I  概述

在臨床診斷、營養(yǎng)評估和生命科學(xué)研究中，準確測定人體血清中的鈣（Ca）、鐵（Fe）、硒（Se）等關(guān)鍵元素至關(guān)重要。數(shù)十年來，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）一直是進行此類痕量元素分析的方法。然而，傳統(tǒng)ICP-MS在實際應(yīng)用中存在一項長期挑戰(zhàn)，限制了其在部分關(guān)鍵元素檢測中的準確性。

近期，You等人發(fā)表于《Analytical and Bioanalytical Chemistry》的一項前沿研究，為我們帶來了突破性的解決方案——氮氣電感耦合等離子體質(zhì)譜（MICAP-MS）。該研究通過一套嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計，系統(tǒng)評估并證實了MICAP-MS在復(fù)雜血清樣本分析中的性能。

II 傳統(tǒng)ICP-MS的局限：氬氣帶來的干擾問題

傳統(tǒng)ICP-MS的核心限制源于其使用氬氣（Ar）作為等離子體氣源。氬氣在電離過程中會形成多原子離子，對Ca、Fe、Se等元素的測量造成嚴重干擾，導(dǎo)致其豐度最高的同位素——如??Ca、??Fe和??Se——在常規(guī)氬氣ICP-MS中無法被直接用于檢測，嚴重制約了方法的靈敏度和準確性。

盡管已有碰撞池、冷等離子體等技術(shù)用于緩解這些問題，但這些方法通常增加操作復(fù)雜性，且未能從根本上解決干擾。

III 系統(tǒng)性的方法驗證：從基質(zhì)耐受性到高精度定量

本研究采用層層遞進的策略，全面驗證了MICAP-MS的分析能力：

1.   基體耐受性考察與標準曲線法（基體匹配）

研究首先考察了MICAP-MS對血清中高濃度鈉（Na）的耐受性，并采用了基體匹配（在標準品中加入50 mg/L NaCl） 的標準曲線法進行定量。結(jié)果顯示，在高Na濃度下（如2 g/L）會出現(xiàn)信號抑制，但在血清典型濃度（~50 mg/L）下影響可控。然而，標準曲線法的結(jié)果雖對多數(shù)元素有效，卻仍不夠理想，特別是Se、As、Zn因樣品中有機碳殘留導(dǎo)致的信號增強而顯著高估，這引出了對更精準方法的需求。

2.   高Na基體對同位素比值影響的關(guān)鍵驗證

為推行高準確度的同位素稀釋法（ID），必須確認復(fù)雜基體不干擾同位素比值的測量。研究發(fā)現(xiàn)，即使在高達2 g/L的Na濃度下，??Fe/??Fe和?²Se/??Se的同位素比值也未發(fā)生顯著變化。這一關(guān)鍵結(jié)論證明了在高Na血清基體中進行ID分析的可行性，為后續(xù)精準定量鋪平了道路。

3.   同位素稀釋法（ID）實現(xiàn)精準定量

基于前述基礎(chǔ)，研究最終采用同位素稀釋法（ID）進行最終定量。該方法有效校正了基體效應(yīng)，使得Ca、Fe、Se的測定結(jié)果與多種標準物質(zhì)的認證值吻合，充分展現(xiàn)了MICAP-MS與ID法聯(lián)用在復(fù)雜樣本分析中的準確度。

IV MICAP-MS的突破：以氮氣取代氬氣，并可基于現(xiàn)有設(shè)備升級

MICAP-MS技術(shù)的核心創(chuàng)新，在于使用氮氣（N?）替代氬氣作為等離子體氣源，這一變革帶來以下關(guān)鍵優(yōu)勢：

1. 避免Ar相關(guān)干擾，啟用高豐度核素

由于等離子體中不再含有大量氬，??Ar?、??Ar¹?O?、??Ar??等干擾離子也隨之消失。這使得研究人員能夠直接使用??Ca、??Fe和??Se這些豐度最高的同位素進行高精度同位素稀釋分析（ID），這是傳統(tǒng)Ar-ICP-MS無法實現(xiàn)的，顯著提升了檢測靈敏度。

2.   顯著的升級便利性

本研究基于PlasmaQuant MS Elite ICP-MS進行改裝，證實了MICAP等離子體源可直接對現(xiàn)有商用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進行改裝升級。這意味著實驗室無需購置整臺新設(shè)備，即可以較低成本、在不更換核心質(zhì)譜部件的情況下，將傳統(tǒng)Ar-ICP-MS升級為性能更優(yōu)異的MICAP-MS，極大地提升了該技術(shù)的普及可行性與投資回報率。

3.   RADOM等離子體發(fā)生器

RADOM 開發(fā)的高性能等離子體發(fā)生器，可以將空氣、N?、CO?、H?、水蒸氣等氣體加熱至等離子體狀態(tài)，溫度超過5500℃，能夠為科研實驗室提供緊湊、易用、可靠且經(jīng)濟實惠的等離子體解決方案，滿足等離子體與材料科學(xué)研究的迫切需求。廣泛應(yīng)用于材料加工、表面活化改性、滅菌、氣化、NOx可控合成、等離子體刻蝕、鍍膜與噴涂等領(lǐng)域。

可用于替代 ICP-MS 的常規(guī)氬氣等離子體源，非常適合基于TOF、激光剝蝕及經(jīng)典四極桿等研究探索的質(zhì)譜實驗室，目前在全球科研機構(gòu)已有十多個成功改裝案例，涉及多家 ICP-MS 主流品牌。

■ 模塊化設(shè)計，適應(yīng)多種 ICP-MS 采樣器接口；

■ 視質(zhì)譜類型及應(yīng)用方向提供靈活的定制化服務(wù)；

■ 高度穩(wěn)定的等離子體，激發(fā)源使用壽命長；

■ 無氬環(huán)境，能夠?qū)衔镞M行光譜分析；

■ 減少氬相關(guān)的多原子離子干擾，改善檢測結(jié)果。

參考文獻

You, Z., Winckelmann, A., Vogl, J. et al. Determination of calcium, iron, and selenium in human serum by isotope dilution analysis using nitrogen microwave inductively coupled atmospheric pressure plasma mass spectrometry (MICAP-MS). Anal Bioanal Chem 416, 3117–3125 (2024). doi.org/10.1007/s00216-024-05274-0

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