电感耦合等离子体质谱法检测透析用水中化学污染物

2022-07-18许朝生黄敏菊徐苏华

医疗装备 2022年13期

许朝生，黄敏菊，徐苏华

1 广东省医疗器械质量监督检验所（广东广州 510663）；2 国家药品监督管理局体外循环器械重点实验室（广东广州 510663）；3 广州市生物医用血液净化材料研究与开发重点实验室（广东广州 510663）

血液透析是治疗肾功能衰竭及尿毒症最常用的方法之一。与一般口服摄入水相比（约14 L/个月），患者在血液透析治疗中会间接接触到大量的透析液（超过300 L/个月）[1]。在血液透析治疗中，血液和透析液通过透析器内部的透析膜进行溶质交换，透析液中的化学污染物可以直接进入人体，即使是较低浓度的化学污染物，长期累积也会引起慢性中毒，威胁到患者的生命安全[2]。临床血液透析治疗中使用的透析液由透析浓缩物及大量透析用水配制而成，因此，严格管控血液透析用水质量是保证血液透析安全有效的关键前提。

行业标准YY 0572-2015《血液透析及相关治疗用水》（ISO 13959：2009）[3]中对透析用水中一系列有毒化学物和透析溶液电解质的最大允许量作出了规定，并列出了各种污染物的推荐分析方法。然而实际检测时会发现，标准中推荐的很多方法的检出限难以达到标准的浓度限量要求，分析准确度、灵敏度有较大提升空间；而且标准中不同污染物采用不同分析方法，导致检测效率低下，操作起来也不够便捷[4]。现行版本的血液透析及相关治疗用水国际标准ISO 23500-3：2019[5]中已经更新了该部分内容，并推荐对血液透析用水中铝、铜、铅、锌、钙、镁、钾、钠、锑、砷、钡、铍、镉、铬、硒、银、铊共17种化学污染物采用电感耦合等离子体质谱（inductively-coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法进行测试。本研究旨在考察采用ICPMS法同时测试透析用水中多种化学污染物的可行性及其测试效果。

1 材料与方法

1.1 主要设备及试剂

主要设备：NexION 300Q ICP-MS 仪（美国珀金埃尔默股份有限公司）。

主要试剂：10 μg/ml 铝、锑、砷、钡、铍、镉、钙、铬、钴、铜、铁、铅、镁、锰、镍、钾、硒、银、钠、铊、钒、锌多元素混合标准溶液（AccuStandard）；1 μg/L 铍、铈、铁、铟、锂、镁、铅、铀NexION标准调谐液（美国珀金埃尔默股份有限公司）；10 μg/ml 铋、锗、铟、锂、钪、铽、钇内标混合液（美国珀金埃尔默股份有限公司）；65%分析级硝酸（德国默克）。

1.2 ICP-MS 仪工作条件

雾化器气流量0.90 L/min；辅助气流量1.20 L/min；等离子体气流量16.00 L/min；ICP 射频功率1 000 W；检测器模拟级电压-1 650 V；检测器脉冲级电压800 V；扫描方式为跳峰；重复采集次数3次；进样泵转速24 r/min。

1.3 试验方法

测试前先使用标准调谐液优化仪器工作条件，优化后仪器各项参数均达到使用要求，其中，铍强度值6 644＞3 000；镁强度值106 675＞20 000；铟强度值141 343＞50 000；铀强度值56 476＞40 000；背景值1.53＜5；氧化物产率0.019＜0.025；双电荷离子产率0.025＜0.03。

将多元素混合标准溶液逐级稀释成一系列混合标准溶液，其中钠、钾、钙、镁分别为10、100、1 000、5 000、10 000 μg/L；铜、锌、钡、硒、铬、铝分别为1、5、10、100、500 μg/L；锑、砷、银、铅、铊、镉、铍分别为0.1、1、5、10、50 μg/L。

将内标混合液稀释至10 μg/L 作为内标溶液，根据不同待测元素的原子质量选择合适的内标元素，在进样泵和雾化器之间连接一个三通接头，测试时在线加入内标溶液，通过ICP-MS 测定各元素的质谱强度值。

2 结果与讨论

2.1 线性方程与检出限

以各元素的质量浓度为横坐标、测得的信号强度与内标元素信号强度比值为纵坐标，绘制标准曲线。17种化学污染物的标准曲线斜率、截距、相关系数r、检出限见表1。各元素标准曲线线性均良好，相关系数r均大于0.9991，检出限均低于YY 0572-2015中规定的化学污染物最大允许浓度。

表1 17种化学污染物的标准曲线及检出限

2.2 与传统检测方法比较

在YY 0572-2015中，有17种化学污染物推荐使用原子吸收光谱法进行分析。然而，原子吸收光谱法操作较为复杂，且只能用于某种单一元素的测定，在测定多种不同的化学污染物时，需要进行烦琐的更换环节，导致检测工作量增加[6]，且透析用水检测中待测元素较多，使得这一缺点更为显著。而ICP-MS 较原子吸收光谱法有着多元素同时检测的优势[7-8]，节省了很多溶液配制的步骤，操作起来更加方便快速，应用于透析用水检测中能够节省大量人力物力；同时，ICP-MS 的灵敏度较原子吸收光谱法和分光光度法高，是应用最为广泛的痕量元素检测手段之一，特别是对于钡、铍等高温元素的测定，本研究结果显示，有11种污染物的检出限均低于1 μg/L，体现出ICP-MS 高灵敏度的特点，且透析用水中化学污染物含量较低，一般为痕量级，采用ICP-MS 检测化学污染物更加精确可靠[9]；此外，原子吸收光谱法线性范围较ICP-MS窄，检测时需要根据不同元素的线性范围配制标准溶液，而当样品浓度超过线性范围时，还需要对样品进行稀释，以镉为例，采用石墨炉原子吸收光谱法检测时，镉线性范围为0～2.0 μg/L时线性良好[10]，而ICP-MS 在0～50.0 μg/L 范围内线性相关系数r达到了0.99999，线性范围较石墨炉原子吸收光谱法扩大了25倍，操作起来更加方便，还能避免溶液稀释造成的误差。