痕量元素（鈷 鉻 鉬）測定方法比較

劉鵬 林俊 楊惠林

·實驗研究·

痕量元素（鈷 鉻 鉬）測定方法比較

劉鵬 林俊 楊惠林★

目的研究適用于金屬對金屬人工關(guān)節(jié)假體植入術(shù)后血漿鈷、鉻、鉬等痕量元素離子濃度的檢測方法 。方法對比3種方法對GBW 090006標(biāo)準(zhǔn)牛血清中的鈷鉻鉬離子濃度測定的差異：（1）電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）-微波消解。（2）ICP-MS-電熱板常壓消解。（3）原子吸收光譜（Atomic absorption spectroscopy，AAS）-微波消解。結(jié)果ICP-MS-微波消解法測定GBW 090006中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的回收率為：93.52%～106.83%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.48%～1.90%。結(jié)論ICP-MS-微波消解法具有檢出限低、快速、不易污染、不易損失、準(zhǔn)確等優(yōu)點，適用于金屬對金屬人工關(guān)節(jié)假體植入術(shù)后血漿中鈷鉻鉬等痕量元素的測定。

鉻合金 關(guān)節(jié)成形術(shù)置換 微波 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

金屬對金屬（Metal on Metal，MOM）人工關(guān)節(jié)假體由于其良好的耐磨性能和假體生存率，已取代金屬對高分子聚乙烯（Metal on Polyethylene）廣泛應(yīng)用于人體。但其磨損產(chǎn)生的顆粒在體內(nèi)可釋放出鈷、鉻、鉬等重金屬離子［1］，學(xué)術(shù)界對體內(nèi)重金屬離子濃度過高導(dǎo)致的染色體突變、致癌性等問題存在疑問［2，3］。本研究通過比較電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）與原子吸收光譜法（AAS）、微波消解與電熱板常壓消解對血漿內(nèi)痕量金屬離子濃度測定的影響，試圖找到適用于檢測MOM人工關(guān)節(jié)假體植入術(shù)后患者血漿中鈷、鉻、鉬元素濃度的方法。

1 資料與方法

1.1 實驗儀器及試劑 美國ThermoFisher公司X Series Ⅱ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，中國上海屹堯公司Excel微波消解儀，美國LabTech公司EH200防腐型電熱板，美國ThermoFisher公司NANOpure DIamond超純水系統(tǒng)，美國BD公司肝素鋰抗凝的無菌真空采血管，瑞士MettlerToledo公司AL204電子天平，澳大利亞GBC公司的932型原子吸收光譜儀。

加標(biāo)回收試驗所需鈷、鉻、鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液分別是1000μg/ml GSBG 62021-90鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液、1000μg/ml GSBG 62017-90鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液、1000μg/ml GSBG 62035-90鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液（鋼鐵研究總院）。濃度30% MOS級H2O2、BV-Ⅲ級硝酸（北京化學(xué)試劑研究所），牛血清成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 090006（北京北化恒信生物技術(shù)有限公司），所有標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品制備均使用超純水（＞18MΩcm-1）。

1.2 實驗方法 用3種方法：（1）ICP-MS-微波消解。（2）ICP-MS-電熱板消解。（3）AAS-微波消解。同時測定相同樣本（GBW 090006標(biāo)準(zhǔn)牛血清）中鈷、鉻、鉬3種元素的離子濃度。比較3種檢測方法精密度、準(zhǔn)確度的差異。

1.3 樣本處理 在GBW 090006封裝容器中精確加入2ml BV-III級硝酸，充分混勻。用移液槍分別取0.2ml于微波消解罐或電熱板燒瓶中，加入6ml BV-III級硝酸和2ml MOS級H2O2（30%）后進(jìn)行消解（微波消解按照表1所示工序依次運行，電熱板常壓消解溫度：160℃），然后加熱趕酸用超純水定容于10ml容量瓶。

表1 微波消解系統(tǒng)工序

2 結(jié)果

2.1 元素加標(biāo)回收率 為評價3種檢測方法的準(zhǔn)確度，對GWB 090006 進(jìn)行了加標(biāo)回收試驗，做2組平行試驗，比較3種檢測方法的回收率。將樣品平均分成2份，經(jīng)過相同的樣本處理過程（同前所述），第2份樣本在原基礎(chǔ)上按照加標(biāo)試驗要求加入含有鈷、鉻、鉬元素的混合標(biāo)樣，使3種元素的濃度提高200ng/ml，2份樣本在同等條件下處理并測定。元素按加標(biāo)回收試驗結(jié)果（見表2）。3種檢測方法對鈷、鉻、鉬元素的回收率均較為理想，而ICP-MS-微波消解對鉬元素測定的回收率高于其余兩種方法，ICP-MS-微波消解對鈷、鉻、鉬元素測定的回收率介于93.52%～106.83%，較余兩種方法更為穩(wěn)定。

表2 元素回收率（%）

2.2 方法精密度 為評價3種檢測方法的穩(wěn)定性，將GWB 090006 分成等量的5份，進(jìn)行平行試驗，比較3種檢測方法的精密度。將5次測得的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算出各個元素的均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。表3、表4的數(shù)據(jù)顯示AAS-微波消解測定Cr、Mo兩種元素的RSD較大，而ICPMS-微波消解、ICP-MS-電熱板消解兩種方法的RSD值均處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。ICP-MS對血液痕量元素離子濃度的測量精密度優(yōu)于AAS。

表3 測量均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）

表4 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）

3 討論

MOM人工關(guān)節(jié)假體的應(yīng)用提高了假體的生存期，但由于磨損、腐蝕等原因釋放出鈷、鉻、鉬等重金屬離子引起了學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注［2，4，5］。鈷元素普遍分布于石油、水及動植物體內(nèi)。在動物、人體內(nèi)鈷元素作為某些組織（如維生素B12）的必要成分發(fā)揮著重要的作用。目前臨床應(yīng)用于關(guān)節(jié)假體的鈷元素均為非放射性穩(wěn)定的鈷同位素，目前尚無確切證據(jù)表明暴露于含有非放射性穩(wěn)定的鈷同位素的水、食物可以誘發(fā)腫瘤或?qū)е缕渌膊?，僅在動物模型研究中發(fā)現(xiàn)其可以誘發(fā)腫瘤。鉻元素亦廣泛分布于自然界中，世界衛(wèi)生組織認(rèn)定鉻6+離子具有誘發(fā)腫瘤發(fā)生的危險，如肺癌等。目前針對MOM人工關(guān)節(jié)假體植入術(shù)后血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度是否對人體具有毒害作用尚無統(tǒng)一意見。但是接受MOM人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者有必要知道血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度可能造成的遠(yuǎn)期潛在風(fēng)險。同時獲取這類患者血液中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的準(zhǔn)確值和變化趨勢，可以預(yù)測患者關(guān)節(jié)假體不良事件的發(fā)生可能［2，6］，亦可以為研究血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度的遠(yuǎn)期治病風(fēng)險作數(shù)據(jù)收集工作。

目前雖有關(guān)于檢測MOM人工關(guān)節(jié)假體置換術(shù)后血液中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的研究，但由于血液中這類元素離子濃度很低，受限于一般方法檢出限低、誤差較大等原因?qū)е赂黜椦芯拷Y(jié)果之間存在較大的差異［1，7，8］。本文用ICP-MS-微波消解、ICP-MS-電熱板消解、AAS-微波消解,同時測定國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 090006）中鈷、鉻、鉬3種元素的離子濃度，比較ICP-MS與AAS、微波消解與電熱板常壓消解對血漿內(nèi)鈷、鉻、鉬3種痕量金屬離子濃度測定的影響，引入了ICP-MS-微波消解測定血漿中鈷、鉻、鉬等痕量元素離子濃度的分析方法。本研究結(jié)果顯示：微波消解相比電熱板常壓消解具有高效、不易污染、不易損失、消解完全等優(yōu)點；ICP-MS相比AAS具有檢出限低、快速、準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、一次進(jìn)樣可同時測定多種元素等優(yōu)點。

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215006 蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科

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