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引言：生物樣品中的痕量元素分析為臨床研究和法醫毒理研究提供了重要支撐依據。臨床研究領域中痕量元素分析的一個引人關注的例子是探索人體中鈦基人工骨和牙種植體的降解。隨著近對二氧化鈦潛在致癌性的研究，人體內鈦的終去向受到越來越多臨床研究的重視。因此需要建立穩健的分析方法，以滿足不同生物樣品比如人體體液和組織中鈦的定性和定量分析的需求。但是建立生物樣品中的全元素分析方法是具有挑戰性的，因為鈦在這些類型樣品中的含量低，且單四極桿 ICP-MS 不能消除潛在的同量異位素干擾。 ICP-MS 技術的進步帶來了三重四極桿（TQ）ICP-MS 儀器，既滿足靈敏度的需求，也能夠消除多原子干擾和同量異位素干擾。本文重點介紹一種穩健的方法，采用 Thermo ScientificTM iCAPTM TQ ICP-MS 來分析人血清參考標準樣品中的鈦和其它痕量元素。

樣品制備：取參考標準樣品（SeronormTM Trace Elements in Serum L-1 和 L-2，SERO，挪威）和一定體積人尿液置于清洗過（在 2% 的稀硝酸中浸泡 72 小時，然后用超純水沖洗干凈）的聚丙烯容器中，用稀硝酸（0.5% m/m Fisher Scientific）和四甲基氫氧化銨（TMAH，2% m/m SIGMA-ALDRICH）的水溶液（超純水，18 M? cm）按照 10 倍重量比稀釋。標準空白、系列標準溶液和一個質控（QC）樣需經過相同的步驟，用單元素標準（SPEX CertiPrep）代替參考標準樣品。表 1 列舉了元素及終濃度。所有的樣品和標準均加入混合內標溶液（含 10 µg•L-1 Ge，Y， Rh，Te 和 Bi）

儀器：iCAP TQ ICP-MS 的三重四極桿改進了消除干擾的效果，本文將它與單四極桿（SQ）ICP-MS 進行比較。第yi級四極桿（Q1）去除所有不需要的離子，比如可能在碰撞 / 反應池（CRC）中形成干擾的前級離子。第二級四極桿（Q2）通過適當的反應氣來選擇性地改變干擾物或目標元素的質量數。

第三級四極桿（Q3）分離出產物離子，通過第二級的質量過濾器去除所有殘留的干擾，實現無干擾分析。在本分析方法中，采用 TQ mass shift 模式檢測目標元素鈦（見圖 1）。在 Q2 階段，鈦與氨氣（NH3）反應生成 m/z 114 的（48Ti（NH3）3NH）離子簇。

Qtegra ISDS 軟件的方法開發助手 Reaction Finder 能夠自動為每個元素選擇模式。本文選用了多種分析模式測量鈦，與 TQ mass shift 模式的消除干擾效果進行比較：

SQ-KED — 單四極桿模式，純氦氣作為碰撞氣，應用動能歧視（KED），無 Q1 過濾，Q3 質量設置為 48

SQ-NH3 — 單四極桿模式，NH3 作為反應氣，無 Q1 過濾，Q3 產物離子質量設置為 114

TQ- NH3 — 三重四極桿模式，NH3 作為反應氣，Q1 質量設置為 48，Q3 產物離子質量設置為 114 

每個元素基于質量數相近原則分配合適的內標元素，表 3 列舉了各元素采用的測量模式和選定的內標元素。

結果：由于 48Ti 元素受到 48Ca 的同量異位素重疊，還受到 SO+ 、 POH+ 的多原子干擾，所以生物樣品中的鈦元素分析尤其具有挑戰性。為評估消除干擾的效果，采用三種不同的測量模式（SQ-KED、SQ-NH3 或 TQ-NH3）來分析同一個參考標準樣品（CRM）。表 4 列舉了每種模式下，血清 L-1 和 L-2 兩個樣品中的鈦測定濃度。TQ-NH3 模式的測定結果與標準樣品的參考值為接近，因此 Reaction Finder 方法開發助手自動選擇了這種模式來進行分析。 

為了驗證本方法對消除干擾的改進，研究了樣品中鎘對鈦測定的影響。采用 TQ-NH3 模式分析一個被稀釋十倍的尿樣和一個 10 mg • L-1 Cd 標液，并記錄質譜圖。可以看出， 10 倍稀釋的尿樣產生了一個典型的 Ti（NH3）3X+ 簇所對應指紋譜（圖 2）。采用相同儀器參數和測量模式分析得到的 10 mg • L-1 Cd 標液所得譜圖（圖 3）中并未發現 Cd 質譜峰（僅有少量血清分析的殘留信號），說明 Cd 被 Q1 消除掉，本方法能夠防止樣品中任何痕量 Cd 對m/z 質荷比為 114 的 Ti 測定產生干擾。

表 5 列舉了血清 CRMs 中多元素分析的結果。可以看出，測定的濃度值與參考值具有很好的一致性。這些元素的濃度范圍廣，從亞 ppb 級到百分比含量，顯示了 iCAP TQ ICP-MS 動態范圍的重要性。經相同步驟分析尿樣，也測得了尿液中元素的典型濃度值。

標準空白溶液平行測定 10 次所得標準偏差的 3 倍，對應的濃度定義為檢出限（LOD）。各元素的 LOD 乘以稀釋倍數（1:10）則為對應的方法檢出限（MDL）（見表 5）。所有目標元素的 LODs 均遠低于臨床研究樣品中測得的終濃度值。

結論：Thermo Scientific iCAP TQ ICP-MS 為生物樣品中的痕量元素分析提供的性能，使之成為臨床研究的理想工具。鈦作為金屬替代髖關節種植體的常見成分，其降解的研究尤為關鍵，但很難采用 SQ ICP-MS 準確分析鈦含量。iCAP TQ ICP-MS 具備強大的三重四極桿技術，其的分析性能滿足了復雜樣品中鈦和其它痕量元素高靈敏和準確分析的需求。同時，Reaction Finder 工具能夠對感興趣的元素自動選擇測定方法，使方法建立變得簡單快捷。