一种用于测定生物样品中痕量元素的检测平台及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物材料的元素检测领域，具体涉及一种适合采用LA-ICP-MS法测定 生物样品中痕量元素的检测平台及检测方法。
【背景技术】
[0002] 电感耦合等离子体质谱技术（ICP-MS)问世至今已有25年。在二十多年的时间里， 其迅速发展成一种应用广泛且受到高度评价的分析技术。全球已有数千台ICP-MS作为常 规分析手段，装备在不同研究领域的实验室。随着仪器自身的发展与完善，其在痕量、超痕 量元素分析上显示出得天独厚的能力。
[0003] 传统分析生物样品中痕量元素的方法采用的是经典湿法消解、微波消解、或者是 高压消解罐进行消解，其原理是利用硝酸或者双氧水的强氧化性对生物样品的分子链进行 破坏，使其溶解成溶液，再进入ICP-MS进行检测。此类方法通常对样品的数量有较高的要 求，一般消解样品最少在〇.Ig左右。并且，在消解过程中也会引入不必要的杂质元素。
[0004] 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术（LA-ICP-MS)是一种固体样品直接引入技 术，其基本原理是将激光微束聚焦于样品表面使之溶蚀汽化，由载气将蚀刻下来的微粒载 入到等离子体中电离，再经质谱系统分析检测。作为一种适用于多种类型固体样品的引入 方法，与干扰少、灵敏度高的电感耦合等离子体质谱（ICP-MS)联用，开拓了质谱分析技术 的新领域。
[0005] 该LA-ICP-MS技术其具有如下优点：（1)原位、实时、快速的分析优势；灵敏度高、 空间分辨率较好的特点。（2)可分析的样品范围十分广阔，几乎所有的样品均能够被激光器 所剥蚀。（3)固体样品可以不用分解直接测定，提高进样效率。（4)可以采取不同方式的分 析，比如微区分析、整体分析或者探针分析。（5)对样品几乎没有要求。上述固体样品直接 引入技术（即固体进样法）减少了繁琐的样品制备过程，不仅省时且可减少污染的可能，避 免了溶液制备中的稀释效应，对降低检出限有利，而引入等离子体的干气溶胶使得质谱干 扰较溶液法更少。
[0006] 但是，以往LA-ICP-MS法在分析过程中多采用固体标样，或者采用溶液标样进行 校正，固体标样在制备过程中采用粉末压片，熔融烧结等工艺，而对于生物样品则没有很好 的标准制备方法。由于激光剥蚀过程中的重复性、固体样品的均匀性、固体样品本身的物理 性质和表面状态、元素的分馏效应等严重影响着分析结果的准确性和精密度。因此，如何通 过LA-ICP-MS法准确测定生物样品中痕量元素的含量，为该领域的研究热点之一。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在克服传统湿法分解手段中检测步骤繁琐、及现有LA-ICP-MS法中的标 准样品制备的问题，本发明提供了一种用于测定生物样品中痕量元素的检测平台及检测方 法，从而可快速而准确地测定生物样品中的痕量元素。
[0008] 本发明的一方面提供了一种用于测定生物样品中痕量元素的检测平台，所述检测 平台包括：将所述生物样品冷冻至固态的制冷系统；对冷冻至固态的生物样品进行激光剥 蚀的激光剥蚀系统；以及用于将激光剥蚀得到的生物样品的气溶胶载入到等离子体中电离 化、并检测所述生物样品中的痕量元素含量的电感耦合等离子体质谱系统。
[0009] 本发明提供的检测平台，能够有效地将生物样品快速冷冻至固态，得到适合在 LA-ICP-MS法中使用的固体标样，而且在检测过程中没有引入任何化学试剂，环保高效，有 利于后续检测工序的开展。本发明的检测平台结构简单，使用方便，制冷迅速，可快速测定 生物样品中痕量元素的含量。
[0010] 在本发明中，所述制冷系统包括：存放生物样品用的样品槽；在顶部具有开口且 容纳至少一个所述样品槽的壳体；能够封住所述开口且允许所述激光剥蚀系统发出的激光 穿透的盖体；用于冷冻生物样品并进行保温的制冷单元；以及用于测量所述生物样品的温 度的测温单元。
[0011] 本发明提供的壳体可以同时容纳多个样品槽，可以同时经由制冷单元将多个样品 进行冷冻并保温，有利于后续样品检测、校准步骤的迅速开展，提高了检测的速度。通过盖 体可与壳体完全密封，形成密闭空腔，并且激光剥蚀系统发出的激光可穿透盖体，对容纳于 壳体中的冷冻至固态的生物样品进行激光剥蚀，从而得到后续以LA-ICP-MS法进行检测的 气溶胶。并且，通过设置测温单元可有利于控制制冷单元以对冷冻后的生物样品进行保温。
[0012] 在本发明中，所述制冷单元具备用于向所述壳体内提供制冷介质以冷冻生物样品 的制冷管路和根据所述测温单元检测到的温度控制所述制冷管路中的制冷介质的流速的 流量控制构件。
[0013] 本发明中使用向壳体内提供制冷介质以冷冻生物样品的制冷管路和根据上述测 温单元检测到的温度控制制冷管路中的制冷介质的流速的流量控制构件，以便有效地冷冻 生物样品并进行保温。优选地，制冷介质可以是氮气，从而可以更快速地制冷。
[0014] 在本发明中，所述制冷管路包括分别设于所述壳体的侧壁上的制冷介质入口部和 制冷介质出口部、以及连接于所述制冷介质入口部和制冷介质出口部之间并设置于所述壳 体内的用于载置所述样品槽的管体；且所述流量控制构件设于所述制冷介质入口部。
[0015] 根据本发明，从制冷介质入口部流入的作为制冷源的制冷介质流经设于壳体内的 管体后从制冷介质出口部流出。从而可通过在管体内流通的制冷介质有效地对载置于该管 体上的样品槽中的生物样品进行冷冻。并且，通过设置于制冷介质入口部的流量控制构件 可有效地基于上述测温单元测得的温度对流入壳体内的制冷介质的流速进行控制，以有利 于对冷冻后的生物样品进行保温。优选地，上述管体可以形成为M型，从而可以更均匀地制 冷。
[0016] 在本发明中，所述测温单元包括与所述样品槽相连的测温仪。
[0017] 根据本发明，可通过与样品槽相连的测温仪有效地检测样品槽中的生物样品的温 度，有利于实现保温功能。优选地，该测温仪可以是与样品槽相连的测温电阻。
[0018] 在本发明中，所述电感耦合等离子体质谱系统具备用于对所述壳体内的生物样品 提供载气的载气管路以及与所述载气管路相连的电感耦合等离子体质谱仪。
[0019] 根据本发明，通过载气管路可向壳体内的生物样品提供载气，以使激光剥蚀得到 的生物样品的气溶胶由载气载入到等离子体中电离化，以进行后续检测。
[0020] 在本发明中，所述载气管路包括分别设于所述壳体的侧壁上的载气入口部和载气 出口部，所述载气入口部与载气供给源相连，且所述载气出口部与所述电感耦合等离子体 质谱仪相连。
[0021] 本发明中，载气管路包括分别设于壳体的侧壁上的载气入口部和载气出口部，所 载气入口部与载气供给源相连以向壳体内提供载气，载气出口部与电感耦合等离子体质谱 仪相连以向后者提供由载气载入的生物样品的气溶胶。即、在激光剥蚀完毕后，向壳体内通 入载气，由载气将剥蚀得到的气溶胶带入电感耦合等离子体质谱仪，以进行后续检测。进一 步简化了检测方法，确保检测结果的准确性。优选地，该载气例如可以是氦气、氩气之类的 惰性气体。更优选地，该载气可以是氦气和氩气的混合气体。
[0022] 本发明还提供了一种使用上述检测平台的