I  概述

在臨床診斷、營養(yǎng)評估和生命科學(xué)研究中，準(zhǔn)確測定人體血清中的鈣（Ca）、鐵（Fe）、硒（Se）等關(guān)鍵元素至關(guān)重要。數(shù)十年來，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）一直是進(jìn)行此類痕量元素分析的方法。然而，傳統(tǒng)ICP-MS在實(shí)際應(yīng)用中存在一項(xiàng)長期挑戰(zhàn)，限制了其在部分關(guān)鍵元素檢測中的準(zhǔn)確性。

近期，You等人發(fā)表于《Analytical and Bioanalytical Chemistry》的一項(xiàng)前沿研究，為我們帶來了突破性的解決方案——氮?dú)怆姼旭詈系入x子體質(zhì)譜（MICAP-MS）。該研究通過一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)評估并證實(shí)了MICAP-MS在復(fù)雜血清樣本分析中的性能。

II 傳統(tǒng)ICP-MS的局限：氬氣帶來的干擾問題

傳統(tǒng)ICP-MS的核心限制源于其使用氬氣（Ar）作為等離子體氣源。氬氣在電離過程中會形成多原子離子，對Ca、Fe、Se等元素的測量造成嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致其豐度最高的同位素——如??Ca、??Fe和??Se——在常規(guī)氬氣ICP-MS中無法被直接用于檢測，嚴(yán)重制約了方法的靈敏度和準(zhǔn)確性。

盡管已有碰撞池、冷等離子體等技術(shù)用于緩解這些問題，但這些方法通常增加操作復(fù)雜性，且未能從根本上解決干擾。

III 系統(tǒng)性的方法驗(yàn)證：從基質(zhì)耐受性到高精度定量

本研究采用層層遞進(jìn)的策略，全面驗(yàn)證了MICAP-MS的分析能力：

1.   基體耐受性考察與標(biāo)準(zhǔn)曲線法（基體匹配）

研究首先考察了MICAP-MS對血清中高濃度鈉（Na）的耐受性，并采用了基體匹配（在標(biāo)準(zhǔn)品中加入50 mg/L NaCl） 的標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量。結(jié)果顯示，在高Na濃度下（如2 g/L）會出現(xiàn)信號抑制，但在血清典型濃度（~50 mg/L）下影響可控。然而，標(biāo)準(zhǔn)曲線法的結(jié)果雖對多數(shù)元素有效，卻仍不夠理想，特別是Se、As、Zn因樣品中有機(jī)碳?xì)埩魧?dǎo)致的信號增強(qiáng)而顯著高估，這引出了對更精準(zhǔn)方法的需求。

2.   高Na基體對同位素比值影響的關(guān)鍵驗(yàn)證

為推行高準(zhǔn)確度的同位素稀釋法（ID），必須確認(rèn)復(fù)雜基體不干擾同位素比值的測量。研究發(fā)現(xiàn)，即使在高達(dá)2 g/L的Na濃度下，??Fe/??Fe和?²Se/??Se的同位素比值也未發(fā)生顯著變化。這一關(guān)鍵結(jié)論證明了在高Na血清基體中進(jìn)行ID分析的可行性，為后續(xù)精準(zhǔn)定量鋪平了道路。

3.   同位素稀釋法（ID）實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定量

基于前述基礎(chǔ)，研究最終采用同位素稀釋法（ID）進(jìn)行最終定量。該方法有效校正了基體效應(yīng)，使得Ca、Fe、Se的測定結(jié)果與多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的認(rèn)證值吻合，充分展現(xiàn)了MICAP-MS與ID法聯(lián)用在復(fù)雜樣本分析中的準(zhǔn)確度。

IV MICAP-MS的突破：以氮?dú)馊〈鷼鍤猓⒖苫诂F(xiàn)有設(shè)備升級

MICAP-MS技術(shù)的核心創(chuàng)新，在于使用氮?dú)猓?/span>N?）替代氬氣作為等離子體氣源，這一變革帶來以下關(guān)鍵優(yōu)勢：

1. 避免Ar相關(guān)干擾，啟用高豐度核素

由于等離子體中不再含有大量氬，??Ar?、??Ar¹?O?、??Ar??等干擾離子也隨之消失。這使得研究人員能夠直接使用??Ca、??Fe和??Se這些豐度最高的同位素進(jìn)行高精度同位素稀釋分析（ID），這是傳統(tǒng)Ar-ICP-MS無法實(shí)現(xiàn)的，顯著提升了檢測靈敏度。

2.   顯著的升級便利性

本研究基于PlasmaQuant MS Elite ICP-MS進(jìn)行改裝，證實(shí)了MICAP等離子體源可直接對現(xiàn)有商用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行改裝升級。這意味著實(shí)驗(yàn)室無需購置整臺新設(shè)備，即可以較低成本、在不更換核心質(zhì)譜部件的情況下，將傳統(tǒng)Ar-ICP-MS升級為性能更優(yōu)異的MICAP-MS，極大地提升了該技術(shù)的普及可行性與投資回報(bào)率。

3.   RADOM等離子體發(fā)生器

RADOM 開發(fā)的高性能等離子體發(fā)生器，可以將空氣、N?、CO?、H?、水蒸氣等氣體加熱至等離子體狀態(tài)，溫度超過5500℃，能夠?yàn)榭蒲袑?shí)驗(yàn)室提供緊湊、易用、可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的等離子體解決方案，滿足等離子體與材料科學(xué)研究的迫切需求。廣泛應(yīng)用于材料加工、表面活化改性、滅菌、氣化、NOx可控合成、等離子體刻蝕、鍍膜與噴涂等領(lǐng)域。

可用于替代 ICP-MS 的常規(guī)氬氣等離子體源，非常適合基于TOF、激光剝蝕及經(jīng)典四極桿等研究探索的質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室，目前在全球科研機(jī)構(gòu)已有十多個成功改裝案例，涉及多家 ICP-MS 主流品牌。

■ 模塊化設(shè)計(jì)，適應(yīng)多種 ICP-MS 采樣器接口；

■ 視質(zhì)譜類型及應(yīng)用方向提供靈活的定制化服務(wù)；

■ 高度穩(wěn)定的等離子體，激發(fā)源使用壽命長；

■ 無氬環(huán)境，能夠?qū)衔镞M(jìn)行光譜分析；

■ 減少氬相關(guān)的多原子離子干擾，改善檢測結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

You, Z., Winckelmann, A., Vogl, J. et al. Determination of calcium, iron, and selenium in human serum by isotope dilution analysis using nitrogen microwave inductively coupled atmospheric pressure plasma mass spectrometry (MICAP-MS). Anal Bioanal Chem 416, 3117–3125 (2024). doi.org/10.1007/s00216-024-05274-0

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