很多原因給測定生物體液當中的微 量元素帶來了挑戰，例如：基體具 有復雜的性質，各種金屬元素的濃 度相差甚遠，等。在常見的待分析生物體液（尿液、血液和血清）中， 尿液尤為特別，它的功能是排出生物機體當中的廢物。因此，尿液是一種 成分極為復雜的混合物，不同的尿液樣品可能千差萬別，并會受到食物、 環境和工業接觸因素的影響。鑒于此，通常不同樣品的尿液基體和待測元 素水平相去甚遠，給分析造成了難度。

在檢測尿液中的微量金屬元素時主要需要攻克兩大難關：基體產生的多原 子離子干擾的存在和用于評估污染物接觸的某些元素的含量極低，包括砷 （As）、鎘（Cd）、汞（Hg）等。PerkinElmer NexION® 2000 ICP 質譜儀 （ICP-MS）的通用池系統具有標準（Standard）、碰撞（KED）和反應（DRC） 三種模式，并具有三個氣路，可選擇的碰撞 / 反應氣體種類也很豐富，所以 NexION 2000 能夠有效地排除干擾，準確地測定低的濃度水平。

考慮到尿液基體的復雜性，我們通常采用基體匹配法進 行校準。本文介紹了 NexION 2000 ICP-MS 可以采用水溶 液，而非基體匹配校準溶液在正常和較高的濃度水平下 準確地測定常見的待測元素。這項功能主要基于一種全 新的固態射頻發生器，它能帶來更好的等離子體耦合效 率和優異的長期穩定性。除了射頻發生器以外，NexION 2000 的三路氣體通道也具有較高的靈活性，可以有針對 性地處理各種干擾，從而獲得優的方法檢測限值（MDL）。

實驗：樣品和樣品制備

為了確定該方法的準確性，采用了三種標準物質：尿 液 中 的 微 量 元 素（UTAK® Laboratories Inc., Valencia, California, USA）、ClinChek® 尿 液 質 控 樣（Recipe Chemicals and Instruments GmbH, Munich,Germany） 和凍干尿液中的 NIST 2670a 有毒元素標樣（National Institute of Standards and Technology, Rockville,Maryland, USA）。我們分析了每一種標準物質的兩種濃度水平（正 常濃度 / 水平 1，高濃度 / 水平 2）。 尿液樣品用 0.5% HNO3（Veritas, Double Distilled, GFS ChemicalsInc., Powell, Ohio）+0.05% Triton-X（SigmaAldrich ™ , St. Louis,Missouri, USA）+2% 甲 醇（Alfa Aesar ™ , Tewksbury,Massachusetts, USA），（全部 v/v） + 0.25 mg/L 金（Au）+ 內部標準溶液稀釋 10 倍。硝酸 可使溶液中的元素保持穩定，但只能使用低濃度硝酸， 以防止蛋白質和細胞碎片沉淀 1。Triton-X 可溶解可能進 入尿液樣品的細胞。使用甲醇提高霧化效率和離子化， 同時金元素用來保持汞的穩定。后，由于所有的標樣 和待測樣品都稀釋相同的倍數，所以直接將內標添加至 稀釋液即可。

為了確定非基體匹配法的穩定性，用兩種方法制備校準 溶液：（1）在凍干的尿溶液中和（2）在水溶液中，無 任何基體匹配。對照兩條校準曲線進行分析，并比較結果

儀器條件：

所有的分析都是使用 SMARTintro ™高通量 / 高基體進樣 系統，其他 NexION 2000 ICP-MS 參數見表 1。為了提高 樣品通量，流量控制模式為高通量閥和 1mL 定量環。載 體溶液和清洗溶液與樣品稀釋液一樣，但沒有添加內標。 為了獲得檢出限，檢測方法中使用了三種模式。 表 2 為血液和血清分析中各元素的質量數和檢測模式。 在同一個方法文件中可以同時采用 3 種碰撞 / 反應氣是 NexION 2000 系統的*之處，全部待測元素的分析僅 需一次進樣，無須將其分為單獨的組合，也無需使用折 中的方法，這可有效提升儀器使用的便利性和性能。

結果和討論：由于對尿液缺乏特定的要求和標準，所以各個實驗室分 析的元素各不相同：有些分析特定的元素組合，有些則 分析單個元素。因此本文選定的元素是尿液分析中具有 代表性的元素。

如前文提到的，NexION 2000 ICP-MS 可使用 DRC、KED 或標準模式，三路碰撞 / 反應氣靈活切換，以獲得優化的分析條件。在 DRC 模式下，氨氣是消除鉻和錳中碳 基和氯基干擾的有效反應氣體，可幫助用戶獲得 ppt 級檢出限。另一方面，氧氣是消除鎘（MoO+ ）和汞（WO+ ） 中金屬氧化物干擾的有效反應氣體，還能為硒的分析 排除 m/z 78 的多種干擾。過渡金屬所受質譜干擾種類比 較多，所以碰撞模式下的氦是排除干擾的選擇。對 于沒有多原子離子干擾的重金屬元素，更適合采用標準 模式。

由于多種元素在非暴露樣品、正常水平樣品中的濃度 水平極低，所以步就是評估該方法的定量報告限 （RL），RL= 方法檢測限值（MDL）×5（業界慣用的 倍數）。確定 MDL 的方法是：分析稀釋液 7 次，用標 準偏差乘以 10（將稀釋因子考慮在內），如果置信區 間為 99%1 則乘以 3.14。表 3 列出的是尿液中待測元 素的 MDL 和 RL。在此水平下，分析的大挑戰是控 制污染 / 本底，造成污染的原因有很多，包括（但不限于） 試劑、實驗室環境和樣品制備。

為了論證分析的準確性，利用基體匹配法配制校準溶 液，對三種標樣進行了測定。表 4 至表 6 的結果顯 示了該方法的準確性，所有的回收率都在標準值的 ±20% 以內，絕大多數介于 ±10% 以內。

為了證明 NexION 2000 ICP-MS 穩定的等離子體 可以有效消除尿液基體對各元素離子化的影響， 對照了 ClinChek® 標準物質采用基體匹配法配 制校準溶液測得的結果和利用水溶液配制校準 溶液得到的結果，見圖 1。結果說明，雖然基 體匹配校準回收率接近 100%，但兩種校準方 法的回收率均介于標準值的 ±10% 以內，因此 說明 NexION 2000 系統可以在無需基體匹配標 準品的情況下分析尿液樣品，大幅減少實驗室 運行成本。

在確定了該方法的準確性以后，接下來在 10 小 時內分析了尿液樣品，以驗證儀器和方法的穩 定性。以每 10 個樣品加一個質控樣的方式，評 估信號值的漂移。圖 2 顯示的是在 10 小時內

質控樣的所有元素的回收率，均在 ±5% 以內，說明此方法 具有較高的長期穩定性，并有效克服了基體效應。

結論：本文證明 PerkinElmer NexION 2000 ICP-MS 可以 對尿液樣品進行準確、穩定的分析。無論使用基 體匹配或者水溶液校準曲線，全新*的固態射 頻發生器生成穩定的等離子體，都可以獲得穩定 的結果。得益于通用池技術和在單個方法中使用 三種碰撞 / 反應氣體技術，可以采用適合的干 擾消除方法消除干擾，確保實現優異的低濃度水 平分析功能，有效降低儀器因素對檢測結果偏差 的影響。在單次分析過程中切換三種碰撞/反應氣， 可以在不犧牲靈敏度的情況下獲得干擾消除 效果，并由此得到更好的準確性和 MDL。