УСТРАНЕНИЕ МАТРИЧНЫХ НЕСПЕКТРАЛЬНЫХ ПОМЕХ ПРИ ЭЛЕМЕНТНОМ АНАЛИЗЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ НА КВАДРУПОЛЬНОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРЕ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ

K. B. Ossipov, I. F. Seregina, M. A. Bolshov

Аннотация


На примере определения Mn, Co, Cu, Zn, As, Se, Cd и Pb в цельной крови и моче с использованием квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой Agilent 7500c произведено сравнение двух наиболее часто применяемых способов пробоподготовки биологических жидкостей: прямого разбавления и кислотного разложения. Обнаружено значительное занижение результатов анализа в минерализованных пробах (по сравнению с результатами анализа в разбавленных образцах) для элементов с относительно высоким первым потенциалом ионизации. Показано, что основной причиной такого расхождения является различие проб и градуировочных растворов по матричному составу: высокая кислотность проб после разложения. Дополнительно оценены вклады солевого и органического состава матрицы в занижение получаемых результатов как в разложенных, так и разбавленных пробах. Установлено, что для устранения подобных помех при использовании масс-спектрометра данной комплектации без подбора матрицы градуировочных растворов ключевым является выбор элемента внутреннего стандарта, который осуществляется, исходя из близости его первого потенциала ионизации к соответствующему потенциалу ионизации определяемого элемента. Найден режим работы прибора, который позволяет использовать один любой внутренний стандарт независимо от его природы – атомной массы и/или потенциала ионизации. На основании проведенных исследований предложена схема анализа указанных образцов с использованием квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой, обеспечивающая одновременное определение различных элементов без оптимизации рабочих параметров для каждого аналита. Удовлетворительное совпадение между найденными и аттестованными значениями концентраций всех элементов, определяемых в разбавленных и разложенных образцах сравнения цельной крови и мочи, подтверждает применимость подхода.

Ключевые слова: биологические жидкости, элементный анализ, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, матричные неспектральные помехи, внутренний стандарт.

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.2.003

 


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


Pei K.L., Kinniburgh D.W., Butlin L., Faris P., Lee D., Marshall D.A., Oliver M.C., Parker R. An ORS-ICP-MS method for monitoring trace levels of cobalt and chromium in whole blood samples from hip arthroplasty patients with metal-on-metal prostheses. Clin. Biochem., 2012, vol. 45, pp. 806-810.

Batista B.L., Rodrigues J.L., Nunes J.A., de Oliveira Souza V.C., Barbosa Jr.F. Exploiting dynamic reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometry (DRC-ICP-MS) for sequential determination of trace elements in blood using a dilute-and-shoot procedure. Anal. Chim. Acta, 2009, vol. 639, pp. 13-18.

Heitland P., Köster H. D. Biomonitoring of 37 trace elements in blood samples from inhabitants of northern Germany by ICP–MS. J. Trace Elem. Med. Bio, 2006, vol. 20, pp. 253-262.

Palmer Ch.D., Lewis Jr. M.E., Geraghty C.M., Barbosa Jr.F., Parsons P.J. Determination of lead, cadmium and mercury in blood for assessment of environmental exposure: A comparison between inductively coupled plasma–mass spectrometry and atomic absorption spectrometry. Spectrochim. Acta. Part B, 2006, vol. 61, pp. 980-990.

Goulle J-P., Mahieu L., Castermant J., Neveu N., Bonneau L., Laine G., Bouige D., Lacroix C. Metal and metalloid multi-elementary ICP-MS validation in whole blood, plasma, urine and hair: Reference values. Forensic Sci. Int., 2005, vol. 153, pp. 39-44.

Determination of heavy metals in whole blood by ICP-MS // Agilent Technologies. Available at: http://icpmslab.mersin.edu.tr/docs/Blood_Analysis.pdf.

Tănăselia C., Frentiu T., Ursu M., Vlad M., Chintoanu M., Cordos E., David L., Paul M., Gomoiescu D. Fast method for determination of Cd, Cu, Pb, Se, and Zn in whole blood by DRC-ICP-MS using the simple dilution procedure. Optoelectron. Adv. Mat., 2008, vol. 2, pp. 99-107.

Case C.P., Ellis L., Turner J.C., Fairman B. Development of a routine method for the determination of trace metals in whole blood by magnetic sector inductively coupled plasma mass spectrometry with particular relevance to patients with total hip and knee arthroplasty. Clin. Chem., 2001, vol. 47, pp. 275-280.

Barany E., Bergdahl I.A., Schütz A., Skerfving S., Oskarsson A. Inductively coupled plasma mass spectrometry for direct multi-element analysis of diluted human blood and serum. J. Anal. At. Spectrom., 1997, vol. 12, pp. 1005-1009.

De Blas Bravo I., Sanz Castro R., Lopez Riquelme N., Tormo Diaz C., Apraiz Goyenaga D. Optimization of the trace element determination by ICP-MS in human blood serum. J. Trace Elem. Med., 2007, vol. 21, pp. 14-17.

Hsiung C-Sh., Andrade J. D., Costa R., Owen Ash K. Minimizing interferences in the quantitative multielement analysis of trace elements in biological fluids by inductively coupled plasma mass spectrometry. Clin. Chem., 1997, vol. 43, pp. 2303-2311.

Szpunar J, Bettmer J., Robert M., Chassaigne H., Cammann K., Lobinski R., Donard O.F.X. Validation of the determination of copper and zinc in blood plasma and urine by ICP MS with cross-flow and direct injection. Talanta, 1997, vol. 44, pp. 1389-1396.

Minnich M.G., Miller D.C., Parsons P.J. Determination of As, Cd, Pb, and Hg in urine using inductively coupled plasma mass spectrometry with the direct injection high efficiency nebulizer. Spectrochim. Acta B, 2008, vol. 63, pp. 389-395.

Heitland P., Köster H.D. Biomonitoring of 30 trace elements in urine of children and adults by ICP-MS. Clin. Chim. Acta, 2006, vol. 365, pp. 310-318.

Ivanenko N.B., Ivanenko A.A., Solovyev N.D., Zeimal A.E., Navolotskii D.V., Drobyshev E.J. Biomonitoring of 20 trace elements in blood and urine of occupationally exposed workers by sector field inductively coupled plasma mass spectrometry. Talanta, 2013, vol. 116, pp. 764-769.

Rodushkin I., Ödman F., Olofsson R., Axelsson M. D. Determination of 60 elements in whole blood by sector-field inductively coupled plasma mass spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 2000, vol. 15, pp. 937-944.

Griesel S., Kakuschke A., Siebert U., Prange A. Trace element concentrations in blood of harbor seals (Phoca vitulina) from the Wadden Sea. Sci. Total Environ., 2008, vol. 392, pp. 313-323.

Alimonti A., Petrucci F., Santucci B., Cristaudo A., Caroli S. Determination of chromium and nickel in human blood by means of inductively coupled plasma mass spectrometry. Anal. Chim. Acta, 1995, vol. 306, pp. 35-41.

Bocca B., Madeddu R., Asara Y., Tolu P., Marchal J. A., Forte G. Assessment of reference ranges for blood Cu, Mn, Se and Zn in a selected Italian population. J. Trace Elem. Med. Biol., 2011, vol. 25, pp. 19-26.

Gulsona B., Mizon K., Taylor A., Korsch M., Stauber J., Davis J. M., Louie H., Wu M., Antin L. Longitudinal monitoring of selected elements in blood of healthy young children. J. Trace Elem. Med. Biol., 2008, vol. 22, pp. 206-214.

Bocca B., Forte G., Petrucci F., Senofonte O., Violante N., Alimonti A. Development of methods for the quantification of essential and toxic elements in human biomonitoring. Ann Ist Super Sanitа, 2005, vol. 41, pp. 165-170.

Krachler M., Irgolic K. J. The potential of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for the simultaneous determination of trace elements in whole blood, plasma and serum. J. Trace Elem. Med. Biol., 1999, vol. 13, pp. 157-169.

Rambouskova J., Krskova A., Slavikova M., Cejchanova M., Wranova K., Prochazka B., Cerna M. Trace elements in the blood of institutionalized elderly in the Czech Republic. Arch. Gerontol. Geriatr., 2013, vol. 56, pp. 389-394.

D’Ilio S., Violante N., Di Gregorio M., Senofonte O., Petrucci F. Simultaneous quantification of 17 trace elements in blood by dynamic reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometry (DRC-ICP-MS) equipped with a high-efficiency sample introduction system. Anal. Chim. Acta, 2006, vol. 579, pp. 202-208.

Forrer R., Wenker Ch., Gautschi K., Lutz H. Concentration of 17 trace elements in serum and whole blood of plains viscachas (Lagostomus maximus) by ICP-MS, their reference ranges, and their relation to cataract. Biol. Trace Elem. Res., 2001, vol. 81, pp. 47-62.

Rodushkin I., Ödman F., Branth S. Multielement analysis of whole blood by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry. Fresenius J. Anal. Chem., 1999, vol. 364, pp. 338-346.

Memon A., Kazi T. G., Afridi H. I., Jamali M. K., Arain M. B., Jalbani N., Syed N. Evaluation of zinc status in whole blood and scalp hair of female cancer patients. Clin. Chim. Acta, 2007, vol. 379, pp. 66-70.

Stavros H. W., Bonde R. K., Fair P. A. Concentrations of trace elements in blood and skin of Florida manatees. Mar. Pollut. Bull., 2008, vol. 56, pp. 1221-1225.

Millos J., Costas-Rodriguez M., Lavilla I., Bendicho C. Concentration and reference interval of trace elements in human hair from students living in Palermo, Sicily (Italy). Environ. Toxicol. Phar., 2011, vol. 32, pp. 27-34.

Krachler M., Radner H., Irgolic K. J. Microwave digestion methods for the determination of trace elements in brain and liver samples by inductively coupled plasma mass spectrometry. Fresenius J. Anal. Chem., 1996, vol. 355, pp. 120-128.

Dongarra G., Lombardo M., Tamburo E., Varrica D., Cibella F., Cuttitta G. Concentration and reference interval of trace elements in human hair from students living in Palermo, Sicily (Italy). Environ. Toxicol. Phar., 2011, vol. 32, pp. 27-34.

Puchyr R. F., Bass D. A., Gajewski R., Calvin M., Marquardt W., Urek K., Druyan M. E., Quig D. Preparation of hair for measurement of elements by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). Biol. Trace Elem. Res., 1998, vol. 62, pp. 167-182.

Engström E., Stenberg A., Senioukh S., Edelbro R., Baxter D. C., Rodushkin I. Multi-elemental characterization of soft biological tissues by inductively coupled plasma–sector field mass spectrometry. Anal. Chim. Acta, 2004, vol. 521, pp. 123-135.

Gellein K., Lierhagen S., Brevik P. S, Teigen M., Kaur P., Singh T., Flaten, T. Syversen T. P. Trace element profiles in single strands of human hair determined by HR-ICP-MS. Biol. Trace Elem. Res., 2008, vol. 123, pp. 250-260.

Rodushkin I., Ruth T., Klockare D. Non-spectral interferences caused by a saline water matrix in quadrupole and high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 1998, vol. 13, pp. 159-166.

Chutipongtanate S., Thongboonkerd V. Systematic comparisons of artificial urine formulas for in vitro cellular study. Anal. Biochem., 2010, vol. 402, pp. 110-112.

May T.W., Wiedmeyer R.H. A table of polyatomic interferences in ICP-MS. Atomic Spectroscopy, 1998, vol. 19, pp. 150-155.

Awad S., Allison S. P., Lobo D. N. The history of 0.9% saline. Clin. Nutr., 2008, vol. 27, pp. 179-188.

Stewart I. I., Olesik J. W. Steady state acid effects in ICP-MS. J. Anal. At. Spectrom., 1998, vol. 13, pp. 1313-1320.

Todoli J-L., Mermet J-M. Acid interferences in atomic spectrometry: analyte signal effects and subsequent reduction. Spectrochim. Acta B, 1999, vol. 54, pp. 895-929.

Tangen A., Lund W. A multivariate study of the acid effect and the selection of internal standards for inductively coupled plasma mass spectrometry. Spectrochim. Acta. Part B, 1999, vol. 54, pp. 1831-1838.

Lide D. R., Raton B. CRC handbook of chemistry and physics, 89th edition. UK, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2008. 2736 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.