CEM微波消解在比较医学元素分析中的应用

01 引言

比较医学的基础在于利用一种物种的信息来理解其他物种中相同过程的能力。实验室大鼠和小鼠因其解剖学和生理学特点与人类高度相似，成为了生物医学研究和比较医学研究的理想动物模型。通过元素分析来确定这些样本中的微量元素水平，也有助于评估营养状况及其对人类健康的影响。然而，大鼠和小鼠体积小，组织样本仅有几毫克重。这些微小的样本量，加上检测限严格，增加了额外的复杂性，并使样品制备在元素分析过程中充满挑战。在这项研究中，我们采用了 Discover®SP-D Clinical 自动化微波消解系统来处理动物组织。这个系统能够在所需的温度和压力下安全操作，以实现更加快速和有效的消解过程。

02 材料和方法

样本：
• 酸空白：3 mL HNO3 + 0.5 mL HCl

• NIST 1577c 牛肝

• 成年大鼠肾脏

样品制备：

1. 从一只成年雄性斯普拉格-道利大鼠新鲜获取整个肾脏。

2. 快速冷冻肾脏并储存于 -80 °C。

3. 在实验室冰箱中解冻样品。

4. 使用预清洗的塑料勺状工具均质化样品。

5. 称取 0.1 克样品放入带有微型搅拌棒的 10 mL 石英容器中。

6. 向容器中加入 3 mL HNO3 + 0.5 mL HCl 的微量金属酸。

7. 盖上容器盖，将其放入系统或自动进样器中。

表1. 方法参数

表2. 压力阶段，压差设定为 160 psi

03 分析

关注金属的选择基于标准参考材料（SRMs）的认证值，以及行业对微量金属污染物的关注。样品是在安捷伦 7850 ICP-MS 上分析的，其条件详见表3。所列条件用于分析所有元素，这些元素是使用“H2”和“He”调谐模式分析的。以下元素被用作内部标准：钪（Sc）、锗（Ge）、铑（Rh）、铟（In）、铽（Tb）、镥（Lu）和铋（Bi）。在本次分析中没有使用气体稀释技术。

表3. 安捷伦 7850 ICP-MS

04 结果

所有消解液在用去离子水稀释至 50 克后均呈清澈、无色和无颗粒状。对微量金属酸进行了酸空白测试（表4），以确认关注金属的基线水平值。背景水平被发现低于检测限或可忽略不计。分析国立标准技术研究院（nist）标准参考材料（表5）证明了报告值在预期范围内得到了准确恢复。通过验证标准来确认样品的完荃消解和准确回收。

表4. 酸空白的平均元素回收率（ppb）（n=3）

表5. 认证元素的平均元素浓度（ppm）和回收率百分比值（n=3）

表6. 单个成年大鼠肾脏的平均元素浓度（ppm）（n=3）

05 结论

成年大鼠肾脏的小型样本（约100毫克）的消解在不到 10 分钟的时间内成功完成，随后进行了分析。将回收率与 NIST 标准参考材料中报告的元素进行比较，证明了消解和分析的成功。Discover SP-D 临床自动化微波消解系统轻松处理了小样本量，通过 ICP-MS 进行分析，以实现低检测限。这两种技术的结合非常适合比较医学，因为它既允许所需的小样本量和低检测限，同时仍能在预期范围内提供成功的分析结果。