چکیده
سلنیوم متعلق به گروه عناصر ناچیز در نمونههای تشخیص بالینی است. تشخیص کمبود سلنیوم برای جامعه پزشکی دشوار است. این امر به این علت است که آزمایش مستقیمی برای اثبات آن انجام نمیشود. از روشهای مختلف برای اندازهگیری سلنیوم استفاده میشود. پلاسمای جفت شده القایی- طیفسنج جرمی[1] یکی از بهترین روشهایی است که به دلیل حساسیت بالای این روش نسبت به بقیه موارد، بهمنظور اندازهگیری سلنیوم کاربرد دارد. در این مقاله با اندازهگیری سلنیوم در سرم به روش ICP-MS آشنا میشویم.
لازم به ذکر است که انجام این آزمون در آزمایشگاه اکسیر تجهیز آزما قابلیت انجام دارد.
Abstract
Selenium belongs to a group of trace elements of special interest in biological samples for clinical diagnosis. Selenium deficiency is difficult for the medical community to diagnose. This is because there is no direct test to prove it. Various techniques are used to measure selenium. One of the best techniques used today is ICP-MS due to the high sensitivity of this method compared to others. In this article, we will learn about measuring selenium in serum by ICP-MS method. Selenium deficiency is difficult for the medical community to diagnose. This is because there is no direct test to prove it. Various techniques are used to measure selenium. One of the best techniques used today is ICP-MS due to the high sensitivity of this method compared to others. In this article, we will learn about measuring selenium in serum by ICP-MS method.
کلمات کلیدی: ICP-MS، اندازه گیری سلنیوم، نمونه سرم، آنالیز عنصری
سلنیوم دارای کاربردهای آنتی اکسیدانی بوده و برای تهیه ترکیب تری یدو تیرونین که از تیروکسین تولید میشود ضروری است. در واقع، سلنیوم نقش مهمی در سلامت سیستم ایمنی دارد. این آنتی اکسیدان به کاهش استرس اکسیداتیو در بدن کمک میکند که موجب کاهش التهاب و تقویت ایمنی میشود. افزایش سطح سلنیوم خون با افزایش پاسخ ایمنی مرتبط است. در برخی موارد، سطح گلوتاتیون پراکسیداز اندازهگیری میشود. گلوتامین پراکسیداز آنزیمی است که برای عملکرد به سلنیوم نیاز دارد. اگر سطح این آنزیم در بدن پایین باشد، ممکن است که سلنیوم کافی در بدن موجود نباشد.
در میان انواع روشهای تجزیهای موجود مورد استفاده برای اندازهگیری غلظت سلنیوم در سرم، اخیرا از روش ICP-MS به دلیل حساسیت بالا استفاده شدهاست. یکی از عوامل محدود کننده اندازهگیری مستقیم سلنیوم، مشکلات تداخل دیگر یونها بر ایزوتوپهای عمده سلنیوم در این گونه ماتریسها است. بنابراین، بیشتر از کالیبراسیون افزایش استاندارد یا رقیق کردن ایزوتوپ برای غلبه بر اثرات یونیزاسیون افزایش کربن در ماتریسهای نمونه زیستی استفاده میشود. در بیشتر موارد، حجم نمونه سرم قابل دسترس برای آنالیز محدود به 5/0 میلیلیتر و حتی کمتر است که همین امر موجب میشود تا از روش کالیبراسیون افزایش استاندارد برای تهیه نمونه استفاده نشود. علاوهبر این، غلظت تقریبی سلنیوم در هر نمونه، مقدار مناسب برای آلوده کردن هر نمونه را تعیین میکند. ماتریس حاوی متانول بر اثرات یونیزاسیون غلبه میکند ولی عامل محدود کننده برای این روش هنگام حضور دیگر عناصر ناچیز وجود دارد.
معرفی دستگاه ICP MS
دستگاه پلاسمای جفت شده القایی – طیفسنج جرمی، ترکیبی از یک منبع ICP دما بالا با یک طیفسنج جرمی است. این روش بهصورت تجاری در سال 1983 معرفی شد. این روش، از جمله روشهای طیفسنجی است که یونش در آن به کمک پلاسمای تولید شده توسط یک گاز بی اثر که بهطور عمده آرگون است، انجام میشود. آنالیزگر جرمی در این دستگاه شامل جداسازی یونها بر پایه نسبت جرم به بار (m/z) و اندازهگیری فراوانی یونها در محیط خلاء در فاز گازی است. بهعبارت دقیقتر، آنالیزگر جرمی به بررسی نسبت جرم به بار با استفاده از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی میپردازد. از این روش برای شناسایی بیشتر عناصر به غیر از آرگون استفاده میشود (شکل (1)). مزیت این روش در مقایسه با آنالیز طیفسنجی انتشار نوری پلاسمای جفت شده القایی[1]، حذف تداخلات نشری است. از این رو، این روش در مقایسه با روشهای دیگر بهعنوان مثال، ICP OES، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس ([2]EDSو غیره حساستر، با حد تشخیص بهتر در محدوده ppb/ ppt و تکرارپذیری بالاتر است. زمان پاسخدهی در این روش کوتاه است. آنالیز بهصورت تک عنصر[4] و یا چند عنصر[5] انجام میشود. با استفاده از این روش، انواع نمونه اعم از جامد و مایع همچون آب، خاک، سنگ، مواد معدنی، مواد غذایی، مواد دارویی، آلیاژ و غیره را میتوان آنالیز نمود.
شکل (1): عناصر قابل اندازهگیری با استفاده از دستگاه آنالیز عنصری ICP MS [1].
آمادهسازی نمونه
در اینجا یک روش آمادهسازی موثر نمونه که سبب اندازهگیری مستقیم سلنیوم در سرم بدون محدود کردن قدرت آنالیز برای اندازهگیری عناصر AI, Cu, Ni, Co, Cd, Mn, Zn در همان نمونه میشود معرفی شدهاست. پارامترهای دستگاهی مربوطه نیز در جدول 1 ذکر شده است.
معرفها، استانداردها و تهیه نمونه
از آب دیونیزه شده بهمنظور رقیق کردن نمونه و تهیه استانداردها استفاده میشود. استیک اسید برای اسیدی کردن استانداردها و نمونهها و محلول استاندارد چند عنصری برای کالیبراسیون خارجی استفاده میشود [1]. رودیوم بهعنوان استاندارد داخلی در تمام اندازهگیریها به کار میرود. ترایتون X-100 بهعنوان معرف به همه محلولهای اندازهگیری شده در غلظت v/v 1/0 درصد اضافه میشود. نمونه در دمای 20- درجه سانتیگراد باید نگهداری شود. تمام نمونههای سرم در 10 برابر رقت در v/v 4 درصد استیک اسید تهیه میشوند. ترایتون X-100 (v/v 1/0 درصد) برای کارایی بالاتر نبولایزر و پایداری آئروسل تولید شده به نمونه افزوده میشود. نمونه شاهد و استانداردها برای کالیبراسیون خارجی به روش مشابه تهیه میشوند. رودیم بهعنوان استاندارد داخلی به همه محلولها در غلظت µmol/l 64/0 اضافه میشود. 4 نقطه کالیبراسیون (شاهد و 3 استاندارد) در یک خط ساده بهدست میآید. غلظت استانداردها µmol/l 03/0، 06/0 و 13/0 برای AI, Cd, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb و µmol/l 25/0، 64/0 و 27/1 برای سلنیوم و روی است.
جدول (1): ویژگیهای دستگاهی [1].
| 15 | جریان گاز پلاسما( (لیتر/دقیقه) |
| 3/1 | جریان گاز کمکی(لیتر/دقیقه) |
| 88/0 | جریان گاز نبولایزر(لیتر/دقیقه) |
| 75/0 | سرعت جریان نمونه (میلیلیتر/دقیقه) |
| 3/1 | HF-Power (kW) |
| نوع مینهارد | نوع نبولایزر |
| 6 | عمق نمونهبرداری (میلی متر) |
| 10 | زمان انتگراسیون(میلی تانیه) |
| 100 | اسکنها |
| peak hopping, I point / peak | حالت اسکن |
| I sec/isotope, 3 replicates | مجموع زمان آنالیز |
چندین تداخل، ناشی از یونهای مولکولی (CIO+، CIOH، ArCl، CCl2+) بهعنوان عوامل محدود کننده برای آنالیز مستقیم Se و سایر عناصر کمیاب مانند کروم و آرسنیک وجود دارند [2]. عمق نمونهبرداری را میتوان برای دستیابی به حداقل تداخل گونههای چند اتمی بهینه کرد (شکل (2)). موقعیت محور z (یعنی عمق نمونهبرداری بهعنوان فاصله از مشعل[6] تا رابط[7]) متفاوت بود و شدت سیگنال نرمال شده برای عنصر استاندارد داخلی Rh و گونههای چند اتمی ArCl+، ArC+ و CIO+ باید بررسی شود. بهترین نسبت سیگنال به نویز برای تمام عوامل ذکر شده، در فاصله 5 میلیمتری از مشعل تا رابط است. از دست دادن شدت سیگنال به بهای کاهش تداخل، مقداری جزئی و قابل چشمپوشی است. حدود 10 درصد از سیگنال استاندارد داخلی Rh از بین میرود و در نتیجه، تداخل ناشی از ArCl+، ArC+ و ClO+ بسیار کاهش مییابد (20 تا 60 درصد). نرخ جریان بهینه نبولایزر بهطور کامل به نوع نبولایزر مورد استفاده و ماتریس نمونه مه پاش شده بستگی دارد.
شکل (2): تأثیر عمق نمونهبرداری (محور z، فاصله مشعل – مخروط نمونه) بر سیگنال و شدت گونههای چند اتمی [2].
نتیجهگیری
آنالیز چند عنصری در نمونههای بالینی مانند سرم میتواند بهطور مستقیم و سریع با استفاده از روش ICP-MS انجام شود. درصورت استفاده از روشهای کالیبراسیون خارجی، باید روشهای دقیق آمادهسازی نمونه بهخصوص برای عناصری همچون Se، Al و Zn انجام شود. تطبیق ماتریس[8] هنگام برخورد با عناصر e V بالا مانند Se و As در نمونههای زیستی و یا هر ماتریس نمونه، حاوی مقادیر قابل توجهی ماده آلی ضروری است. ثابت شدهاست که اسید استیک برای این منظور مفید است. بهینهسازی عوامل پلاسما، منجر به کاهش تداخل گونههای چند اتمی می شود. تنظیمات سرعت جریان نبولایزر با تنظیمات بهدست آمده با تنظیمات محلول آبی معمولی متفاوت است. دقت و صحت روش توصیف شده، امکان تحلیل معمولی این ماتریسها با ویژگیهای عملکرد مورد نیاز را فراهم میکند.
از این رو، سرعت و ویژگی چند عنصری روش توصیف شده، گویای استفاده از ICP-MS برای این برنامه است؛ زیرا هر دو محدودیت تشخیص و همچنین توان نمونه در مقایسه با هر روش دیگری، از جمله GF-AAS و ICP-AES بسیار بهتر هستند.
برای دیدن متن کامل این مقاله به فصلنامه دانش آزمایشگاهی ایران (IJLK) شماره 2 تابستان 1403 مراجعه کنید.
پی نوشت:
[1] Inductively Coupled Plasma Optical Emission spectroscopy (ICP-OES)
[2] Electron Dispersive Spectroscopy (EDS)
[3] X-ray Fluorescence (XRF)
[4] single element
[5] multi element
[6] Torch
[7] Interface
[8] Matrix match
