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_3

文档序号:9470188阅读:来源:国知局
基于上述测温单元测得的温度对流入壳体2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,如图3所示,上 述管体10可以形成为M型,从而可以更均匀地制冷。但该管体10的形状不限于此,只要能 对载置于其上的生物材料进行冷冻并保温即可。且在该制冷管路和壳体2的缝隙中可适量 填充保温材料,以保证低温恒定。
[0040] 上述制冷单元主要原理是利用液氮的快速制冷的能力,将样品和标准溶液快速冷 冻并在所需的温度,例如-25°C保持恒定状态。因此为解决制冷和保温的问题可以采取任何 合适的方法。
[0041] 在所述制冷系统上应能一次性放置4到6个样品槽6。样品槽6和制冷单元直接 接触,通过在氮气输入管4处接入的流量控制阀5控制液氮流速保证样品槽6的温度恒定 于-25°C。在所述样品槽6的一端放置测温电阻8,进行温度监测。即、本发明以氮气作为 制冷源,以流量控制阀5控制氮气流速,以测温电阻8监控温度变化,使其保持在-25°C范 围。
[0042] 参照图2,上述测温单元可包括与样品槽6相连的测温仪8。在本实施形态中,该 测温仪8例如可以是与样品槽6相连的测温电阻。
[0043] 另外,本发明中,上述电感耦合等离子体质谱系统具备用于对壳体2内的生物样 品提供载气的载气管路以及与该载气管路相连的电感耦合等离子体质谱仪。该电感耦合等 离子体质谱仪例如可以是现有技术中常用的电感耦合等离子体质谱仪,在此省略其结构的 详细描述。通过载气管路可向壳体2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。
[0044] 如图1所示,上述载气管路包括分别设于壳体2的侧壁上的载气入口部3和载气 出口部3 ',载气入口部3与图示省略的载气供给源相连以向壳体2内提供载气,且载气出口 部3'与图示省略的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材料的 气溶胶,以进行后续检测。
[0045] 在上述载气管路中充入的气体包括载气和/或保护气体,冲入气体的主要作用是 隔绝水分、空气和灰尘等干扰因素,防止样品在低温情况下挥发水分,并且利用载气把剥蚀 的微粒带入等离子体。
[0046] 本发明还提供了一种使用上述检测平台的检测方法,包括: (1) 将经由制冷系统冷冻至固态的生物样品和标准溶液,通过激光剥蚀系统进行激光 剥蚀处理,分别形成生物样品和标准溶液的气溶胶; (2) 通过电感耦合等离子体质谱系统将步骤(1)中获得的所述气溶胶载入到等离子体 中电离后进行检测,直接得到所述生物样品和标准溶液的离子强度值,根据所述标准溶液 的离子强度值得到所述标准溶液的关于离子强度值-浓度的校准曲线,并根据从所述校准 曲线得到的关系式用所述生物样品的离子强度值换算得到所述生物样品中的痕量元素的 含量。
[0047] 根据本发明,在制冷源的制冷作用下将生物样品以及标准溶液快速凝结成固态, 从而对样品进行快速准确的定量分析。制冷系统结构简单,使用方便,制冷迅速,且低温保 持恒定。而且放置多片样品槽6能够在同一时间内分析多组样品和标准溶液。在统一的低 温状态下同时分析标样和样品,确保数据的稳定性、提高数据的准确性。此方法解决了传 统消解法分析生物样品中操作步骤繁琐的问题,并且不引入任何化学试剂,更为环保高效, 而且解决了样品制备时的试剂空白过高的问题,提高了检测灵敏度。此方法也解决了以往 LA-ICP-MS分析中难以制备固体标样的问题,相比传统的LA固体标样制备,溶液标样制备 更为简单、快速、准确。标样的均匀性也得到了最大程度的保证。而且在壳体2中可以充入 各种载气,减少多原子粒子的干扰。
[0048] 并且,在上述步骤(1)中,所述激光剥蚀系统采用线扫描剥蚀模式,且所述激光剥 蚀系统发出的激光的波长为213mm,脉冲频率为20Hz,剥蚀孔径为15~200iim,剥蚀时间为 15~200秒。由于生物材料属于有机类材料,质地比较软而且富含水分,因此选择激光参数 的时候需要适当减小激光的能量,加大光斑。尽可能地使激光的照射面大,照射深度浅,而 且不能穿透生物材料。因此,通过上述激光剥蚀系统的参数的选择,可以有效地对生物材料 进行激光剥蚀。
[0049] 另外,在上述步骤(2)中,所述电感耦合等离子体质谱系统以跳峰的时间分辨模 式采集数据,且在所述电感耦合等离子体质谱系统中,RF功率为lOOOw,采样深度为9mm,工 作气体为氩气,等离子体气流量为15.OL/分钟,载气流量为I. 4L/分钟,数据采集时间为 120秒,积分时间为60秒。通过上述电感耦合等离子体质谱系统的参数的选择,可以有效地 对经过激光剥蚀而得到的生物材料的气溶胶进行检测。
[0050] 具体地,本发明可采用LA-ICP-MS法测定生物样品中的痕量元素,包括如下步骤: a) 取合适大小的生物样品直接放置于样品槽6的凹槽7中; b) 吸取一定量的标准溶液,置于另一片样品槽6中,可根据需要增加多片样品槽6,用 来置放不同的生物样品或者标准溶液;并接上测温电阻或测温仪8,必要时可连接多个测 温电阻或测温仪8 ; c) 将这些样品槽6置于制冷单元的不锈钢管10之上。将盖体1盖上并密封,并在载气 管路中充入氦气; d) 打开流量控制阀5,快速冲入氮气,观察测温仪8的温度显示,在接近-25°C时,减少 氮气压力,并使其保持在-25°C左右; e) 打开激光剥蚀系统以线扫描剥蚀模式,ICP-MS以跳峰的时间分辨模式采集数据。以 冰冻标准溶液制作校准曲线,得到校准曲线的关系式。以同样的方法对生物样品进行检测 根据建立的关系式和生物样品的离子强度,即可计算得到生物样本中痕量元素的含量。
[0051] 在该步骤e)中,具体地,经激光剥蚀得到的生物样品和标准溶液的气溶胶载入到 等离子体中电离后进行检测,直接得到生物样品和标准溶液的离子强度值,根据标准溶液 的离子强度值得到标准溶液的关于离子强度值-浓度的校准曲线,并根据从校准曲线得到 的关系式用生物样品的离子强度值换算得到生物样品中的痕量元素的含量。
[0052] 且上述离子强度值例如可通过四极杆分离离子,光电倍增检测器检测得到,简单 来说就是用高速电子来撞击气态分子或原子,将电离后的正离子加速导入质量分析器中, 然后按质荷比(m/z)的大小顺序进行收集和记录。
[0053] 本发明的上述检测方法可在不消解样本的情况下测定生物样本的微量元素,且测 试结果与微波消解-电感耦合等离子体质谱法得到的结果具有误差范围内的一致性,具有 合理可行性。
[0054] 以下结合图1至图3通过具体实施例更详细地说明本发明。
[0055] 实施例1 本实施例给出了一种激光剥蚀用制冷系统。如图1所示采用suS304不锈钢材料制作 一个上部开口的盒子作为壳体2,在壳体2的侧面上部打两个小孔,穿入不锈钢导管3、3'并 将导管3、3'与壳体2焊接牢固,保证密封。其中,导管3连接图示省略的减压阀和氦气钢 瓶,以充入载气和/或保护气体,而导管3'与图示省略的电感耦合等离子体质谱仪连接。
[0056] 在壳体2的侧面底部打两个孔。将空心不锈钢管10,通过热加工使其弯曲形成M 状,如图3所示,并保证一面平整无翘起。将该M型不锈钢管10平整面向上放入壳体2内 部,将不锈钢管10的两
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