血液透析水化學污染物檢測方法研究進展

申 劍，武 婷，田海嬌，劉曉青，張 洪，劉文靜，焦 宏

(山西省分析科學研究院，山西 太原 030006)

血液透析療法是治療尿毒癥和腎功能衰竭最常用的方法之一[1-2]。為保證治療效果，患者每次血液透析都需要消耗上百升水[3]。如果血液透析水質量達不到血液透析治療用水標準要求，短期會引起患者身體不適，長期會導致患者出現各種并發癥，甚至威脅生命[4-5]。因此，嚴格把控血液透析水質量指標便成為了保證血液透析療效的關鍵前提。

血液透析水中化學污染物包括毒性污染物鋁、總氯、銅、氟化物、鉛、硝酸鹽、硫酸鹽、鋅；電解質鈣、鎂、鉀、鈉；微量元素銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、汞、硒、銀、鉈。依據中華人民共和國醫藥行業標準《血液透析及相關治療用水》(YY0572-2015)，血液透析水中化學污染物的最高允許濃度與推薦分析方法見第39頁表1[6]。雖然國家標準給出了血液透析水的檢測方法，但在操作便捷性、測試準確度、分析靈敏度等方面仍有改進空間，基于此本文重點介紹了國內研究人員近些年有關血液透析水中化學污染物檢測方法所做出的努力與研究成果。

1 血液透析水中毒性污染物的檢測方法

目前研究證明易造成各類透析患者中毒或存在潛在毒性的化學污染物有8種。過多鋁在患者體內富集，會引起腦神經病變、貧血、骨骼疾病等；透析水中游離的氯具有潛在的高氧化性和可以轉化為氯胺的能力，而氯胺是典型致癌物；銅、鉛、鋅的毒性已被證明，其在人體內積累到一定程度會使患者出現明顯的中毒癥狀，如腹痛、肌無力等；氟化物、硝酸鹽超限，會導致患者神經系統紊亂、貧血等；血液透析水中硫酸鹽過高，會造成患者酸中毒，出現惡心、嘔吐等癥狀。

為嚴格控制血液透析水中上述毒性污染物含量，提高檢測效率與效果，研究人員開展了大量研究工作。李劍、周小迪等應用Advance MIC-7 型離子色譜儀建立了同時測定血液透析水中F-、Cl-、NO3-、SO42-等5種離子含量的方法[7]，選用METROSEP A SUPP 4-250陰離子分離柱、METROSEP A SUPP 4/5 Guard 陰離子保護柱、MSM離子抑制器、1.8 mmol/L Na2CO3與1.7 mmol/L NaHCO3混合淋洗液、流量1.1 mL/min、量程25 μs/cm、進樣量20 μL，在0.01 mg/L～10.00 mg/L濃度范圍內F-、Cl-、NO3-、SO42-含量測定線性關系良好，相關系數r>0.999，RSD范圍1.52%～3.08%，離子回收率范圍93.1%～112.1%。武婷、申劍等應用Dionex ICS-1100型離子色譜儀亦建立了同時測定血液透析水中F-、NO3-、SO42-含量的方法[8]，選用IonPac AS19色譜柱、IonPac AG19型保護柱、DS6型電導檢測器、ASRS-300陰離子抑制器、12 mmol/L KOH淋洗液、流量1.0 mL/min、進樣量25 μL，在0.004 mg/L～0.01 mg/L濃度范圍內F-、NO3-、SO42-含量測定線性關系良好，相關系數r≥0.999 8，RSD范圍0.26%～0.88%，離子平均回收率范圍98.0%～101.1%。袁利杰等應用Thermo-X S Eries2型電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)建立了快速測定血液透析水中Al、Cu、Pb、Zn等15種元素的方法[9]，選用碰撞池技術，碰撞氣為氫氦混合氣(93%氫氣、7%氦氣)、流量7.0 L/min，霧化氣流量0.97 L/min、輔助氣流量0.8 L/min、冷卻氣流量13.0 L/min，正向功率1 200 W、采樣深度150 L/min、測定點數/峰為3、掃描方式跳峰，Al、Cu、Pb、Zn的檢出限依次為0.156 ng/mL、0.033 ng/mL、0.018 ng/mL、0.045 ng/mL，相關系數均為r=0.999 9，RSD依次為1.3%、2.0%、1.2%、2.4%。郭捷等應用Nex ION 300X型電感耦合等離子體質譜儀建立了同時測定血液透析水中Al、Cu、Pb、Zn等15種元素的方法[10]，等離子體流量18 L/min、霧化氣流量0.95 L/min、輔助氣流量1.2 L/min，射頻功率1 600 W、重復次數3、掃描方式跳峰、積分時間1 000 ms，Al、Cu、Pb、Zn的檢出限依次為0.003 9 μg/L、0.011 μg/L、0.003 1 μg/L、0.029 μg/L，相關系數r>0.999(除Zn外剩余3種元素r>0.9999)，RSD依次為4.7%、3.5%、4.8%、3.9%，回收率依次為104.1%、97.3%、98.6%、96.4%。

表1 血液透析水中化學污染物最高允許值及推薦分析方法

2 血液透析水中電解質的檢測方法

血液透析水中某些電解質過量容易引起患者體內生理物質失衡，最常見的有4種：鈉可調節人體內液體滲透壓、酸堿平衡及電解質平衡等，透析水中鈉過量易造成患者出現顫抖、運動失調、驚厥、癲癇等高鈉血癥狀；鉀主要起到維持人體心肌和神經肌應激性的作用，透析水中鉀過量易引起患者心律失常、肌肉酸痛、四肢乏力，嚴重時可能發生窒息；鎂參與人體糖代謝，維持呼吸酶活性，是保持機體正常運行必不可少的輔助因子，透析水中鎂過量易導致患者出現嘔吐、頭痛、昏睡、昏迷等高鎂血癥狀；鈣主要維持人體神經傳導、肌肉伸縮等神經-肌肉傳導功能，透析水中鈣過量易促使患者出現厭食、嘔吐、乏力、嗜睡甚至昏迷等癥狀。

要精確把控血液透析水中電解質含量，開發快捷高效的檢測方法勢在必行。張桂香報道了一種離子色譜法檢測血液透析液中Na、K、Mg、Ca的方法[11]，選用美國戴安ICS-1000型離子色譜儀、Ionpac CS12A保護柱、Ionpac CG12A分離柱、CERS抑制器、電導檢測器、流速1.0 mL/min、柱溫30 ℃、池溫35 ℃、保留時間14 min、甲烷磺酸淋洗液濃度20 mmol/L，Na、K、Mg、Ca檢出限依次為0.009、0.019、0.014、0.026 mg/L，相關系數r>0.999 5，RSD為1.67%～2.39%，回收率為96.3% ～108.0%。郭捷、袁利杰等亦介紹了采用ICP-MS法測定血液透析水中電解質元素的方法[9-10]，其中，郭捷等運用Nex ION 300X型ICP-MS儀實現了快速測定血液透析水中Na、K、Mg、Ca元素含量，K、Ca、Na、Mg檢出限依次為7.5、0.97、0.085、0.071 μg/L，相關系數r>0.999 9，RSD依次為3.6%、4.3%、1.0%、2.5%，回收率依次為97.6%、100.3%、103.5%、98.0%；袁利杰等運用Thermo-X S Eries2型ICP-MS儀實現了同時測定血液透析水中Mg、K、Ca元素含量，Mg、K、Ca的檢出限依次為0.165、0.138、0.126 ng/mL，相關系數均為r≥0.999(除Ca外剩余2種元素r≥0.999 9)，RSD依次為1.5%、3.1%、5.2%。

3 血液透析水中微量元素的檢測方法

微量元素雖對人體具有或潛在具有強大的生物科學作用，但超過一定限值仍會導致機體中毒。由于血液透析治療使用水量大大超過常人攝入水量，若血液透析水中銻、砷、鋇等10種微量元素超量可能會在患者血液中形成蛋白質結合物，從而產生微量元素富集，導致患者出現中毒癥狀。

為精確掌握血液透析水中微量元素含量，增強血液透析治療安全性，相關科研機構參照國家醫藥行業標準進行了不少微量元素檢測改進工作。董明等采用碰撞池-電感耦合等離子體質譜法實現了同時測定血液透析水中Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Pb、Sb、Hg、Cu十種元素含量，其中，有8種為微量元素[12]。該法選用Agilent 7500ce型四級桿ICP-MS儀，射頻功率1 400 kW、等離子體氣15.0 L/min、輔助氣0.25 L/min、載氣0.85 L/min、蠕動泵流速0.85 r/min、提取透鏡Ⅰ2.0 V、提取透鏡Ⅱ-105 V、采樣深度8.0 mm、掃描模式Full quant、采集次數3次，Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Sb、Hg的檢出限依次為0.002、0.007、0.021、0.015、0.002、0.069、0.011、0.019 μg/L，相關系數r>0.999，RSD為0.57%～10.76%、回收率為85%～106.9%(每種元素分別配制3種不同加標濃度溶液，每組平行測定6次取平均值)。郭捷、袁利杰等亦介紹了采用ICP-MS法測定血液透析水中某些微量元素的方法[9-10]，其中，郭捷等運用Nex ION 300X型ICP-MS儀實現了同時測定血液透析水中Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb元素含量，Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb的檢出限依次為0.004 7、0.006 5、0.006 5、0.001 3、0.033、0.043、0.002 4 mg/L，相關系數均為r>0.999，RSD依次為2.9%、5.6%、3.8%、3.4%、3.7%、5.2%、4.8%；袁利杰等運用Thermo-X S Eries2型ICP-MS儀實現了同時測定血液透析水中Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Hg元素含量，Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Pb、Hg的檢出限依次為0.012、0.030、0.144、0.030、0.009、0.033、0.036 ng/mL，相關系數均為r>0.999(除Hg外剩余7種元素r≥0.999 9)，RSD依次為1.7%、2.4%、3.1%、1.1%、2.1%、1.4%、5.1%。

4 結論及展望

血液透析水中化學污染物的準確檢測是關乎血液透析療效和患者生命安全的關鍵因素，近年來科研工作者在該領域的努力嘗試為更加準確高效的檢測相關污染物提供了可能。綜合上述文獻，離子色譜法已經實現一次進樣，同時測定F-、Cl-、NO3-、SO42-四種陰離子含量；ICP-MS法也已實現一次進樣，同時測定Al、Cu、Pb、Zn、Na、K、Mg、Ca、Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb 或 Al、Cu、Pb、Zn、Mg、K、Ca、Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Hg 或 Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Pb、Sb、Hg、Cu 元素含量，全部覆蓋了化學污染物中的所有元素。因此，血液透析水中化學污染物的定性定量檢測基本可通過離子色譜與ICP-MS兩類儀器配合使用解決，這或許是下一步相關標準改進的方向。