1、 Analysis of biological material （Introduction）杨金玲杨金玲卫生检验教研室卫生检验教研室2013.3没有比人更高的山，没有比脚更长的路没有比人更高的山，没有比脚更长的路11/22/20221邓鸣贺白邓鸣贺白血病血病河南沈丘县河南沈丘县“癌症村癌症村”11/22/2022211/22/20223本书内容本书内容 绪论绪论 金属、非金属及其化合物、代谢产物测定金属、非金属及其化合物、代谢产物测定 芳香族化合物及其代谢产物测定芳香族化合物及其代谢产物测定 卤代烃、农药等毒物及其代谢产物测定卤代烃、农药等毒物及其代谢产物测定 生物材料检验中的新技术生物材料
2、检验中的新技术11/22/20224Introduction|基本概念基本概念|检验指标的选择与分类检验指标的选择与分类|样品采集、保存与处理样品采集、保存与处理|生物材料检验中的质量控制生物材料检验中的质量控制|生物材料样品正常参考值制定生物材料样品正常参考值制定11/22/20225Section1 Summary k biological material:body fluid(blood，saliva)excrement(expiratory gas,urine)hair,fingernail,visceral organ et al.k analysis of biological
3、material:生物材料中生物材料中化学物质及其代谢产物化学物质及其代谢产物或或由化学物质引起机体产生的由化学物质引起机体产生的生物学效应指生物学效应指标变化标变化的检验方法。的检验方法。11/22/20226|了解人体内有害物质及其代谢产物的量和了解人体内有害物质及其代谢产物的量和效应水平。效应水平。|为疾病诊断和防治提供依据。为疾病诊断和防治提供依据。|为卫生标准、正常参考值和生物接触限值为卫生标准、正常参考值和生物接触限值提供依据。提供依据。“生物监测生物监测”是什么？是什么？11/22/20227生物监测生物监测生物监测生物监测检测人体内有害物质及其代检测人体内有害物质及其代谢产物的
4、量和效应水平，反映内剂量和水谢产物的量和效应水平，反映内剂量和水平，评价人体接触化学物质的程度及对健平，评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。康的影响。思考：生物材料检验与生物监测的关系？思考：生物材料检验与生物监测的关系？前者是后者的重要组成部分，后者通前者是后者的重要组成部分，后者通过前者来实现。过前者来实现。11/22/20228 环境监测环境监测强强调空气或水等环境中调空气或水等环境中有害物质的量和水平，有害物质的量和水平，评价的是毒物的外剂评价的是毒物的外剂量水平。量水平。两者具有一定的相两者具有一定的相关性。关性。11/22/20229指生物系统接触外源性物质后出现某种改指生物
5、系统接触外源性物质后出现某种改变，主要是化学物质在生物体内的代谢产变，主要是化学物质在生物体内的代谢产物及其他变化，用以进行接触评价、健康物及其他变化，用以进行接触评价、健康危害评价和临床诊断。危害评价和临床诊断。实质：生物体中可以检测到的毒物或代谢实质：生物体中可以检测到的毒物或代谢产物的浓度或者分子、细胞、个体等的改产物的浓度或者分子、细胞、个体等的改变。变。Biomarker11/22/202210生物标志物生物标志物接触性接触性生物标志物生物标志物效应性效应性生物标志物生物标志物敏感性敏感性生物标志物生物标志物11/22/202211接触性生物标志物接触性生物标志物（biomarker
6、 of exposure）生物体内可分析测定的有害物质、代谢生物体内可分析测定的有害物质、代谢产物以及它们同生物体内分子或细胞相互产物以及它们同生物体内分子或细胞相互作用所形成的中间物等。作用所形成的中间物等。接触性生物标志物接触性生物标志物暴露暴露生物材料生物材料环境中的铅环境中的铅血、尿等血、尿等尿等尿等铅铅环境中的杀虫脒环境中的杀虫脒对氯邻甲苯胺对氯邻甲苯胺11/22/202212效应性生物标志物效应性生物标志物（biomarker of effect）同健康危害或疾病有关的、可测定性的同健康危害或疾病有关的、可测定性的生化、生理、行为及其他生物学变化。生化、生理、行为及其他生物学变化。
7、效应性生物标志物效应性生物标志物暴露暴露生物材料生物材料有机磷农药有机磷农药铅铅血、尿等血、尿等胆碱酯酶活性胆碱酯酶活性血、尿等血、尿等游离原卟啉等游离原卟啉等11/22/202213敏感性生物标志物敏感性生物标志物（biomarker of susceptibility）生物体先天固有或后天获得的生物体先天固有或后天获得的对有害因素引起的有害效应的反应对有害因素引起的有害效应的反应能力指标。如代谢酶的缺失和基因能力指标。如代谢酶的缺失和基因多态性，可影响机体的敏感性和耐多态性，可影响机体的敏感性和耐受性。受性。11/22/202214生物材料检验方法的一般要求生物材料检验方法的一般要求k 选
8、择性好选择性好k灵敏度高灵敏度高k准确度高准确度高k其他要求：如自动化程度、分析操作其他要求：如自动化程度、分析操作 难易程度、试剂易得性、分析周期和难易程度、试剂易得性、分析周期和成本等。成本等。优先考虑国家标准方法优先考虑国家标准方法11/22/202215毒物进入人体的途径？毒物进入人体的途径？经经呼吸道、皮肤粘膜和胃肠道。呼吸道、皮肤粘膜和胃肠道。血血/气分配系数？气分配系数？毒物在血液中和肺泡中达到平衡时，毒物在血液中和肺泡中达到平衡时，毒物在血液中浓度与肺泡气浓度之比，毒物在血液中浓度与肺泡气浓度之比，对每一种毒物来说是一个常数。对每一种毒物来说是一个常数。毒物代谢的一般机制和排泄
9、途径毒物代谢的一般机制和排泄途径11/22/202216血血/气分配系数气分配系数越大，说明什么？越大，说明什么？说明该毒物说明该毒物就越易进入血液，就越易进入血液，达到平衡的时间达到平衡的时间就越长。就越长。11/22/202217呼出气呼出气b 混合呼出气（混合呼出气（mixed expiratory gas）：尽尽力吸气后用最大力量呼出气至不能再呼出力吸气后用最大力量呼出气至不能再呼出气为止所呼出的全部气体。气为止所呼出的全部气体。b终末呼出气（终末呼出气（end expiratory gas）：）：先尽先尽力吸气，在平和呼出气后，再尽力呼出气力吸气，在平和呼出气后，再尽力呼出气至不能呼
10、出气为止的最后一段呼出气。至不能呼出气为止的最后一段呼出气。终末呼出气的应用更广泛。终末呼出气的应用更广泛。11/22/202218 毒物在人体内的分布毒物在人体内的分布 按毒物对组织的亲和力，在体内分布可分按毒物对组织的亲和力，在体内分布可分5 5种类型：种类型：溶解于体液的物质溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、铯、，如钠、钾、锂、铯、锶等阳离子；氟、氯、溴等阴离子。锶等阳离子；氟、氯、溴等阴离子。主要贮留于肝或网状内皮系统主要贮留于肝或网状内皮系统，如镧、铈、，如镧、铈、钍等钍等3 3价和价和4 4价阳离子。价阳离子。11/22/202219与骨具有亲和性与骨具有亲和性，如，如2 2价阳离子
11、铅钙钡锶价阳离子铅钙钡锶镭铍等。镭铍等。对某一种器官具有亲和性对某一种器官具有亲和性，如碘对甲状腺，如碘对甲状腺，汞对肾脏，砷对皮肤、毛发、指甲等。汞对肾脏，砷对皮肤、毛发、指甲等。脂溶性物质脂溶性物质，如有机氯农药蓄积于体脂肪。，如有机氯农药蓄积于体脂肪。11/22/202220b生物转化：外源性化合物在体内经过生物转化：外源性化合物在体内经过一系列化学变化并形成其衍生物和分一系列化学变化并形成其衍生物和分解产物的过程。形成的衍生物叫代谢解产物的过程。形成的衍生物叫代谢产物。产物。b转化之后可能毒性减小，也可能毒性转化之后可能毒性减小，也可能毒性更大。更大。毒物在人体内的生物转化毒物在人体内
12、的生物转化11/22/202221毒物的排泄途径毒物的排泄途径k毒物代谢或转化后主要毒物代谢或转化后主要随尿液排泄随尿液排泄；部分；部分经胆汁进入肠道，经胆汁进入肠道，随粪便排泄随粪便排泄。k少量可随乳汁、汗液、唾液、精液、月经、少量可随乳汁、汗液、唾液、精液、月经、指甲和毛发等排泄。指甲和毛发等排泄。k气态和挥发性物质可经气态和挥发性物质可经呼出气呼出气排出，血排出，血/气气分配系数小的易排出。分配系数小的易排出。11/22/202222检验指标的选择及分类检验指标的选择及分类检验指标选择基本要求检验指标选择基本要求1.特异性好特异性好2.具有良好的剂量具有良好的剂量-效应关系效应关系 3.
13、稳定性好稳定性好4.有准确可靠的检验方法有准确可靠的检验方法11/22/202223生物材料生物材料检验指标检验指标化学物质化学物质原形原形化学物质化学物质代谢产物代谢产物生物效应生物效应指标指标11/22/202224生物材料生物材料检验指标检验指标特异性指标特异性指标非特异性指标非特异性指标按照检验方法是否具有特异性按照检验方法是否具有特异性11/22/202225检验结果的评价依据检验结果的评价依据 1.1.我国制订的有毒物质的生物接触限值（附录我国制订的有毒物质的生物接触限值（附录1 1）。）。2.2.美 国 政 府 工 业 卫 生 家 协 会（美 国 政 府 工 业 卫 生 家 协
14、会（A C G I HA C G I H，American Conference of Governmental American Conference of Governmental Industrial HygienistIndustrial Hygienist）的生物接触指数（）的生物接触指数（BEIBEI，Biological exposure index Biological exposure index 附录附录2 2）。）。检验结果常与受试者的年龄、性别、生理状态、检验结果常与受试者的年龄、性别、生理状态、饮食和用药情况等因素有关。饮食和用药情况等因素有关。11/22/20222
15、6生物材料样品：尿液、血液、毛发和呼出气。生物材料样品：尿液、血液、毛发和呼出气。如何选择如何选择样品？样品？11/22/202227 选择生物材料样品的要求选择生物材料样品的要求p样品中被测物浓度与环境基础水平或与健样品中被测物浓度与环境基础水平或与健康效应有剂量关系；康效应有剂量关系；p样品和待测成分应足够稳定，便于运输、样品和待测成分应足够稳定，便于运输、保存和测定；保存和测定；p采样时方便、对人体无损害、能为受检者采样时方便、对人体无损害、能为受检者所接受所接受。11/22/202228尿液（尿液（Urine）k适用于水溶性化学物质、金属及代谢产物的适用于水溶性化学物质、金属及代谢产物
16、的监测。监测。k分类：分类：全日尿（全日尿（24h urine）；晨尿）；晨尿（morning urine）；定时尿（）；定时尿（time urine）如班前、班中和班后尿；随机尿（如班前、班中和班后尿；随机尿（random urine）在实际工作中，可根据检验要求选择。在实际工作中，可根据检验要求选择。11/22/202229一、尿液（一、尿液（Urine）优点：采集方便，无损伤，易被受检优点：采集方便，无损伤，易被受检者接受，能采集较大量的样品。者接受，能采集较大量的样品。缺点：缺点：因尿样比重变化而引起测定结因尿样比重变化而引起测定结果偏差较大，故需用尿比重法或尿肌果偏差较大，故需用尿比
17、重法或尿肌酐法校正被测物浓度。酐法校正被测物浓度。11/22/202230二、血液（二、血液（Blood）b血液：静脉血、末梢血。可分成全血、血清和血浆。血液：静脉血、末梢血。可分成全血、血清和血浆。b血浆：加抗凝剂后分离出的上层淡黄色透明液体；血浆：加抗凝剂后分离出的上层淡黄色透明液体；b血清：不加抗凝剂分离出的上层淡黄色清液。血清：不加抗凝剂分离出的上层淡黄色清液。优点：待测含量较高且稳定，取样污染机会小。优点：待测含量较高且稳定，取样污染机会小。缺点：血样一般需提取或分离，分析成本高，缺点：血样一般需提取或分离，分析成本高，不易解释检测结果；不易解释检测结果；血样收集不太方便；血样收集不
18、太方便；采血还有传播疾病的可能。采血还有传播疾病的可能。11/22/202231三、毛发（三、毛发（Hair）毛发代谢缓慢，金属元素在毛囊内与角质蛋毛发代谢缓慢，金属元素在毛囊内与角质蛋白的巯基、氨基结合而进入毛发。白的巯基、氨基结合而进入毛发。毛发也常用于毛发也常用于金属与吸烟者尼古丁的生物监测。金属与吸烟者尼古丁的生物监测。不需特殊不需特殊容器，样品稳定性好。能反映过去某个时期接触容器，样品稳定性好。能反映过去某个时期接触毒物的情况或微量元素的吸收和代谢情况。毒物的情况或微量元素的吸收和代谢情况。洗涤过程和洗涤过程和洗涤剂残留均有可能引入误差。洗涤剂残留均有可能引入误差。11/22/202
19、232（四）呼出气（四）呼出气（Expiratory gas）|适用于在血中溶解度低的挥发性有机溶剂或适用于在血中溶解度低的挥发性有机溶剂或在呼出气中以原形排泄的化合物的生物监测。在呼出气中以原形排泄的化合物的生物监测。|优点：样品收集方便，可以连续采样，样品优点：样品收集方便，可以连续采样，样品中的干扰物质比较少，易为受试者所接受。中的干扰物质比较少，易为受试者所接受。|缺点：需浓缩采样、需灵敏度高的分析方法；缺点：需浓缩采样、需灵敏度高的分析方法；肺泡气中水分可能产生干扰。肺泡气中水分可能产生干扰。11/22/202233样品收集运输保存与取样分析样品收集运输保存与取样分析k中心原则：代表
20、性中心原则：代表性k按要求采样与取样分析按要求采样与取样分析k运输保存时防止变质运输保存时防止变质k一般要求一般要求k样品采集与保存样品采集与保存k取样分析原则取样分析原则11/22/202234一般要求一般要求&采样时间：对检验结果意义重大。采样时间：对检验结果意义重大。生物半减期：生物半减期：biological half life。指进入指进入生物体内的化学物质的量通过各种途径消除生物体内的化学物质的量通过各种途径消除一半所需要的时间，又称代谢半减期。一半所需要的时间，又称代谢半减期。生物半减期越短，采样时间控制就越严格。生物半减期越短，采样时间控制就越严格。接触后接触后15min和和l
21、h采样之差可使测定结果相差采样之差可使测定结果相差数十倍之多。数十倍之多。11/22/202235生物半减期与采样时间生物半减期与采样时间半减期半减期采样时间采样时间说说 明明短：数分钟短：数分钟班中或班末班中或班末在体内不蓄积，显示近期接触在体内不蓄积，显示近期接触中：少于中：少于5h5h班中或班末班中或班末同上同上中：大于中：大于5h5h每周期开始或每周期开始或周期末周期末在体内蓄积，显示长期接触。在体内蓄积，显示长期接触。长：长：1 1月以上月以上不限定不限定在体内有蓄积，可在接触毒物在体内有蓄积，可在接触毒物几周后的任何时间采样几周后的任何时间采样11/22/2022362.采样环境采
22、样环境&采集生物材料样品时要注意周围环境对样采集生物材料样品时要注意周围环境对样品的污染。品的污染。&对于作业工人而言，采样时应离开生产工对于作业工人而言，采样时应离开生产工作岗位，洗净手、脸及取样部位，在清洁、作岗位，洗净手、脸及取样部位，在清洁、无污染的环境中收集样品。无污染的环境中收集样品。11/22/202237b高压聚乙烯、聚丙烯、聚高压聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、石英、硬质玻璃四氟乙烯、石英、硬质玻璃等材料制成的容器用于检测等材料制成的容器用于检测无机金属化合物。采样前酸无机金属化合物。采样前酸溶液浸泡过夜，洗净晾干。溶液浸泡过夜，洗净晾干。高压聚乙烯高压聚乙烯塑料瓶塑料瓶采样采样
23、容器容器11/22/202238 玻璃或聚乙烯容器可用玻璃或聚乙烯容器可用于有机化合物检测，避免于有机化合物检测，避免使用橡胶和添加有染料的使用橡胶和添加有染料的制品，用前仔细洗涤，最制品，用前仔细洗涤，最后用乙醇淌洗，晾干备用。后用乙醇淌洗，晾干备用。玻璃瓶玻璃瓶11/22/202239见光易变化的待测见光易变化的待测组分可用棕色瓶避组分可用棕色瓶避光保存。光保存。棕色瓶棕色瓶11/22/202240样品运输与保存样品运输与保存采集后的样品应尽快送实验室分析测定。采集后的样品应尽快送实验室分析测定。根据被测物稳定性采用适当的保存温度。根据被测物稳定性采用适当的保存温度。避免样品中待测成分损失
24、。密封、易沉淀避免样品中待测成分损失。密封、易沉淀的样品如尿样，加酸控制酸度。的样品如尿样，加酸控制酸度。冷冻保存的样品不要使用玻璃瓶盛放。冷冻保存的样品不要使用玻璃瓶盛放。及时做好采样记录。及时做好采样记录。11/22/202241|尽快测定尿比重或肌酐量（用于结果校正）。尿比重尽快测定尿比重或肌酐量（用于结果校正）。尿比重或肌酐浓度过高过低的尿样应弃去，重新采样测定。或肌酐浓度过高过低的尿样应弃去，重新采样测定。|尽快分析。尽快分析。4或或-20。|测定金属加稀硝酸酸化。有时需加细菌生长抑制剂。测定金属加稀硝酸酸化。有时需加细菌生长抑制剂。|为使一次尿样和为使一次尿样和24h尿样的结果有可
25、比性，采样后需尿样的结果有可比性，采样后需尽快测定尿比重或肌酐含量，对测定结果进行校正。尽快测定尿比重或肌酐含量，对测定结果进行校正。样品采集与保存样品采集与保存尿样尿样11/22/202242尿样测定结果表示法一尿样测定结果表示法一:尿比重法尿比重法 C校校=KC 校正系数校正系数K=(1.020-1.000)/(d-1.000)式中：式中：c校校为经校正后尿液中待测成分的浓度为经校正后尿液中待测成分的浓度(mg/L)；c为测得尿液中待测成分的浓度为测得尿液中待测成分的浓度(mg/L)；1.020为我国采用的尿液的标准比重；为我国采用的尿液的标准比重；d为实际测得的为实际测得的尿液比重；尿液
26、比重；K为校正尿液比重到为校正尿液比重到1.020的系数。的系数。11/22/202243 肌酐是肌肉在人体内代谢产物，主要肌酐是肌肉在人体内代谢产物，主要由肾小球排出体外。每由肾小球排出体外。每20g肌肉代谢可产生肌肉代谢可产生1mg肌酐。一般健康人一天经尿排出的肌酐肌酐。一般健康人一天经尿排出的肌酐量约为量约为1.8g。故可用。故可用1g肌酐所对应的待测肌酐所对应的待测成分的量（成分的量（mg）来表示尿液中待测成分的）来表示尿液中待测成分的浓度：浓度：尿样测定结果表示法二尿样测定结果表示法二:尿肌酐法尿肌酐法11/22/202244mg/L)mg/gg/L)实测浓度（尿液中待测成分含量（肌
27、酐）肌酐浓度（24h尿中的含量（尿中的含量（mg/24h)=1.8尿液中待测成分含量（尿液中待测成分含量（mg/g肌酐）肌酐）11/22/202245血样血样静脉血静脉血末梢血末梢血b若测定金属，采血时应用若测定金属，采血时应用1%1%硝酸和去离子水先硝酸和去离子水先后清洗皮肤，然后用后清洗皮肤，然后用75%75%乙醇消毒。乙醇消毒。b取末梢血时不得用力挤压采血部位，尽量让其取末梢血时不得用力挤压采血部位，尽量让其自然流出，并弃去第一滴血，避免因组织液渗出自然流出，并弃去第一滴血，避免因组织液渗出将血样稀释。将血样稀释。11/22/202246b采集血样时，注意抗凝和避免溶血。采集血样时，注意
28、抗凝和避免溶血。b容器一般用聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻容器一般用聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻璃试管。璃试管。b4冰箱中短期保存；冰箱中短期保存；-20冷冻干燥保存。冷冻干燥保存。11/22/2022473.发样发样k用不锈钢剪刀采集用不锈钢剪刀采集颈部距头皮约颈部距头皮约2.5cm的发段的发段12g。k采样前两个月内不能染发和使用含有待测化采样前两个月内不能染发和使用含有待测化学物质的洗发护发品。学物质的洗发护发品。k一般放于小纸袋中，纸袋上记录相关信息。一般放于小纸袋中，纸袋上记录相关信息。k洗净晾干的发样贮于干燥器中可长期保存。洗净晾干的发样贮于干燥器中可长期保存。11/22/202248
29、呼出气监测的依据是被呼出气监测的依据是被测物在肺泡气与肺部血液之测物在肺泡气与肺部血液之间存在血气两相平衡。间存在血气两相平衡。挥发性物质经呼吸道吸挥发性物质经呼吸道吸入，一段时间后达最大稳定入，一段时间后达最大稳定值。值。11/22/202249 呼出气浓度变化可分为呼出气浓度变化可分为3期，期，开始时（开始时（1期）浓度接近零，期）浓度接近零，随后浓度迅速上升（随后浓度迅速上升（2期），期），达肺泡气平台期（达肺泡气平台期（3期）时挥期）时挥发性物质从肺泡释放出来。发性物质从肺泡释放出来。11/22/202250采样装置采样装置&选用对被测物吸附小的采样装置选用对被测物吸附小的采样装置&常
30、用的采集器有塑料袋常用的采集器有塑料袋&两端具有三通活塞的玻璃瓶两端具有三通活塞的玻璃瓶&还有一种复合膜采气袋外面为塑料，内衬还有一种复合膜采气袋外面为塑料，内衬铝箔。铝箔。11/22/202251三通管三通管塑料袋塑料袋较低含量样品富集采较低含量样品富集采样，保存一周。样，保存一周。11/22/202252呼出气的采集方法特点呼出气的采集方法特点（1 1）塑料袋直接采样塑料袋直接采样：操作简便，适用于采：操作简便，适用于采集浓度高的样品，混合呼出气或终末呼出气集浓度高的样品，混合呼出气或终末呼出气均可。但样品不能保存，需尽快分析。均可。但样品不能保存，需尽快分析。（2 2）活性炭吸附管采样活
31、性炭吸附管采样：在采样中，待测物在采样中，待测物被吸附浓集在活性炭上，可连续采集一定时被吸附浓集在活性炭上，可连续采集一定时间，适于采集含量较低样品，可保存间，适于采集含量较低样品，可保存1 1周。周。操作较烦，需解吸。操作较烦，需解吸。11/22/202253（3 3）操作方法：操作方法：采样时，受试者先深呼吸采样时，受试者先深呼吸2 23 3次，然后按正常呼吸将口对准采样管次，然后按正常呼吸将口对准采样管或采样袋呼出气体后，立即将采样器密封，或采样袋呼出气体后，立即将采样器密封，此为混合气体。或收集呼出气末端的气体此为混合气体。或收集呼出气末端的气体则为终末呼出气。则为终末呼出气。采集器密
32、封性好、而且阻力小，采集器密封性好、而且阻力小，以保证受试者正常呼吸状态下收集。以保证受试者正常呼吸状态下收集。11/22/202254(三三)取样分析原则取样分析原则1.1.体液类样品应充分混匀。体液类样品应充分混匀。2.2.骨和脏器骨和脏器:剔除脂肪、结缔组织等，粉碎混匀。剔除脂肪、结缔组织等，粉碎混匀。3.3.低温冷冻样品应先自然解冻，放至室温后，重低温冷冻样品应先自然解冻，放至室温后，重新混匀取样。新混匀取样。4.4.烘干、粉碎、磨细或剪碎的发、骨及其他脏器烘干、粉碎、磨细或剪碎的发、骨及其他脏器组织的干样，称样前须干燥至恒重。如被测物组织的干样，称样前须干燥至恒重。如被测物具挥发性，
33、可同时另称样测水分含量。具挥发性，可同时另称样测水分含量。5.5.称取样品的量应保证样品的代表性，其中待测称取样品的量应保证样品的代表性，其中待测成分的量须满足分析方法的定量下限。成分的量须满足分析方法的定量下限。11/22/202255第三节第三节 生物材料样品的预处理生物材料样品的预处理 生物材料样品的种类繁多、成分复杂，一般生物材料样品的种类繁多、成分复杂，一般难以直接测定，需对样品进行必要的预处理难以直接测定，需对样品进行必要的预处理后方能测定。后方能测定。11/22/202256生物材料样品预处理方法选择生物材料样品预处理方法选择选择预处理方法时应考虑：选择预处理方法时应考虑：样品和
34、待测物质的理化性质样品和待测物质的理化性质待测物质在样品中的含量水平待测物质在样品中的含量水平共存干扰物质含量共存干扰物质含量所采用的分析方法所采用的分析方法 11/22/202257一、无机元素分析的样品预处理一、无机元素分析的样品预处理处理目的：处理目的：使被测元素从有机物中释放出来。使被测元素从有机物中释放出来。处理手段：处理手段：稀释法、酸提取法、矿物化法、加压分解法、稀释法、酸提取法、矿物化法、加压分解法、微波消解法、酶分解法。微波消解法、酶分解法。11/22/202258基本要求：基本要求：避免待测元素损失及污染；避免待测元素损失及污染；尽可能减少化学试剂的用量；尽可能减少化学试剂
35、的用量；操作简便，省时；操作简便，省时；待测组分回收率达到分析要求；待测组分回收率达到分析要求；操作过程安全性高。操作过程安全性高。11/22/202259稀释法稀释法dilution method|液体样品（血清、组织液等），如测定其中液体样品（血清、组织液等），如测定其中的金属元素含量，可用水、稀酸等稀释后测定。的金属元素含量，可用水、稀酸等稀释后测定。|若基体效应对测定影响大，也可用基体改进若基体效应对测定影响大，也可用基体改进剂溶液稀释后测定。剂溶液稀释后测定。|固体样品（毛发、骨骼等）适宜溶液溶解后固体样品（毛发、骨骼等）适宜溶液溶解后测定金属元素含量。测定金属元素含量。11/22/
36、202260酸提取法酸提取法（acid extraction method）用酸溶液直接从样品中定量提取待测成分。用酸溶液直接从样品中定量提取待测成分。2mol/l的盐酸的盐酸充分浸提后分离充分浸提后分离血浆中锰的提取血浆中锰的提取60水浴加热水浴加热1h11/22/202261酸提取法特点酸提取法特点（acid extraction method）&所用试剂量比较少所用试剂量比较少&处理过程简单，处理条件温和处理过程简单，处理条件温和&空白值低且造成待测成分损失或污染的空白值低且造成待测成分损失或污染的可能性小。可能性小。&但需注意基体干扰和提取效率是否能达但需注意基体干扰和提取效率是否能达
37、到分析要求。到分析要求。11/22/202262矿物化法矿物化法（mineralization method）目的：提取测定元素、避免有机基体干扰。目的：提取测定元素、避免有机基体干扰。分类：干灰化和湿消化。分类：干灰化和湿消化。优点：彻底破坏有机基体，理论上元素可以优点：彻底破坏有机基体，理论上元素可以完全转移。完全转移。缺点：操作复杂、待测成分可能损失缺点：操作复杂、待测成分可能损失11/22/202263干灰化干灰化干燥、炭化、灰化、溶解灰分干燥、炭化、灰化、溶解灰分b直接用氧来破坏样品直接用氧来破坏样品中有机物。中有机物。b样品必须干燥，否则样品必须干燥，否则在高温下发生暴溅，使在高温
38、下发生暴溅，使样品丢失或玷污。样品丢失或玷污。b另外，需注意某些元另外，需注意某些元素的气化损失。素的气化损失。马弗炉马弗炉11/22/202264湿消化法（湿消解法）湿消化法（湿消解法）k用硫酸硝酸等氧用硫酸硝酸等氧化性酸和氧化剂化性酸和氧化剂分解破坏有机物。分解破坏有机物。k消化过程也存在消化过程也存在待测成分损失的待测成分损失的可能。可能。11/22/202265加压分解法加压分解法（pressurized decomposition method）|利用压力提高酸的沸点，加速样品有机物利用压力提高酸的沸点，加速样品有机物的破坏。的破坏。|在密闭内衬聚四氟乙烯压力罐中进行。在密闭内衬聚四
39、氟乙烯压力罐中进行。|优点：提高酸的利用率、避免待测成分损优点：提高酸的利用率、避免待测成分损失、减小空白值等。失、减小空白值等。|缺点：处理的样品量一般小于缺点：处理的样品量一般小于0.5g。11/22/202266微波消解法微波消解法（microwave digestion method）b 原理：试样可吸收微波，原理：试样可吸收微波，利用微波作为加热源进行消利用微波作为加热源进行消解，仍属湿消化法。解，仍属湿消化法。b特点：速度快、试剂量小、特点：速度快、试剂量小、空白值低、对环境污染小、空白值低、对环境污染小、节约能源、易于自动化节约能源、易于自动化,并且并且样品制备精密度高。样品制备
40、精密度高。微波消解炉微波消解炉11/22/202267酶分解法酶分解法（enzyme decomposition method）&利用酶来分解生物样品中的蛋白质。利用酶来分解生物样品中的蛋白质。&优点：条件温和，防止待测物挥发损失；优点：条件温和，防止待测物挥发损失；可维持金属离子原有价态，可进行形态分析；可维持金属离子原有价态，可进行形态分析；无机和有机成分分析均适用。无机和有机成分分析均适用。&缺点：目前能用于这类分解方法的酶不多。缺点：目前能用于这类分解方法的酶不多。11/22/202268二、有机物分析样品的预处理二、有机物分析样品的预处理顶空法顶空法水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法溶剂萃取法
41、溶剂萃取法固相萃取法固相萃取法固相微萃取法固相微萃取法其他提取方法等。其他提取方法等。11/22/202269顶空法顶空法（head space method）适用于易挥发有机化合物的测定。操作简适用于易挥发有机化合物的测定。操作简便，干扰少。便，干扰少。尿尿样样水浴一定时间后，水浴一定时间后，注射器抽取顶部空气注射器抽取顶部空气气相色谱分析气相色谱分析11/22/202270水蒸汽蒸馏法水蒸汽蒸馏法（steam distillation method）k利用水蒸气将样品中的挥利用水蒸气将样品中的挥发性成分蒸馏出来。发性成分蒸馏出来。k适用于分离和纯化挥发性适用于分离和纯化挥发性化合物，如尿中
42、酚、氟、化合物，如尿中酚、氟、氰化物等的分离。氰化物等的分离。k操作繁琐，但提取效率高，操作繁琐，但提取效率高，分离效果好。分离效果好。11/22/202271溶剂萃取法溶剂萃取法应用最广泛应用最广泛（solvent extraction method）|适宜于非挥发性有机化合物的分离。适宜于非挥发性有机化合物的分离。|使用易挥发的有机溶剂，经蒸干浓缩后，将残渣使用易挥发的有机溶剂，经蒸干浓缩后，将残渣溶于小体积溶剂，使样品中待测组分得到富集。溶于小体积溶剂，使样品中待测组分得到富集。|常用的有机溶剂有乙醚、三氯甲烷、正己烷、乙常用的有机溶剂有乙醚、三氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、甲苯和丙酮等。酸
43、乙酯、甲苯和丙酮等。样品和有机溶剂样品和有机溶剂小体积溶剂小体积溶剂定容定容11/22/202272 1.1.根据待测组分极性的强弱选择萃取溶剂，根据待测组分极性的强弱选择萃取溶剂，要求萃取充分，选择性高。要求萃取充分，选择性高。2.2.低沸点溶剂有利于萃取后除去溶剂。低沸点溶剂有利于萃取后除去溶剂。3.3.低粘度溶剂可与样品基质充分接触，提低粘度溶剂可与样品基质充分接触，提高萃取效率。高萃取效率。4.4.萃取时常常加入饱和氯化钠溶液消除乳萃取时常常加入饱和氯化钠溶液消除乳化现象。化现象。11/22/202273固相萃取法固相萃取法应用广泛应用广泛（Solid phase extraction
44、，SPE）1.将样液导入预先经活化过的固相萃取柱，待测将样液导入预先经活化过的固相萃取柱，待测组分通过吸附、分配或离子交换等原理被萃组分通过吸附、分配或离子交换等原理被萃取柱保留，而其他杂质组分不被保留，并可取柱保留，而其他杂质组分不被保留，并可用适宜溶剂冲洗掉。用适宜溶剂冲洗掉。2.然后用另外一种溶剂把待测组分从固定相上然后用另外一种溶剂把待测组分从固定相上洗脱下来，以达到分离、净化和富集目的。洗脱下来，以达到分离、净化和富集目的。11/22/202274SPE小柱小柱C18键合硅键合硅胶（非极性）胶（非极性）原理与过程原理与过程11/22/202275SPE的应用特点的应用特点主要用于高沸
45、点有机物样品分析前的净化主要用于高沸点有机物样品分析前的净化和富集。和富集。优点：溶剂用量少、萃取回收率高、重现优点：溶剂用量少、萃取回收率高、重现性好、简便快速等优点。性好、简便快速等优点。缺点：成本高，操作繁琐。缺点：成本高，操作繁琐。11/22/202276固相微萃取法固相微萃取法（Solid phase micro-extraction，SPME)&新型无溶剂样品提取富集技术。新型无溶剂样品提取富集技术。&石英光导纤维作载体，表面涂有机固定石英光导纤维作载体，表面涂有机固定液，浸在样品溶液中时，被测物吸附在表液，浸在样品溶液中时，被测物吸附在表面，然后转移到气相色谱仪的进样口，通面，然
46、后转移到气相色谱仪的进样口，通过加热解吸，被测物气化并随载气进入色过加热解吸，被测物气化并随载气进入色谱柱进行分离和测定。谱柱进行分离和测定。11/22/202277直接插入试样中萃取或顶空萃取均可。直接插入试样中萃取或顶空萃取均可。11/22/202278SPME的应用特点的应用特点&用于各种气体和液体样品，也可以用于固用于各种气体和液体样品，也可以用于固体样品中的挥发性物质的提取。体样品中的挥发性物质的提取。&优点：灵敏度高，无溶剂，样品体积小，优点：灵敏度高，无溶剂，样品体积小，提取富集简便、快速，易于自动化等。提取富集简便、快速，易于自动化等。&缺点：影响因素多，萃取效率有时较低，缺点
47、：影响因素多，萃取效率有时较低，结果的准确度和重现性差。结果的准确度和重现性差。11/22/202279其他提取方法其他提取方法应用较少应用较少b 超临界流体萃取超临界流体萃取(supercritical fluid extraction，SFE)b 超声提取技术超声提取技术（ultrasonic extraction）b 微波萃取技术微波萃取技术（microwave extraction）11/22/202280第四节第四节 生物材料检验质量控制生物材料检验质量控制一、生物材料检验质量控制一般方法一、生物材料检验质量控制一般方法 二、标准物质及其在生物材料检验中的应用二、标准物质及其在生物材
48、料检验中的应用（一）标准物质（一）标准物质（二）标准物质的作用及选用原则（二）标准物质的作用及选用原则11/22/202281分析容器和试剂分析容器和试剂k微量元素分析以聚四氟乙烯为最佳，其次微量元素分析以聚四氟乙烯为最佳，其次是聚乙烯或聚丙烯制品，玻璃容器最好使是聚乙烯或聚丙烯制品，玻璃容器最好使用硅硼玻璃。用硅硼玻璃。k容器使用前用盐酸或硝酸充分浸泡，纯水容器使用前用盐酸或硝酸充分浸泡，纯水洗净。洗净。k有机物分析多使用玻璃容器。有机物分析多使用玻璃容器。k纯水和其他试剂的纯度必须合乎要求。纯水和其他试剂的纯度必须合乎要求。11/22/202282标准物质的特征标准物质的特征1.由多种方法
49、、多个实验室用准确可靠方法由多种方法、多个实验室用准确可靠方法协同确定。协同确定。2.定值的准确度具有国内最高水平。定值的准确度具有国内最高水平。3.具有国家统一编号的标准物质证书。具有国家统一编号的标准物质证书。4.均匀性高，稳定性强。按统一要求包装。均匀性高，稳定性强。按统一要求包装。5.表表1-1.11/22/202283标准物质的选用与保存标准物质的选用与保存&基体组成与被测样品组成接近。基体组成与被测样品组成接近。&浓度水平与被测样品组成接近。浓度水平与被测样品组成接近。&注意证书上的有效期，严格按规定注意证书上的有效期，严格按规定条件保存。条件保存。11/22/202284第五节第
50、五节 正常参考值的制订正常参考值的制订由于个体差异，正常参考值应是一个范由于个体差异，正常参考值应是一个范围，而不是一个单一的点值。围，而不是一个单一的点值。11/22/202285正常参考值的意义正常参考值的意义 为评价生活环境质量与人体健康效应、为评价生活环境质量与人体健康效应、制订或修改卫生标准提供依据；制订或修改卫生标准提供依据；为疾病诊断以及青少生长发育状况提供为疾病诊断以及青少生长发育状况提供依据。依据。可用于工作环境污染状况的评价，为职可用于工作环境污染状况的评价，为职业中毒诊断和疗效观察提供依据。业中毒诊断和疗效观察提供依据。11/22/202286选择足够数量的正常人（样本）
