痕量元素（鈷 鉻 鉬）測定方法比較

劉鵬 林俊 楊惠林

·實驗研究·

痕量元素（鈷 鉻 鉬）測定方法比較

劉鵬 林俊 楊惠林★

目的研究適用于金屬對金屬人工關節假體植入術后血漿鈷、鉻、鉬等痕量元素離子濃度的檢測方法 。方法對比3種方法對GBW 090006標準牛血清中的鈷鉻鉬離子濃度測定的差異：（1）電感耦合等離子體質譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）-微波消解。（2）ICP-MS-電熱板常壓消解。（3）原子吸收光譜（Atomic absorption spectroscopy，AAS）-微波消解。結果ICP-MS-微波消解法測定GBW 090006中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的回收率為：93.52%～106.83%，相對標準偏差（RSD）為0.48%～1.90%。結論ICP-MS-微波消解法具有檢出限低、快速、不易污染、不易損失、準確等優點，適用于金屬對金屬人工關節假體植入術后血漿中鈷鉻鉬等痕量元素的測定。

鉻合金 關節成形術置換 微波 電感耦合等離子體質譜法

金屬對金屬（Metal on Metal，MOM）人工關節假體由于其良好的耐磨性能和假體生存率，已取代金屬對高分子聚乙烯（Metal on Polyethylene）廣泛應用于人體。但其磨損產生的顆粒在體內可釋放出鈷、鉻、鉬等重金屬離子［1］，學術界對體內重金屬離子濃度過高導致的染色體突變、致癌性等問題存在疑問［2，3］。本研究通過比較電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）與原子吸收光譜法（AAS）、微波消解與電熱板常壓消解對血漿內痕量金屬離子濃度測定的影響，試圖找到適用于檢測MOM人工關節假體植入術后患者血漿中鈷、鉻、鉬元素濃度的方法。

1 資料與方法

1.1 實驗儀器及試劑 美國ThermoFisher公司X Series Ⅱ型電感耦合等離子體質譜儀，中國上海屹堯公司Excel微波消解儀，美國LabTech公司EH200防腐型電熱板，美國ThermoFisher公司NANOpure DIamond超純水系統，美國BD公司肝素鋰抗凝的無菌真空采血管，瑞士MettlerToledo公司AL204電子天平，澳大利亞GBC公司的932型原子吸收光譜儀。

加標回收試驗所需鈷、鉻、鉬標準溶液分別是1000μg/ml GSBG 62021-90鈷標準溶液、1000μg/ml GSBG 62017-90鉻標準溶液、1000μg/ml GSBG 62035-90鉬標準溶液（鋼鐵研究總院）。濃度30% MOS級H2O2、BV-Ⅲ級硝酸（北京化學試劑研究所），牛血清成分分析標準物質GBW 090006（北京北化恒信生物技術有限公司），所有標準溶液和樣品制備均使用超純水（＞18MΩcm-1）。

1.2 實驗方法 用3種方法：（1）ICP-MS-微波消解。（2）ICP-MS-電熱板消解。（3）AAS-微波消解。同時測定相同樣本（GBW 090006標準牛血清）中鈷、鉻、鉬3種元素的離子濃度。比較3種檢測方法精密度、準確度的差異。

1.3 樣本處理 在GBW 090006封裝容器中精確加入2ml BV-III級硝酸，充分混勻。用移液槍分別取0.2ml于微波消解罐或電熱板燒瓶中，加入6ml BV-III級硝酸和2ml MOS級H2O2（30%）后進行消解（微波消解按照表1所示工序依次運行，電熱板常壓消解溫度：160℃），然后加熱趕酸用超純水定容于10ml容量瓶。

表1 微波消解系統工序

2 結果

2.1 元素加標回收率 為評價3種檢測方法的準確度，對GWB 090006 進行了加標回收試驗，做2組平行試驗，比較3種檢測方法的回收率。將樣品平均分成2份，經過相同的樣本處理過程（同前所述），第2份樣本在原基礎上按照加標試驗要求加入含有鈷、鉻、鉬元素的混合標樣，使3種元素的濃度提高200ng/ml，2份樣本在同等條件下處理并測定。元素按加標回收試驗結果（見表2）。3種檢測方法對鈷、鉻、鉬元素的回收率均較為理想，而ICP-MS-微波消解對鉬元素測定的回收率高于其余兩種方法，ICP-MS-微波消解對鈷、鉻、鉬元素測定的回收率介于93.52%～106.83%，較余兩種方法更為穩定。

表2 元素回收率（%）

2.2 方法精密度 為評價3種檢測方法的穩定性，將GWB 090006 分成等量的5份，進行平行試驗，比較3種檢測方法的精密度。將5次測得的結果進行統計分析，計算出各個元素的均值（X）、標準偏差（SD）和相對標準偏差（RSD）。表3、表4的數據顯示AAS-微波消解測定Cr、Mo兩種元素的RSD較大，而ICPMS-微波消解、ICP-MS-電熱板消解兩種方法的RSD值均處于標準范圍之內。ICP-MS對血液痕量元素離子濃度的測量精密度優于AAS。

表3 測量均值及標準偏差（SD）

表4 相對標準偏差（RSD）

3 討論

MOM人工關節假體的應用提高了假體的生存期，但由于磨損、腐蝕等原因釋放出鈷、鉻、鉬等重金屬離子引起了學術界的高度關注［2，4，5］。鈷元素普遍分布于石油、水及動植物體內。在動物、人體內鈷元素作為某些組織（如維生素B12）的必要成分發揮著重要的作用。目前臨床應用于關節假體的鈷元素均為非放射性穩定的鈷同位素，目前尚無確切證據表明暴露于含有非放射性穩定的鈷同位素的水、食物可以誘發腫瘤或導致其他疾病，僅在動物模型研究中發現其可以誘發腫瘤。鉻元素亦廣泛分布于自然界中，世界衛生組織認定鉻6+離子具有誘發腫瘤發生的危險，如肺癌等。目前針對MOM人工關節假體植入術后血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度是否對人體具有毒害作用尚無統一意見。但是接受MOM人工關節置換手術的患者有必要知道血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度可能造成的遠期潛在風險。同時獲取這類患者血液中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的準確值和變化趨勢，可以預測患者關節假體不良事件的發生可能［2，6］，亦可以為研究血液中升高的鈷、鉻、鉬元素離子濃度的遠期治病風險作數據收集工作。

目前雖有關于檢測MOM人工關節假體置換術后血液中鈷、鉻、鉬元素離子濃度的研究，但由于血液中這類元素離子濃度很低，受限于一般方法檢出限低、誤差較大等原因導致各項研究結果之間存在較大的差異［1，7，8］。本文用ICP-MS-微波消解、ICP-MS-電熱板消解、AAS-微波消解,同時測定國家標準物質（GBW 090006）中鈷、鉻、鉬3種元素的離子濃度，比較ICP-MS與AAS、微波消解與電熱板常壓消解對血漿內鈷、鉻、鉬3種痕量金屬離子濃度測定的影響，引入了ICP-MS-微波消解測定血漿中鈷、鉻、鉬等痕量元素離子濃度的分析方法。本研究結果顯示：微波消解相比電熱板常壓消解具有高效、不易污染、不易損失、消解完全等優點；ICP-MS相比AAS具有檢出限低、快速、準確、抗干擾能力強、一次進樣可同時測定多種元素等優點。

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215006 蘇州大學附屬第一醫院骨科

*通訊作者