顺势而为 | ICP-MS/MS 助力国家生物样本监测项目

一线有话说

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· 微量元素 ·

微量元素与人体健康密切相关。人体内大多数酶含有一个或多个微量元素。有的微量元素是酶反应中不可缺少的活化剂或抑制剂。微量元素在人体内分布极不均匀，例如碘集中在甲状腺，铁集中在红细胞，钒集中在脂肪组织，钴集中在造血器官，锌集中在肌肉组织等。微量元素的代谢情况可以通过分析血液、头发或尿液中的浓度来判断。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）已经成为测定人体生物样本中的微量元素最常用的工具，但在实际检测中仍需攻克两大难关：一是基质产生的多原子离子干扰；二是某些元素如砷、镉、汞等的含量极低。ICP-MS 本身在人体生物样本分析过程中也会遭遇挑战：基质中的有机物在锥孔沉积导致信号抑制和漂移，需要定期维护。

获取具有代表性的微量元素在人体生物样本中暴露水平并评估其健康风险具有重要意义。2017 年，国家卫健委疾控局组织国家基本公共卫生服务项目——国家人体生物监测项目（China-NHBP），在全国范围内开展现场流行病学调查和人体生物样本中环境化学物质检测，其中生物样本中环境化学物质内暴露水平检测是该项目关键环节之一。无锡市疾控中心从 2018 年启动人体生物监测实验室的建设，先后建立了生物标本中重金属、阴阳离子及多环芳烃代谢物等的检测方法。2022 年 3 月，无锡市疾控中心实验室正式成为国家人体生物监测项目重点实验室，也是目前江苏省内唯一获此认可的地市级疾控中心实验室。

中心理化实验室（以下简称理化室）于 2018 年底购置 8900 型电感耦合等离子体串联质谱仪（ICP-MS/MS），并实施人体生物样本中微量元素检测方法转移。

相比传统的 ICP-MS ，ICP-MS/MS 的灵敏度更高，检出限更低，更加耐受血液、尿液等复杂基质生物样本长期分析，部分元素如 As、Se 等使用反应模式可以更彻底去除质谱干扰，数据准确度和精密度都得到保证。而且，仪器的日常维护成本也大幅下降。

目前理化室已建立酸稀释 ICP-MS/MS 快速测定全血微量元素方法。使用 0.01% Trition-100+0.1% HNO3+0.2% 半胱氨酸为稀释液，全血稀释 20 倍上机，使用串接（MS/MS）He 模式和 O2 模式消除质谱干扰，测定铬、锰、钴、镍、砷、硒、钼、镉、锡、锑、铊、铅、汞共 13 种元素。该方法简便、快速、准确，可满足突发性公共卫生中毒事件或无机毒物快速检测的要求。

考虑到世界各国目前普遍采用尿碘含量来评估人群碘营养水平，但尿碘含量易受个体饮食、排尿量等条件影响。血中碘多以有机形式存在（蛋白结合碘），相比尿碘而言，血中碘不会立即随个体饮食等外界饮食变化，更能真实反馈个人近期碘营养水平，对个体碘缺乏病的防治以及甲状腺疾病患者术后监测有重要意义。由于碘在碱性条件下更稳定，理化室开发了碱稀释 ICP-MS/MS 快速测定全血中碘方法。使用 2% 氨水 +0.01% Trition-100 为稀释液，该方法检出限低、分析时间短。相较于标准方法（WS/T572-2017 血清中碘的测定砷铈催化分光光度法）受环境温度和反应时间影响小，前处理缩短了 2 小时以上，并且有效减少环境误差和人为误差。

DOI: 10.3760/cma.j.cn231583-20190802-00211

结  语

可以看到，ICP-MS/MS 作为人体生物样本中微量元素检测的有力工具，不仅将传统 ICP-MS 的多元素检测优点继承下来，而且将其耐高基质，抗强干扰的特点融入到样本检测中，为建立微量元素从食品、空气和水等环境外暴露到人体内暴露水平的完整检测链条，为更好地开展环境与健康关系的研究提供有力的技术支撑。