透析液中钙镁离子含量的测定方法改进

2022-08-12赵彦远刘文武

现代信息科技 2022年8期

赵彦远，刘文武

（广州金至检测技术有限公司，广东广州 510330）

0 引言

透析液是血液透析治疗必用的基本耗材，其主要成分有钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、氯离子、醋酸根离子、葡糖糖等。透析液中钙离子的常见浓度为1.25 mmol/L、1.5 mmol/L及1.75 mmol/L；透析病人常有高镁血症，透析液的镁浓度一般略低于正常血浆镁浓度，透析液中镁离子的常见浓度为0.5 mmol/L。标准YY 0572-2015 血液透析及相关治疗用水中规定了透析液中电解质钙离子的最大允许值为2 mg/L（0.05 mmol/L），镁离子的最大允许值为4 mg/L（0.15 mmol/L）。其中，钙离子在心肌收缩和血管平滑肌收缩中起重要作用，而且参与了交感神经释放儿茶酚胺。人体内血清钙离子能够改变血管张力和调节心肌收缩而影响血压，因此，改变血清钙离子水平可能影响到血透患者的血压。而且通过钙离子单因素相关分析显示，血清总钙含量的变化与平均血压变化呈正相关，这就进一步提示，通过改变透析液钙离子浓度而影响血清钙离子水平可能影响患者的血压。镁是人体中的宏量元素，在细胞和体液中主要以离子形式存在。镁离子是300多种酶的辅助因子，因而它对维持机体正常生命活动起着非常重要的作用。所以，能够准确测定透析液中钙镁离子的含量，对透析治疗的患者来说非常重要。目前国际医药行业标准YY0598-2015 血液透析及相关治疗用浓缩物规定了钙镁离子的测定方法，钙镁离子都采用离子色谱法、EDTA滴定法和原子吸收分光光度法进行准确测定，其中离子色谱法为仲裁法。

然而，上面这些方法都存在一定的局限性，如EDTA滴定法在滴定透析液中钙镁离子时，钙镁离子都可以与EDTA发生络合反应，滴定终点不灵敏，从而产生相互干扰，影响测定，并且操作复杂；离子色谱法测定钙镁离子的成本高，需要配置一套阳离子检测配件，并且对检测中用的水和其他消耗品的要求较高，过程污染也会导致结果不准确；而原子吸收分光光度法，由于透析液中含有大量的共存钾钠离子，钾钠离子本身会发生焰色反应，以及本身容易被阴离子包裹，导致测定结果产生偏差而不能准确测定，准确度低。本文提供了一种新的前处理方法，利用钙镁离子与硬质酸钠反应生成硬脂酸钙和硬脂酸镁沉淀，把钙镁离子从透析液基质中分离出来，从而有效减少共存离子对钙镁离子的影响，操作简单，检测成本低，准确度高。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试透析液

医院送检透析液样品，执行YY 0598-2015血液透析及相关治疗用浓缩物标准；

1.1.2 试剂

（1）硬质酸钠：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；

（2）硝酸：分析级（65%），默克；

（3）氯化镧：分析纯，含量≥ 99%，山东西亚化学股份有限公司；

（4）氯化钙（CaCl，无水）：分析纯，广州化学试剂厂；

（5）氯化镁（MgCl.6HO）：分析纯，广州化学试剂厂；

（6）钙标准溶液，1 000 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心；

（7）镁标准溶液，1 000 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心；

（8）实验室用水，GB/T 6682—2008分析实验室用水规格和试验方法，一级水。

1.1.3 仪器设备

（1）可调式电热板，型号：ML-2-4，天津天泰仪器有限公司；

（2）电感耦合等离子体发射光谱仪，型号：5110 ICPOES，安捷伦科技；

（3）锥形瓶，150 mL若干；

（4）高速冷冻离心机，型号：JW-3024HR，安徽嘉文仪器装备有限公司；

（5）超声波仪，型号：SB25-12DTD，宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 方法原理

利用硬脂酸钠易溶于热水的特点，称取适量的硬质酸钠固体粉末（1.1.2中（1）），溶解在80 ℃±15 ℃温度的热水中，溶解后让硬脂酸钠水溶液的温度保持在80 ℃±15 ℃。取适量的透析液于合适的烧杯中，将透析液稀释合适的倍数后，稀释溶液加热至沸腾，滴加适量的硬质酸钠溶液（80℃±15 ℃）让其与之反应，立即生成不容易水的硬脂酸钙和硬脂酸镁白色沉淀，让其反应完全后转移至离心管中，保持离心管中的反应液温度在80 ℃以上，用高速离心机（转速9 000 r/min ~ 10 000 r/min）对反应后的溶液进行离心，得到硬质酸钙和硬脂酸镁白色沉淀，用浓硝酸在电热板上消解硬脂酸钙和硬脂酸镁白色沉淀，使其消解完全后定容，得到样品溶液，用电感耦合等离子体发射光谱仪测定样品溶液中钙镁的含量。

硬脂酸钠与钙、镁离子反应生产沉淀的原理如下：

1.3 方法

1.3.1 前处理方法

1.3.1.1 硬脂酸钠溶液（20 g/L）

准确称取1 g硬脂酸钠（1.1.2中（1））固体粉末，溶于40 mL（80 ℃±15 ℃）的去离子水中，用玻璃棒充分搅拌，让其完全溶解，形成无色透明的热溶液，定量转移至50 mL容量瓶中，用（80 ℃±15 ℃）的去离子水定容至刻度，现配现用，使用之前保持此溶液的温度在（80 ℃±15 ℃）范围内。

1.3.1.2 氯化镧溶液（100 g/L）

称取10 g氯化镧（1.1.2中（3））溶解在约80 mL的去离子水中，转移至100 mL的容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀得到100 g/L的氯化镧溶液。

1.3.1.3 钙储备溶液（1 000 mg/L）

精确称取干燥后的无水氯化钙固体（1.1.2中（4））0.276 92 g置于装有50 mL一级水的烧杯中，让其完全溶解，定量转移至100 mL的容量瓶中，定容至刻度，摇匀。

1.3.1.4 镁储备溶液（1 000 mg/L）

将六水合氯化镁（1.1.2中（5））干燥后，精确称取0.391 73 g置于装有50 mL一级水的烧杯中，让其完全溶解，定量转移至100 mL的容量瓶中，定容至刻度，摇匀。

1.3.1.5 钙镁混合溶液（钙100 mg/L，镁10 mg/L）

准确移取钙储备溶液（1.3.1.3）10 mL于100 mL容量瓶中，再向此容量瓶中准确移入镁储备溶液（1.3.1.4）1 mL，用一级水定容至刻度，摇匀备用。

1.3.1.6 硬脂酸钠溶液（2 g/L）

移取硬脂酸钠溶液（1.3.1.1）1 mL，置于10 mL玻璃管中，加入9 mL一级水摇匀，置于沸水浴中加热至90 ℃以上，并保持。

1.3.1.7 透析液样品的处理

取4个100 mL干净的烧杯，编号为（1）、（2）、（3）、（4），准确移取5 mL透析液样品（1.1.1）加到（3）（4）号烧杯中，再向这4个烧杯中各加入20 mL一级水后，置于电热板上加热，直至溶液沸腾，保持溶液沸腾的条件下滴加硬质酸钠溶液（1.3.1.6），4个烧杯中各滴加10 mL 2 g/L硬质酸钠溶液，将反应后溶液转移至50 mL离心管中，置于沸水浴中超声15 min后，使溶液温度保持在90 ℃以上，立即用高速离心机（转速9 000 r/min）进行离心，离心5 min后倾倒上清液，收集白色沉淀于50 mL烧杯中，加入5 mL浓硝酸，置于电热板上进行消解，待烧杯中溶液近干，再次加入5 mL浓硝酸，进行消解，可根据消解情况补加浓硝酸，直至沉淀完全消解，加入少量的一级水，继续加热至烧杯中剩余1～2 mL溶液为止，取下冷却至室温，定量转移至50毫升容量瓶中，加入2.5 mL氯化镧溶液（1.3.1.2），用一级水定容至刻度，得到（3）（4）样品溶液。从（3）（4）样品溶液中各准确移取4 mL置于2个10 mL容量瓶中，各加入0.5 mL氯化镧溶液（1.3.1.2），用一级水定容至刻度，得到（5）（6）样品溶液；（1）（2）烧杯不加透析液，其他步骤与（5）（6）样品溶液完全相同的步骤，获得（7）（8）样品空白溶液，（5）（6）（7）（8）溶液上机测试。测试所得的数据列于表4钙测试数据汇总表和表5镁测试数据汇总表。

1.3.1.8 精密度与加标实验前处理

取14个100 mL干净的烧杯，空白编号为BLK1和BLK2，精密度实验编号为P1～P6，加标回收实验编号R1～R6。向P1～P6和R1～R6烧杯中加入5 mL透析液（1.1.1）；再向R1、R2两个烧杯中加入1 mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），向R3、R4两个烧杯中加入2 mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），向R5、R6两个烧杯中加入4 mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），再向BLK1、BLK2，P1～P6和R1～R6这14个烧杯中各加入20 mL一级水后，置于电热板上加热，直至溶液沸腾，保持溶液沸腾的条件下滴加硬质酸钠溶液（1.3.1.6），14个烧杯中各滴加10 mL 2 g/L硬质酸钠溶液，将反应后溶液转移至50 mL离心管中，置于沸水浴中超声15 min后，使溶液温度保持在90 ℃以上，立即用高速离心机（转速9 000 r/min）进行离心，离心5 min后倾倒出上清液，收集白色沉淀于50 mL烧杯中，加入5 mL浓硝酸，置于电热板上进行消解，待烧杯中溶液近干，再次加入5 mL浓硝酸，进行消解，可根据消解情况补加浓硝酸，直至沉淀完全消解，加入少量的一级水，继续加热至烧杯中剩余1～2 mL溶液为止，取下冷却至室温，定量转移至50 mL容量瓶中，加入2.5 mL氯化镧溶液（1.3.1.2），用一级水定容至刻度，得BLK1、BLK2，P1～P6和R1～R6溶液；再将溶液稀释2.5倍后待测。测试所得的数据列与表4钙测试数据汇总表和表5镁测试数据汇总表。

1.3.1.9 对比试验

取14个50 mL干净的容量瓶，空白编号为BLK1和BLK2，精密度实验编号为P1～P6，加标回收实验编号R1～R6。向P1～P6和R1～R6容量瓶中加入5 mL透析液（1.1.1）；再向R1、R2两个容量瓶中加入1mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），向R3、R4两个容量瓶中加入2 mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），向R5、R0两个容量瓶中加入4 mL钙镁混合溶液（1.3.1.5），再向每个容量瓶中加入2.5 mL氯化镧溶液（1.3.1.2），用一级水定容至刻度，摇匀待测。

1.3.2 标准曲线配置

1.3.2.1 钙标准储备溶液的配制

准确移取钙元素标准溶液（1.1.2中（6））10 mL于100 mL容量瓶中，用体积分数为1%的硝酸溶液定容至刻度，摇匀获得100 mg/L的钙标准储备溶液。

1.3.2.2 镁标准储备溶液的配制

准确移取镁元素标准溶液（1.1.2中（7））10 mL于100 mL容量瓶中，用体积分数为1%的硝酸溶液定容至刻度，摇匀获得100 mg/L的镁标准储备溶液。

1.3.2.3 钙、镁混合标准工作溶液的配制

准确移取0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、10.0 mL 100 mg/L的钙标准储备液（1.3.2.1）于6个100 mL容量瓶中，再向6个100 mL容量瓶中分别加入0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、10.0 mL 100 mg/L的镁标准储备液（1.3.2.2），再分别加入4 mL 100 g/L的氯化镧溶液，最后用体积分数为1%的硝酸溶液定容至刻度，获得0.0 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、4.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L的钙、镁混合标准工作曲线溶液，摇匀待测。

1.3.3 仪器分析

1.3.3.1 仪器条件

用安捷伦电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES），打开仪器及相关辅助设备和电脑，设置钙元素波长为λ/nm=315.887；镁元素波长为λ/nm=279.078；仪器设备参数如表1所示。

表1 安捷伦电感耦合等离子体发射光谱仪参数表

1.3.3.2 测定过程

仪器预热结束后点火，根据表1的参数优化仪器状态，使仪器处于最佳状态。首先测试钙（λ=315.887 nm）、镁（λ=279.078 nm元素标准工作曲线溶液，获得标准工作曲线各点发射强度，将数据统计在钙、镁标准工作曲线数据表中，钙标准工作曲线数据如表2所示；镁标准工作曲线数据如表3所示。

表2 钙标准工作曲线数据表

表3 镁标准工作曲线数据表

续表

以钙、镁元素标准工作曲线溶液的浓度为横坐标，对应各点的发射强度为纵坐标，绘制钙、镁元素的标准工作曲线。钙标准工作曲线如图1所示，镁标准工作曲线如图2所示。

图1 钙标准工作曲线图

图2 镁标准工作曲线图

通过图1和图2标准工作曲线的绘制，获得钙的标准工作曲线方程：

=2 383.124 461+128.082 31

其中表示钙元素的发生强度，表示钙元素的标准工作曲线溶液浓度，单位mg/L，其曲线的相关系数为0.999 95；获得镁的标准工作曲线方程：

=954.883 931+59.336 221

其中表示镁元素的发生强度，表示镁元素的标准工作曲线溶液浓度，单位mg/L，其曲线的相关系数为0.999 95。

钙、镁元素的标准工作曲线绘制完成后，再分析1.3.1.7步骤中获得的（5）（6）（7）（8）溶液和1.3.1.8步骤中获得的BLK1、BLK2，P1～P6和R1～R6溶液，获得钙镁元素的测试数据，根据公式=(-)×计算透析液样品中钙镁离子的浓度，式中表示透析液中钙镁离子浓度；表示步骤（1.3.1.7和1.3.1.8）获得的待测样品溶液中钙镁离子浓度；表示步骤（1.3.1.7和1.3.1.8）获得空白溶液中钙镁离子浓度；表示稀释倍数。相关数据汇总，如表4钙测试数据汇总表和表5镁测试数据汇总表所示。

表4 钙测试数据汇总表

表5 镁测试数据汇总表

在与标准工作曲线相同条件下，测试1.3.1.9步骤获得的BLK1、BLK2、P1～P6和R1～R6溶液，获得的测试数据，根据公式=(-)×计算透析液样品中钙镁离子的浓度，式中表示透析液中钙镁离子浓度；表示步骤1.3.1.9获得的待测样品溶液中钙镁离子浓度；表示步骤1.3.1.9获得空白溶液中钙镁离子浓度；表示稀释倍数。见表6钙测试数据汇总表和表7镁测试数据汇总表。

表6 钙测试数据汇总表

表7 钙镁测试数据汇总表

续表

2 结果与讨论

2.1 精密度

根据表4的数据计算得到透析液中钙离子含量测定的相对标准偏差为0.9%。根据表5的数据计算得到透析液中镁离子含量测定的相对标准偏差为4%；根据表6的数据计算得到透析液中钙离子含量测定的相对标准偏差为7%，根据表6的数据计算得到透析液中镁离子含量测定的相对标准偏差为11%。由此可以看出，采用本文所述方法测定透析液中钙镁离子含量的精密度要优于传统方法。

2.2 准确度

由表4的加标回收数据可知，采用本文所述方法测定透析液中钙离子含量，加标三个梯度的回收率都在90%～110%之间，获得满意的回收率。由表5的加标回收数据可知，采用本文所述方法测定透析液中镁离子含量，加标三个梯度的回收率都在85%～110%之间，获得满意的回收率。

由表6的加标回收数据可知，采用常规方法测定透析液中钙离子含量，加标三个梯度的回收率都在60%～130%之间，回收率较差。由表7的加标回收数据可知，采用常规方法测定透析液中镁离子含量，加标三个梯度的回收率都在40%～120%之间，回收率较差。由此可见，采用本文所述方法测定透析液中钙镁离子含量，准确度较高；而采用常规方法测定透析液中钙镁离子含量，准确度差。

本文使用的透析液是医院送的合格样品，由表4～7的精密度数据可知，采用本文所诉方法测定透析液中钙镁离子含量时，所得测定结果合格；而采用常规方法测定透析液中钙镁离子含量时，所得测定结果不合格。