はじめに

微量元素は人間の適切な生物学的機能に不可欠であり、微量元素のレベルの違いは多くの病気や状態を示しています。 非必須微量元素は、人間または産業活動によって生成され、土壌、空気、水、食品に堆積した環境汚染物質の結果として人体にも存在します。 ICP-MS を使用すると、血液、血清、尿中のこれらの必須および非必須微量元素を簡単に測定および監視できます。

このアプリケーション ノートでは、SOLATION を使用して、主要な有毒元素と必須元素について少量の血液サンプルを日常的に分析するための迅速な方法を紹介します。^® シンプルな「希釈してシュート」サンプル前処理を使用する誘導結合プラズマ質量分析計 (ICP-MS)。 ICP-MS の高感度と広いダイナミック レンジは、栄養学的に関連する元素を高レベルで同時に測定しながら、微量レベルの重金属を測定するのに特に重要です。 血液は、多くの分析対象物に影響を与える炭素および塩素ベースの干渉の形成を促進するタンパク質と塩が豊富な複雑なマトリックスです。 Advion Interchim Scientific の SOLATION の衝突セル^® ICP-MS はこれらの干渉を克服するために必要です。

SOLATION^® ICP-MS には、多原子イオン、特に遷移金属元素からの干渉に対処するために使用される八重極衝突セルがあります。 堅牢な日常的な微量元素分析では、ドリフトや不必要なダウンタイムを引き起こす可能性のある八極セルが汚染されないことが重要です。 界面を通過するイオンは 90 度回転し、四重極偏向器 (QD) を使用して八重極の入口に集束されます。 軽い粒子と中性粒子は QD を通ってセルから離れていきます。

SOLATIONのコリジョンセル^® ICP-MS は、衝突ガスとして機能する He をセルに充填する「He ガス」モード、またはセルを空にする「ノー ガス」モードで操作できます。 「He Gas」モードは多原子干渉を受ける同位体に使用され、「No Gas」モードは残りの同位体に使用されます。 SOLATION の「He Gas」モードと「No Gas」モードの迅速な切り替え^® (< 5 秒) により、分析実行を短く保つことができるため、生産性が向上します。

実験と結果

試薬と材料

硝酸 (Aristar Plus、微量金属グレード)
Triton X-100 (特に精製された、Roche 化学製品)
水、タイプ 1 (18.2 MΩ、Elga 使用時点システム)
メタノール (LC-MS 用ハイパーグレード、Supelco)
Mg、Ca、Mn、Cu、As、Se、Cd、Pb、Ge、Rh、Au、および Ir 標準溶液 (1000 μg/ml、クラリタス ppt グレード) 
微量元素全血 L-1 (SRM1) (血清ノーム)
微量元素全血 L-2 (SRM2) (血清ノーム)
微量元素全血 L-3 (SRM3) (血清ノーム)
ブランク全血 (WB(F)) (UTAK)
酸希釈剤: (0.5% 硝酸、0.05% Triton X-100、2% メタノール、0.25 μg/mL (ppm) Au、および内部標準: 10 μg/L (ppb) Ge、Rh、および Ir)

テーブル1: 校正濃度と標準濃度

規格

このメソッドは、全血サンプル中の Mg、Ca、Mn、Cu、As、Se、Cd、および Pb を測定するために開発されました。 これらの元素は、血液中の一般的に測定される金属の一部を表すように選択されており、必須元素と有毒元素の両方をカバーしています。 標準は、血液中に通常見られる範囲をカバーするために、1 つの濃度レベルの元素を含む酸希釈剤を使用して調製されました。 表 2 は、各レベルの標準濃度とそのレベルに含まれる元素の概要を示しています。 各分析物に使用される分析モードと内部標準を表 XNUMX に示します。ICH ガイドラインでは、直線性を確立するには最低 XNUMX つの濃度が必要です。 キャリブレーションブランクでは XNUMX つを使用し、この要件を満たします。

テーブル2: 分析モードと内部標準

サンプルと準備

サンプルは 15 mL の金属を含まない遠心分離管で調製されました。 酸希釈剤 (14.7mL) を各チューブに加え、続いて 0.3mL の血液サンプルを加えて 1:50 希釈しました。 チューブに蓋をし、３～５回反転させて完全に混合した。

サンプルはSOLATIONを使用して分析されました^® ICP-MS。 ザ・ソレーション^® この分析の機器構成は、Micromist 同心ネブライザーと一体型トーチを備えたサイクロン スプレー チャンバーでした。 研究全体を通じて、Ni サンプラーとスキマー コーンが使用されました。 機器の動作条件を表 3 にまとめます。

テーブル3: ICP-MS 動作パラメータ

結果と考察

我々は、精度、精度 (再現性)、検出限界およびメソッド検出限界 (DL および MDL)、および定量限界 (LOQ) に関する特定の要件を定義するメソッド検証に関する ICH の「分析手順の検証」ガイドラインに従いました。 

このメソッドの精度は、メソッド内のすべての要素の濃度値が認証されている Seronorm 参照物質を使用して確立されました。 これらの材料は 95 回測定され、分析結果が Seronorm によって提供される認定値および XNUMX% 信頼限界と比較されました。 

これらの値は図 1 にプロットされており、認定された最小値と最大値がボックスとして表されています。 私たちの分析値は図 1 にプロットされており、どの場合でも、私たちの値は限界内にあり、ICH 仕様を容易に満たす高度な精度を示しています。

精度の 150 番目の尺度はスパイクの回復です。 UTAK の「ブランク血液」(WB(F)) サンプルに、15 mL チューブ内の Ca と Mg を除くすべての元素の標準ストック溶液 XNUMX μL をスパイクしました。 回収率は次のように計算されます。 

スパイク回収率を表 4 に示します。すべての回収率は 90 ～ 110% 以内であり、スパイクされた分析物の優れた回収率を示しています。

テーブル4: スパイクの回復

メソッドの精度は、2 つの Seronorm レベル 2 (SRM2) サンプルの再現性として測定されます。 Seronorm level 2 (SRM3) の 2 つのサンプルを調製、希釈し、個別に分析しました。 結果は、反復間の RSD が XNUMX% 未満であることを示しています。 XNUMX つの反復実験の %RSD を図 XNUMX に示します。

図1: 認定血清ノーム物質分析の精度

図2: セロノーム材料分析の精度

メソッドの検出限界 (MDL) および定量限界 (LOQ) は、XNUMX つの酸希釈剤ブランクからのシグナルの標準偏差 (σ) を使用して決定されました。 酸希釈剤ブランクは、サンプルと同じ技術および装置を使用して調製され、各分析の最後に含まれ、その後に校正標準が続きました。 MDL と LOQ は次のように計算されます。 

ここで、S は校正スロップであり、次のようになります。

校正勾配は内部標準に対する分析対象物であるため、校正標準を使用してカウント/秒/ppb を決定しました。 これらの値は計算され、希釈係数を考慮して 50 を掛けられ、μg/L (ppb) で表されます。 表では、MDL と LOQ が、セロノーム 2 (SRM2) で表される生理学的正常値と比較してプロットされています。 ほとんどの分析対象物、特に主要元素のカルシウムとマグネシウムでは、MDL と LOQ は比較すると非常に小さいです。 ただし、セレンなどのより困難な分析物の場合でも、MDL は、レベル 2 (SRM2) であるにもかかわらず、これら 2 つの SRM の中でセレン含有量が最も低いセロノーム 2 (SRMXNUMX) よりも XNUMX 桁低くなります。 

図3: 生理学的正常値と比較した LOQ および MDL
*Seronorm L2 で表され、典型的な、または平均的な人間の値を表すように定式化されています。

結論

このアプリケーション ノートでは、Advion Interchim Scientific SOLATION を使用した血液中の微量元素の分析について報告します。^® ICP-MS。 血液は複雑で困難なマトリックスです。 しかし、これらのデータは、血液中の高レベルおよび微量元素の正確かつ正確な濃度を与える、簡単な「希釈してシュート」サンプル前処理法の使用を裏付けています。 スパイクされたサンプルと CRM の両方で優れた回収率が観察されました。 四重極ディフレクターと衝突セルの組み合わせにより、ドリフトが最小限に抑えられ、長期間にわたって精度と精度が保証されます。 報告された方法は、SOLATION の高速衝突セルのガス切り替え機能の恩恵を受けています。^® 血液中の広範囲の元素を分析し、迅速かつ正確かつ再現性のある結果を得ることができます。

はじめに

人間または産業活動によって生成された環境汚染物質は、流出水または空気からの堆積物を介して土壌に到達することがよくあります。 これらの汚染物質は植物に取り込まれ、食物連鎖を移動して、人間や動物の健康に重大な影響を与える可能性があります. したがって、健康な植物の成長にとって重要な土壌中の必須栄養素のレベルを監視することが重要であるだけでなく、汚染物質のレベルを監視することも不可欠です.

このアプリケーション ノートでは、SOLATION^® 誘導結合プラズマ質量分析計 (ICP-MS)。 未知の土壌サンプルのグループと CRM を EPA 3051a を使用して分解し、メソッド 6020a の要件に従って分析しました。

実験

試薬と材料
• 硝酸（Aristar Plus、微量金属グレード）
• 塩酸（アリスタープラス、微量金属グレード）
• 水、タイプ 1 (18.2 MΩ、Elga ポイント オブ ユース システムまたは同等品)
• NIST CRM2706 「ニュージャージーの土壌、有機物、微量元素」
• Spex 'CL-ICV-1' マルチエレメント ソリューション
• アルミニウム標準溶液 (1000 μg/ml、クラリタス ppt グレード)

計装
1. 5000SVT20 ローターを備えたアントンパール社の Multiwave 50 (20 ポジション、50 bar (40 psi) で通気する 580 mL 容器)
2.OKF高速多機能グラインダー
3. Advion Interchim Scientific SOLATION^® 元素分析用ICP-MS

規格

キャリブレーション標準は、分解されたサンプルと同じ酸比率で調製されました (9 mL HNO³+ 3mL HCl、または 3:1)。 3% HNO XNUMX リットル³+ 1% HCl は、標準の希釈液、サンプルの最終希釈液、およびキャリブレーション ブランクとして使用するために作成されました。

標準は、Spex 多元素ソリューション「CL-ICV-1」と単一元素アルミニウム標準を使用して作成されました。 アルミニウムは、土壌中のこの元素の高レベルを考慮して、混合物に個別に追加されました。

サンプルと準備

60 つの土壌サンプルを 3051°C で一晩乾燥させた後、OKF 高速多機能グラインダーを使用して細かく粉砕し、均一な混合物を作りました。 EPA メソッド 0.5a「堆積物、スラッジ、および土壌のマイクロ波による酸分解」に従って、各サンプル 9 g をマイクロ波容器に移し、硝酸 3 mL および塩酸 1 mL と混合しました。 次に、容器に蓋をして、表 50 に概説する方法を使用して分析を行いました。分解後、サンプルをろ過し、脱イオン水で容量を 1.0 mL にしました。 次に、50 mL のアリコートを、最初のサンプル重量に応じて 5,000 倍の公称最終希釈用に調製した希釈液で XNUMX mL の最終容量に希釈しました。

テーブル1: マイクロ波消化プログラム。

QC の目的で、XNUMX つの未知の土壌サンプルをサンプル、複製、およびスパイクとして準備しました。 これらは個別に消化され、最初の XNUMX つはサンプル前処理の再現性を比較するために使用されました。

結果の正確性を検証するために、標準参照物質 NIST 2706「ニュージャージーの土壌、有機物および微量元素」を含めました。これには、この研究で報告されたすべての分析物の認定値が含まれています。

サンプルはSOLATIONを使用して分析されました^® ICP-MS。 ザ・ソレーション^® この分析の機器構成は、マイクロミストを備えたサイクロン スプレー チャンバーでした。^® 同心ネブライザーと一体型トーチ。 Niサンプラーとスキマーコーンは、研究全体で使用されました。 プラズマ動作パラメータは次のとおりです。

テーブル2: プラズマ動作パラメータ。

ICP-MS法

SOLATIONに不可欠^® ICP-MS は、多原子イオン、特に遷移金属元素からの干渉に対処するために使用される八重極コリジョン セルです。 堅牢で日常的な微量元素分析では、ドリフトや不要なダウンタイムの原因となる八重極セルの汚染を防ぐことが重要です。 したがって、SOLATION のイオン経路は^® ICP-MS は、コリジョン セルがプラズマの直線から外れるように設計されています。 界面を通過するイオンは、90 ̊ ターンを経て方向付けられ、四重極デフレクター (QD) を使用して八重極の入口に集束されます。 光と中性粒子は引き続き QD を通過し、セルから離れます。

SOLATIONのコリジョンセル^® ICP-MS は、衝突ガスとして機能する He をセルに充填する「He ガス」モード、またはセルを空にする「ノー ガス」モードで操作できます。 「He Gas」モードは多原子干渉を受ける同位体に使用され、「No Gas」モードは残りの同位体に使用されます。 SOLATION の「He Gas」モードと「No Gas」モードの迅速な切り替え^® (< 5 秒) により、分析実行を短く保つことができるため、生産性が向上します。

このアプリケーションで「He ガス」モードに使用されるヘリウム流量は 6 ml/min でした。 表 3 に、この分析に使用した元素とその同位体、およびそれぞれに使用したモードを示します。

テーブル3: このスタディに含まれる元素のリストと、その同位体および分析に使用されたガス モード。

結果と考察

図 1 に要約されている結果は、CRM2706 の測定データとこれらの元素の報告された抽出レベルとの間の優れた一致を示しています。 おそらく、この消化方法の抽出効率のばらつきが原因で、K と Al でわずかに高い回収率が観察されました。

図1: 認定標準物質回収データ。

表 4 に示すように、添加回収率は、Al を除くすべての元素で平均 75% ～ 125% でした。 これは、サンプル中の Al のレベルと比較して、スパイクのサイズが小さいためである可能性があります。 同じ表に含まれているのは、これらの要素の重複消化/分析の結果です。 平均して、重複は 20% 未満の間隔で、ほとんどの要素は 5% 未満の優れた再現性を示しました。

テーブル4: さまざまなサンプルの平均スパイク回収率と重複再現性。

まとめ

このアプリケーションブリーフでは、Advion Interchim Scientific SOLATION を使用した土壌中の微量元素の分析について報告します。^® ICP-MS。 スパイクされたサンプルと CRM の両方で優れた回収率が観察されました。 四重極デフレクターと衝突セルの組み合わせにより、ドリフトが最小限に抑えられ、時間の経過とともに精度と精度が保証されます。 報告された方法は、SOLATION の高速コリジョン セル ガス切り替え機能の恩恵を受けます。^® 迅速、正確、再現性のある結果を得るために、土壌中の幅広い元素を分析します。