：

将全血样品、硝酸溶液和双氧水混合，进行微波消解，得到试样溶液；

配制不同浓度梯度的各微量元素的标准溶液；所述微量元素包括Al、 As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、 Na、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Sr、Tl、V、Zn、Ag、Th和Ti；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述各微量元素的标准溶液，得到各微量元素的丰度数值；

以所述各微量元素的标准溶液的梯度浓度为横坐标，测定的各微量元素的丰度数值为纵坐标，分别绘制各微量元素的标准曲线；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液，得到所述试样溶液的丰度，根据所述各微量元素的标准曲线计算所述试样溶液中各微量元素的浓度，得到所述全血样品中30种待测微量元素的浓度。

优选的，所述全血样品、硝酸溶液和双氧水的体积比为200 μL:(0.5～2.5)mL:(100～500)μL；所述硝酸溶液的浓度为68wt％；所述双氧水的浓度为40wt％。

优选的，所述微波消解包括依次进行的第一升温阶段和第二升温阶段，所述第一升温阶段的最终温度为80～100℃，保温时间为5min，微波功率为 600W；所述第二升温阶段的最终温度为160～180℃，保温时间为20～40min，微波功率为800W。

优选的，所述各微量元素的标准溶液由各微量元素的标准储备溶液稀释而得；所述稀释所用试剂为HNO

优选的，所述不同浓度梯度依次为2μg·L

优选的，所述电感耦合等离子体质谱法中，以

优选的，当所述试样溶液的浓度超过标准曲线的范围时，将所述试样溶液稀释至标准曲线范围后再进行电感耦合等离子体质谱测定。

优选的，所述电感耦合等离子体质谱测定的工作参数包括：分析室真空度7.57×10

本发明提供了提供了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中30种微量元素含量的方法，包括以下步骤：

将全血样品、硝酸溶液和双氧水混合，进行微波消解，得到试样溶液；

配制不同浓度梯度的各微量元素的标准溶液；所述微量元素包括Al、 As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、 Na、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Sr、Tl、V、Zn、Ag、Th和Ti；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述各微量元素的标准溶液，得到各微量元素的丰度数值；

以所述各微量元素的标准溶液的梯度浓度为横坐标，测定的各微量元素的丰度数值为纵坐标，分别绘制各微量元素的标准曲线；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液，得到所述试样溶液的丰度，根据所述各微量元素的标准曲线计算所述试样溶液中各微量元素的浓度，得到所述全血样品中30种待测微量元素的浓度。

本发明首先通过微波消解对全血样品进行前处理，微波消解通过分子极化和离子导电两个效应对物质直接加热，促使固体样品表层快速破裂，产生新的表面与溶剂作用，从而使全血样品高效消解，可以有效防止易挥发性元素损失导致的测量误差；然后通过电感耦合等离子体质谱方法ICP-MS，选择不同质荷比(m/z)的离子来检测某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的浓度，可以测量ppb及ppb以下浓度的微量元素。本发明通过微波消解- 电感耦合等离子体质谱法实现全血中30种微量元素含量的简单高效同时测定，方法准确、快速，谱线简单，干扰少，分析精密度高(检测精密度为 0.142-12.856％)，分析速度快，灵敏度高，具有检出限低(低至0.001ppb)、线性范围宽(0～100ppb)的特点，为全血中元素含量的测定提供了高效可靠的分析手段。

附图说明

图1为Be元素的标准曲线图；

图2为Li元素的标准曲线图；

图3为Cr元素的标准曲线图；

图4为Al元素的标准曲线图；

图5为V元素的标准曲线图；

图6为Mn元素的标准曲线图；

图7为Ni元素的标准曲线图；

图8为Ga元素的标准曲线图；

图9为Cu元素的标准曲线图；

图10为Co元素的标准曲线图；

图11为Zn元素的标准曲线图；

图12为As元素的标准曲线图；

图13为Sr元素的标准曲线图；

图14为Se元素的标准曲线图；

图15为Mo元素的标准曲线图；

图16为Cd元素的标准曲线图；

图17为Sn元素的标准曲线图；

图18为Sb元素的标准曲线图；

图19为Hg元素的标准曲线图；

图20为Ba元素的标准曲线图；

图21为Tl元素的标准曲线图；

图22为Pb元素的标准曲线图；

图23为Na元素的标准曲线图；

图24为Fe元素的标准曲线图；

图25为Mg元素的标准曲线图；

图26为K元素的标准曲线图；

图27为Ag元素的标准曲线图；

图28为Ca元素的标准曲线图；

图29为Th元素的标准曲线图；

图30为Ti元素的标准曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定全血中 30种微量元素含量的方法，包括以下步骤：

将全血样品、硝酸溶液和双氧水混合，进行微波消解，得到试样溶液；

配制不同浓度梯度的各微量元素的标准溶液；所述微量元素包括Al、 As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Sr、Tl、V、Zn、Ag、Th和Ti；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述各微量元素的标准溶液，得到各微量元素的丰度数值；

以所述各微量元素的标准溶液的梯度浓度为横坐标，测定的各微量元素的丰度数值为纵坐标，分别绘制各微量元素的标准曲线；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液，得到所述试样溶液的丰度，根据所述各微量元素的标准曲线计算所述试样溶液中各微量元素的浓度，得到所述全血样品中30种待测微量元素的浓度。

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将全血样品、硝酸溶液和双氧水混合，进行微波消解，得到试样溶液。

本发明对所述全血样品的获取方式没有特殊的限定，按照本领域熟知的来源和方式获取即可；本发明优选将全血样品保存于冰箱(-4℃)中，取出后在操作台放置至室温，以便准确移取。

在本发明中，所述全血样品、硝酸溶液和双氧水的体积比优选为200 μL:(0.5～2.5)mL:(100～500)μL；所述硝酸溶液的浓度优选为68wt％；所述双氧水的浓度优选为40wt％；所述硝酸溶液优选为优级纯；所述双氧水优选为电子级纯。

本发明优选先将全血样品置于微波消解罐中，在十万分之一的天平上称量，记录下全血样品质量；向所述微波消解罐中加入硝酸溶液和双氧水，待微波消解罐中的气泡完全消失后加盖密闭，进行微波消解。

在本发明中，所述微波消解优选包括依次进行的第一升温阶段和第二升温阶段，所述第一升温阶段的最终温度优选为80～100℃，保温时间优选为 5min，微波功率优选为600W；所述第二升温阶段的最终温度优选为 160～180℃，保温时间优选为20～40min，微波功率优选为800W；升温至所述第一升温阶段的最终温度的时间和第二升温阶段的最终温度的时间独立优选为5～15min，更优选为10min。

完成所述微波消解后，冷却至室温后，得到试样溶液。本发明优选将微波消解所得消解液转移至容量瓶中，用水定容，作为试样溶液。本发明对所述试样溶液的浓度没有特殊的限定，根据实际需求进行调整即可。

在本发明中，微波消解通过分子极化和离子导电两个效应对物质直接加热，促使固体样品表层快速破裂，产生新的表面与溶剂作用，微波消解的压力体系能产生过热现象，且在密闭体系进行，可防止挥发性元素的损失，从而实现样品的完全分解。该方法可以有效防止挥发性元素的损失，且使用有机试剂少，可有效减少环境污染对环境的污染，并且具有重复性好、空白值低的特点。

本发明配制不同浓度梯度的各微量元素的标准溶液；所述微量元素包括 Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hg、K、Li、Mg、Mn、 Mo、Na、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Sr、Tl、V、Zn、Ag、Th和Ti。在本发明中，所述各微量元素的标准溶液优选由各微量元素的标准储备溶液稀释而得；所述稀释所用试剂优选为HNO

在本发明中，所述不同浓度梯度优选依次为2μg·L

得到不同浓度梯度的各微量元素的标准溶液后，本发明采用电感耦合等离子体质谱法测定所述各微量元素的标准溶液，得到各微量元素的丰度数值。在本发明中，所述电感耦合等离子体质谱法中，优选以

在本发明中，进行所述电感耦合等离子体质谱测定前，优选采用ICP-MS 调谐溶液(Ba,Bi,Ce,In,Li,U,1.0μg·L

在本发明中，所述电感耦合等离子体质谱测定的工作参数优选包括：分析室真空度7.57×10

本发明中电感耦合等离子体质谱以高温等离子体作为离子源，等离子体是由电感线圈缠绕的石英矩管产生，一般温度可以达到6000～10000K。当高频发生器供电时，线圈轴线方向上产生交变磁场；炬管中间流动的工作气体经高压电火花触发电离产生离子和电子，与此磁场作用，形成封闭的环路流动；这一运动的阻力导致欧姆加热作用，从而形成稳定的等离子体焰炬。 ICP-MS通过将ICP的高温电离特性与质谱的灵敏快速扫描的优点相结合，在ICP-MS中样品经进样系统进入等离子体中，在等离子体焰炬中心区发生蒸发、分解、激发和电离，样品离子通过采样锥和截取锥的提取后，进入真空系统，在离子光路组件中，负离子、中性粒子以及光子被拦截，只有正离子正常通过，正离子被聚焦于质量分析器上，根据m/z被分离，具有不同 m/z的离子按顺序打在电子倍增管检测器上，产生的信号被放大，与信号测定系统检出的标准物质的信号比较，从而进行样品分析。

在本发明中，所述电感耦合等离子体质谱法中，对于一定质荷比的待测离子，质谱中待测元素对应峰的丰度响应与待测离子数成正比，通过检测待测离子的在质谱中相对应的丰度，分析计算出待测元素的浓度，从而测定样品中待测元素的浓度，采用标准曲线法计算各待测元素的精确含量。

得到各微量元素的丰度数值后，本发明以所述各微量元素的标准溶液的梯度浓度为横坐标，测定的各微量元素的丰度数值为纵坐标，分别绘制各微量元素的标准曲线。本发明对所述绘制标准曲线的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。

得到各微量元素的标准曲线后，本发明采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液，得到所述试样溶液的丰度，根据所述各微量元素的标准曲线计算所述试样溶液中各微量元素的浓度，得到所述全血样品中30种待测微量元素的浓度。

在本发明中，所述采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液得到所述试样溶液的丰度的过程与所述采用电感耦合等离子体质谱法测定所述各微量元素的标准溶液得到各微量元素的丰度数值的过程相同，在此不再赘述。

在本发明中，当所述试样溶液的浓度超过标准曲线的范围时，优选将所述试样溶液稀释至标准曲线范围后再进行电感耦合等离子体质谱测定；本发明对所述稀释的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程使用水稀释至所需浓度范围即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

微波消解仪采用BHW-09A型微波消解仪(上海博通化学科技有限公司)；电感耦合等离子体质谱仪采用ICAP RQ电感耦合等离子体质谱仪(赛默飞)。

实施例1

(一)样品前处理

(1)将全血样品从冰箱(-4℃)中取出后在操作台放置至室温，以便准确移取；

(2)移取200μL全血样品至微波消解罐中，在十万分之一的天平上称量，记录下样品质量，精确至0.00001g；

(3)在加入全血样品的微波消解罐中依次加入1mL HNO

(4)微波消解程序条件如表1所示：

表1微波消解程序

(5)微波消解完毕，冷却至室温后，将消解液转移至10mL容量瓶中，并用超纯水(18.2MΩ)定容，得到试样溶液；

(6)同时做两份空白试验，即：在未加入全血样品的空白微波消解罐中依次加入1mL HNO

(二)待测微量元素溶液标准曲线的建立

用2％的HNO

步骤(一)和(二)中所使用的玻璃器皿均在酸缸(20％HNO

(三)电感耦合等离子体质谱法测定

电感耦合等离子体质谱仪用ICP-MS调谐溶液(Ba,Bi,Ce,In,Li,U,各元素对应的调谐溶液的浓度均为1.0μg·L

表2电感耦合等离子体质谱仪工作条件

选取

以所述各微量元素的标准溶液的梯度浓度为横坐标，测定的各微量元素的丰度数值为纵坐标，分别绘制各微量元素的标准曲线，所得结果见表3；

采用电感耦合等离子体质谱法测定所述试样溶液，得到所述试样溶液的丰度，根据所述各微量元素的标准曲线计算所述试样溶液中各微量元素的浓度，得到所述全血样品中30种待测微量元素的浓度；若试样溶液浓度超过标准曲线的范围，则将试样溶液稀释至标准曲线浓度范围内后再测定；各元素的标准曲线见表3。

表3各微量元素标准曲线图及相关系数

实验测试分析：

本实施例的实验结果表明：铜(Cu)，铅(Pb)，锌(Zn)，银(Ag)，钡(Ba)，锡(Sn)，镍(Ni)，钴(Co)，钒(V)，锑(Sb)，铊(Tl)，汞(Hg)，锰(Mn)，钼(Mo)，硒(Se)，铬(Cr)，镉(Cd)，钍(Th)，钛(Ti)，铝(Al)，砷(As)，铁(Fe)，钙(Ca)，镓(Ga)，锶(Sr)，锂(Li)，镁(Mg)，铍(Be)，钠(Na)，钾(K)30种微量元素测定后所对应的标准曲线，线性关系良好，相关系数为0.997

表4方法学考察参数

本实施例中全血的前处理采用微波消解法，实现对血液中使全血样品高效消解，有效防止易挥发性元素损失导致的测量误差，并且微波消解使用有机试剂少，可有效减少环境污染。再结合电感耦合等离子体质谱仪进行检测，ICP-MS可以测量ppb及ppb以下浓度的微量元素，通过微波消解- 电感耦合等离子体质谱法实现全血中多种微量元素简单、高效的同时测定，具有检出限低、线性范围宽的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。