Análisis de sangre con Advion Interchim Scientific SOLATION^® ICP-MS

Introducción

Los oligoelementos son esenciales para las funciones biológicas adecuadas en los seres humanos, y los diferentes niveles de oligoelementos son indicativos de muchas enfermedades y afecciones. Los oligoelementos no esenciales también están presentes en el cuerpo humano como resultado de contaminantes ambientales generados por actividades humanas o industriales depositados en el suelo, el aire, el agua y los alimentos. Estos oligoelementos esenciales y no esenciales se miden y controlan fácilmente en sangre, suero y orina mediante ICP-MS.

En esta nota de aplicación, presentamos un método rápido para el análisis de rutina de muestras de sangre de pequeño volumen para elementos esenciales y tóxicos clave utilizando SOLATION^® Espectrómetro de masas de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS) que usa una preparación de muestra simple de "diluir y disparar". La alta sensibilidad y el amplio rango dinámico de ICP-MS son particularmente importantes para la determinación de niveles de trazas de metales pesados, al mismo tiempo que se miden elementos nutricionalmente relevantes en niveles más altos. La sangre es una matriz compleja, rica en proteínas y sales que favorecen la formación de interferencias a base de carbono y cloro que afectan a muchos de los analitos. La celda de colisión en SOLATION de Advion Interchim Scientific^® ICP-MS es necesario para superar esas interferencias.

La SOLACION^® ICP-MS tiene una celda de colisión octupolar que se utiliza para abordar las interferencias de los iones poliatómicos, especialmente para los elementos de metales de transición. Es fundamental para un análisis de elementos traza robusto y rutinario que la celda del octupolo no se contamine, lo que podría causar deriva y tiempo de inactividad innecesario. Los iones que pasan a través de la interfaz se dirigen a través de un giro de 90˚ y se enfocan hacia la entrada del octupolo usando un deflector de cuadrupolo (QD). Las partículas ligeras y neutras continúan a través del QD y se alejan de la célula.

La celda de colisión en la SOLACIÓN^® El ICP-MS puede funcionar en el modo "He Gas", en el que la celda se llena con He para que actúe como gas de colisión, o en el modo "Sin gas", en el que la celda está vacía. El modo “He Gas” se utiliza para isótopos sujetos a interferencias poliatómicas mientras que el modo “No Gas” se utiliza para el resto de isótopos. El cambio rápido entre los modos "He Gas" y "No Gas" en SOLATION^® (< 5 seg) garantiza que las corridas analíticas se mantengan cortas, mejorando así la productividad.

Experimento y resultados

reactivos y materiales

Ácido nítrico (Aristar Plus, grado de metales traza)
Triton X-100 (especialmente purificado, producto químico de Roche)
Agua, tipo 1 (18.2 MΩ, sistema de punto de uso Elga)
Metanol (hipergrado para LC-MS, Supelco)
Soluciones estándar de Mg, Ca, Mn, Cu, As, Se, Cd, Pb, Ge, Rh, Au e Ir (1000 μg/ml, grado Claritas ppt) 
Oligoelementos Sangre entera L-1 (SRM1) (Seronorm)
Oligoelementos Sangre entera L-2 (SRM2) (Seronorm)
Oligoelementos Sangre entera L-3 (SRM3) (Seronorm)
Sangre entera en blanco (WB(F)) (UTAK)
Diluyente ácido: (0.5 % de ácido nítrico, 0.05 % de Triton X-100, 2 % de metanol, 0.25 μg/mL (ppm) Au y los estándares internos: 10 μg/L (ppb) Ge, Rh e Ir)

Tabla 1: Calibración y concentraciones estándar

Estándares

El método fue desarrollado para determinar Mg, Ca, Mn, Cu, As, Se, Cd y Pb en muestras de sangre total. Los elementos se eligieron para representar algunos de los metales comúnmente medidos en la sangre, cubriendo tanto elementos esenciales como tóxicos. Los estándares se prepararon usando el diluyente ácido con elementos en cuatro niveles de concentración para cubrir el rango típicamente observado en la sangre. La Tabla 1 describe las concentraciones estándar en cada nivel y qué elementos se encuentran en ese nivel. El modo de análisis y el estándar interno utilizado para cada analito se encuentran en la Tabla 2. Las pautas de la ICH exigen un mínimo de cinco concentraciones para establecer la linealidad; con el blanco de calibración usamos seis, satisfaciendo este requisito.

Tabla 2: Modo de Análisis y Estándares Internos

Muestras y Preparación

Las muestras se prepararon en tubos de centrífuga sin metal de 15 ml. Se añadió diluyente ácido (14.7 ml) a cada tubo, seguido de 0.3 ml de muestra de sangre para una dilución de 1:50. Los tubos se taparon y se invirtieron de 3 a 5 veces para mezclar bien.

Las muestras se analizaron mediante un SOLATION^® ICP-MS. La SOLACION^® La configuración del instrumento para este análisis fue una cámara de pulverización ciclónica con un nebulizador concéntrico Micromist y una antorcha de una pieza. Durante todo el estudio se utilizaron conos de muestreo y skimmer de Ni. Las condiciones de funcionamiento del instrumento se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3: Parámetros de funcionamiento de ICP-MS

Resultados y Discusión

Seguimos las pautas de "Validación de procedimientos analíticos" de ICH para la validación de métodos que definen requisitos específicos de exactitud, precisión (repetibilidad), límite de detección y límite de detección del método (DL y MDL) y límites de cuantificación (LOQ). 

La precisión del método se estableció utilizando los materiales de referencia Seronorm, que tenían valores de concentración certificados para todos los elementos del método. Estos materiales se midieron por triplicado y los resultados analíticos se compararon con los valores certificados y los límites de confianza del 95 % proporcionados por Seronorm. 

Estos valores se trazan en la Figura 1, donde los valores mínimos y máximos certificados se representan como un recuadro. Nuestros valores analíticos se trazan en la Figura 1 y, en todos los casos, nuestros valores se encuentran dentro de los límites que indican un alto grado de precisión que cumple fácilmente con las especificaciones de ICH.

Una segunda medida de precisión es la recuperación de picos. La muestra de "sangre en blanco" (WB(F)) de UTAK se enriqueció con 150 μL de la solución estándar madre para todos los elementos excepto Ca y Mg en el tubo de 15 mL. La recuperación se calcula como: 

Las recuperaciones de picos se muestran en la Tabla 4. Todas las recuperaciones se encuentran entre el 90 y el 110 %, lo que indica una recuperación excelente de los analitos enriquecidos.

Tabla 4: Recuperaciones de picos

La precisión del método se mide como la repetibilidad de seis muestras de Seronorm nivel 2 (SRM2). Se prepararon, diluyeron y analizaron individualmente seis muestras de Seronorm nivel 2 (SRM2). Los resultados muestran menos del 3 % de RSD entre las réplicas. El % RSD de las seis réplicas se presenta en la Figura 2.

Figura 1 y XNUMX: Exactitud del análisis de material Seronorm certificado

Figura 2 y XNUMX: Precisión del análisis de materiales Seronorm

El límite de detección del método (MDL) y el límite de cuantificación (LOQ) se determinaron usando la desviación estándar (σ) de la señal de ocho blancos de diluyente ácido. Los blancos de diluyente ácido se prepararon utilizando la misma técnica y equipo que las muestras y se incluyeron al final de cada ciclo, seguidos de un estándar de calibración. El MDL y el LOQ se calculan como: 

donde S es la pendiente de calibración, y:

Dado que la pendiente de calibración era el analito en relación con un estándar interno, se utilizó el estándar de calibración para determinar los recuentos/segundo/ppb. Estos valores se calculan, se multiplican por 50 para tener en cuenta el factor de dilución y se expresan en μg/L (ppb). En la tabla, el MDL y el LOQ se trazan en relación con los valores normales fisiológicos representados por Seronorm 2 (SRM2). Para la mayoría de los analitos, el MDL y el LOQ son minúsculos en comparación, particularmente para los elementos principales calcio y magnesio. Sin embargo, incluso para analitos más desafiantes como el selenio, el MDL es un orden de magnitud menor que el Seronorm 2 (SRM2) que, a pesar de ser el nivel 2 (SRM2), tiene el contenido de selenio más bajo de estos tres SRM. 

Figura 3 y XNUMX: LOQ y MDL en comparación con los valores normales fisiológicos
*representado por Seronorm L2, formulado para representar valores humanos típicos o promedio.

Conclusión

En esta nota de aplicación, informamos sobre el análisis de oligoelementos en sangre utilizando Advion Interchim Scientific SOLATION^® ICP-MS. La sangre es una matriz compleja y desafiante. Sin embargo, estos datos respaldan el uso de un método sencillo de preparación de muestras de "diluir y disparar" que brinda concentraciones exactas y precisas para elementos de nivel alto y traza en sangre. Se observaron recuperaciones excelentes tanto para las muestras enriquecidas como para los CRM. La combinación del deflector cuadripolar y la celda de colisión minimiza la deriva y garantiza la exactitud y la precisión a lo largo del tiempo. El método informado se beneficia de las capacidades de cambio de gas de celda de colisión rápida de SOLATION^® para analizar una amplia gama de elementos en la sangre para obtener resultados rápidos, precisos y reproducibles.