一種同位素稀釋la-icp-ms原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同位素稀釋LA-ICP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，包括：對生物切片樣品采用組織防脫材料構(gòu)建樣品邊界的方式，在邊界內(nèi)加入定量的同位素稀釋劑與組織樣品進行同位素充分交換；優(yōu)化了同位素稀釋劑的添加方式、同位素平衡時間、以及原位的同位素比測量技術(shù)的條件；采用了同位素稀釋法-LA-ICP-MS技術(shù)對均勻的山羊腦和牛肝組織切片樣品中的鐵進行了原位定量，其測量結(jié)果與微波消解-同位素稀釋方法的測量結(jié)果相一致。本發(fā)明可進一步應用于臨床中生物組織切片樣品中金屬元素的原位、微區(qū)定量測量及成像分析中，對于建立組織樣品中鐵元素的分布變化與典型神經(jīng)性疾病的聯(lián)系具有重要的臨床意義。
【專利說明】—種同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機質(zhì)譜原位分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-1CP-MS)是在質(zhì)譜檢測的基礎(chǔ)上結(jié)合激光剝蝕進樣技術(shù)而成的一種固體微區(qū)分析新技術(shù)。該技術(shù)固體進樣前處理相對簡單，引入等離子體的干氣溶膠較濕法進樣干擾少，且其原位(in-situ)、微區(qū)、快速的分析優(yōu)勢，以及高靈敏度、低檢出限、小于10 μ m空間分辨率、可進行多種元素含量和同位素組成測量的能力已成為生物醫(yī)學研究中一種很有潛力的分析方法，近年來已成為質(zhì)譜分析技術(shù)應用的前沿。在生物臨床領(lǐng)域中的應用報道中，研究對象涉及植物、動物腦和其他生物組織切片樣品等。然而，LA-1CP-MS技術(shù)在生物臨床領(lǐng)域的應用中，由于目前與待測樣品基體相匹配的標準物質(zhì)或標準樣品還十分匱乏，而該技術(shù)本身受樣品基體效應、分餾效應、質(zhì)量歧視效應影響又十分嚴重，導致LA-1CP-MS在準確定量測量方面存在較大困難?，F(xiàn)階段大多數(shù)LA-1CP-MS應用研究集中在對元素含量的相對測量，即用相對計數(shù)表示含量的大小，不能給出絕對量值，難以滿足生物醫(yī)學研究中對生物組織樣品原位、微區(qū)元素分布準確定量分析的要求。
[0003]同位素稀釋質(zhì)譜法(IDMS)是國際公認的高準確度分析方法之一，如果能將靈敏、準確的同位素稀釋技術(shù)與可以實現(xiàn)原位、微區(qū)分析的LA-1CP-MS相結(jié)合，將為解決LA-1CP-MS進行生物樣品原位微區(qū)準確定量元素測量提供一條理想的途徑。目前，基于IDMS技術(shù)LA-1CP-MS定量方法研究，主要包括兩種方案:第一，固體稀釋劑標記技術(shù)(solid-spiking for direct analysis)。通過采用溶液稀釋劑與固體樣品混合、均勻化、干燥等步驟，使稀釋劑與固體樣品中待測元素發(fā)生同位素交換，制備出可用于標記待測固體樣品的固體稀釋劑，該固體稀釋劑可以與待測樣品混合、均勻、壓片后，用于LA-1CP-MS測量的樣品。該方法由于采用了 IDMS技術(shù)，使得LA-1CP-MS在定量方面的準確性有所提高，減小了測量不確定度，然而卻不能應用于組織切片的原位、微區(qū)分析。第二，溶液稀釋劑在線引入技術(shù)。即通過溶液稀釋劑在線引入到激光剝蝕樣品池，在池中與剝蝕固體樣品產(chǎn)生的氣溶膠混合并發(fā)生同位素交換,混合氣溶膠引入到ICP-MS中進行測量。這種方式制樣過程相對簡單，適用性較強，沒有樣品與稀釋劑之間混合、均勻化的過程，因此可應用于組織切片樣品的原位、微區(qū)定量分析。然而，此方法在應用中還存在兩個技術(shù)難點，一是如何確定與待測樣品發(fā)生反應的稀釋劑質(zhì)量；二是如何確定稀釋劑與樣品之間的同位素交換是否達到平衡。因此，迄今為止，將IDMS方法與LA-1CP-MS相結(jié)合，用于組織切片樣品的原位、微區(qū)絕對定量分析還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法。本發(fā)明通過對生物切片樣品采用組織防脫材料構(gòu)建樣品邊界的方式，在邊界內(nèi)加入定量的同位素稀釋劑與組織樣品進行同位素充分交換；優(yōu)化了同位素稀釋劑的添加方式、同位素平衡時間、以及原位的同位素比測量技術(shù)的條件；采用同位素稀釋法-LA-1CP-MS技術(shù)對實驗室自行制備的均勻的山羊腦和牛肝組織切片樣品中的鐵進行了原位定量測量。本發(fā)明具有操作簡便、定量結(jié)果準確可靠、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，克服了目前生物切片樣品中金屬元素難以進行原位定量分析的難題，適用于生物切片樣品中金屬元素的原位絕對定量分析。
[0005]本發(fā)明所述的方法，包括以下步驟:
[0006](I)山羊腦和牛肝組織切片樣品的制備:將山羊腦組織樣品經(jīng)過混合、勻漿，在_20°C下冷凍后，采用全自動冷凍切片機制作20?50 μ m厚的山羊腦組織切片樣品；稱取牛肝粉末標準樣品分散在30%的明膠水溶液中，渦旋均勻化混合5分鐘后，用移液管取樣20?50 μ L滴加到載玻片上，室溫下干燥后形成一個模擬的組織切片樣品，由載玻片在滴加樣品前后分別稱重的質(zhì)量變化得到模擬切片的質(zhì)量；
[0007](2)組織防脫邊界的構(gòu)建及同位素稀釋劑的加入:使用免疫組化筆分別在山羊腦和牛肝組織切片周圍繪制一個邊界，用移液器往邊界內(nèi)的組織樣品上分兩次滴加約0.1?
0.3g的濃縮57Fe稀釋劑溶液；
[0008](3)組織切片樣品與稀釋劑達到同位素平衡的條件優(yōu)化:采用組織防脫技術(shù)分別將4個山羊腦組織切片樣品構(gòu)建邊界，然后在邊界內(nèi)滴加同位素稀釋劑溶液，分別保持3，6，9，12分鐘后，蒸干溶劑以控制同位素交換的時間，然后測定56Fe / 57Fe的比值，根據(jù)計算的山羊腦組織切片樣品中Fe元素含量，得到最佳的同位素平衡時間為3分鐘；
[0009](4)LA-1CP-MS測量經(jīng)過同位素交換后的組織切片樣品中56Fe / 57Fe的比值及定量計算:激光剝蝕系統(tǒng)采用線掃描方式，平行測定5片組織樣品，每片樣品掃描4?7條線，每條線長度約為0.8?1.5cm ;選取56Fe和57Fe做為待測同位素，根據(jù)同位素稀釋法計算公式得到樣品中鐵元素的含量。
[0010]本發(fā)明所述的方法，所述步驟(3)中所用的57Fe同位素稀釋劑溶液采用去離子水作為溶劑。在同位素平衡過程中采用電加熱板蒸發(fā)掉稀釋劑中的溶劑，從而控制同位素交換的時間，待溶劑臨近將蒸干時，放置室溫下自然干燥待測。
[0011]本發(fā)明所述的方法，所述步驟(4)中激光燒蝕儀LSX213的工作條件為:激光能量
2.0?4.5mJ /脈沖，掃描頻率10?20Hz，光斑尺寸50?200 μ m,掃描速度30?60 μ m/s，燒蝕方式:線掃描。
[0012]本發(fā)明所述的方法，所述步驟(4)中電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Element2的分辨率為4000，消除同多原子離子40Ar16O+對56Fe+的譜線干擾；工作條件為:功率1100?1400W，樣品氣流速0.90?1.20L / min,輔助氣流速1.00?1.40L / min,冷卻氣流速15?20L /min，采樣時間0.01?0.03s，峰采集個數(shù)100?150。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以達到的技術(shù)效果是:
[0014](I)自主開發(fā)的“組織防脫邊界的構(gòu)建”方法操作簡便、容易實現(xiàn)，成功在生物組織切片周圍構(gòu)建邊界，使稀釋劑完全附著在組織樣品表面進行同位素交換而不會擴散，加入的稀釋劑質(zhì)量可由減量法獲得。[0015](2)優(yōu)化的稀釋劑添加方式及同位素平衡的條件保證了既不破壞組織切片樣品本身，又能實現(xiàn)樣品與稀釋劑間的充分同位素交換平衡，確保了原位同位素稀釋法測量結(jié)果的有效性。
[0016](3)采用同位素稀釋LA-1CP-MS基準方法對組織切片中的鐵元素進行了原位定量測定，保證了測量結(jié)果的準確性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1山羊腦組織切片樣品的制備過程圖；
[0018]圖2為實施例1LA-1CP-MS測定山羊腦組織切片樣品中56Fe、57Fe的強度值(左)及56Fe/ 57Fe比值(右)結(jié)果圖；
[0019]圖3為實施例2牛肝模擬組織切片樣品的制備過程圖；
[0020]圖4為實施例2LA-1CP-MS測定牛肝模擬組織切片樣品中56Fe、57Fe的強度值(左)及56Fe/ 57Fe比值(右)結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0021]為進一步說明本發(fā)明，結(jié)合以下實施例具體說明:
[0022]實施例1
[0023]實施例樣品為實驗室自行制備的山羊腦組織切片樣品。
[0024](I)山羊腦組織切片樣品的制備:將IOOg山羊腦組織樣品經(jīng)過混合、勻漿，在-20°C下冷凍后，采用全自動冷凍切片機對腦組織進行切片，厚度為20 μ m，組織切片的質(zhì)量可由載玻片在樣品放置前后分別稱重的質(zhì)量變化得到，樣品制備過程如圖1。平行制備10片山羊腦組織切片樣品，選取其中的5片用于進行ID-LA-1CP-MS分析，另外取平行制備的另外5片切片樣品，將組織樣品用塑料刀片刮下，收集后采用微波消解，采用同位素稀釋HR-1CP-MS測量其中鐵的含量。
[0025](2)山羊腦組織切片樣品“組織防脫邊界”的構(gòu)建及同位素稀釋劑的加入:待組織切片稱量后，使用免疫組化筆在組織切片周圍繪制一個邊界，用移液器往邊界內(nèi)的組織樣品上分兩次滴加約0.3g的濃縮57Fe稀釋劑溶液，通過這種方式，可以實現(xiàn)組織樣品與稀釋劑的同位素交換，且稀釋劑不會擴散到周圍載玻片上。在同位素平衡過程中采用電加熱板蒸發(fā)掉稀釋劑中的溶劑，從而控制同位素交換的時間，待溶臨近將蒸干時，放置室溫下自然干燥待測。
[0026](3)組織切片樣品與稀釋劑達到同位素平衡的條件優(yōu)化:采用組織防脫技術(shù)分別將4個山羊腦組織切片樣品構(gòu)建邊界，然后在邊界內(nèi)滴加同位素稀釋劑溶液，分別保持3，6，9，12分鐘后，蒸干溶劑以控制同位素交換的時間，然后測定56Fe / 57Fe的比值。根據(jù)同位素稀釋法公式計算4個山羊腦組織切片樣品中Fe元素含量分別為72.5±3.6mg.kg_S結(jié)果表明:在上述不同的同位素平衡時間中，樣品與稀釋劑均進行了充分的同位素交換，達到了同位素平衡，所以最終Fe元素含量的計算結(jié)果沒有顯著性差異(t檢驗，P > 0.05)，確定最佳同位素平衡時間為3分鐘。
[0027](4)LA-1CP-MS對樣品進行測量:對經(jīng)同位素交換過的山羊腦組織切片樣品進行測量，產(chǎn)生的氣溶膠直接輸送到ICP炬管。平行測定5片組織樣品，每片樣品掃描5條線，每條線長度約為1cm，信號采集中56Fe、57Fe的強度值(左)及56Fe / 57Fe比值(右)如圖2所示。ICP-MS采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Element2，分辨率為4000，消除同多原子離子4°Ar160+對56Fe+的譜線干擾。工作條件為:功率1300W，樣品氣流速1.20L / min，輔助氣流速1.00~1.40L / min，冷卻氣流速15L / min，采樣時間0.01s，峰采集個數(shù)100。激光燒蝕儀LSX213的工作條件為:激光能量3.0mJ /脈沖，掃描頻率20Hz，光斑尺寸50 μ rn,掃描速度40μηι/ s,燒蝕方式為線掃描。
[0028](5)山羊腦組織樣品中鐵元素同位素稀釋法結(jié)果的計算:
[0029]在IDMS方法中，選取的測量同位素為56Fe和57Fe,樣品測定結(jié)果的計算公式為:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，其特征在于所述方法包括:對生物切片樣品采用組織防脫材料構(gòu)建樣品邊界的方式，在邊界內(nèi)加入定量的同位素稀釋劑與組織樣品進行同位素充分交換；優(yōu)化了同位素稀釋劑的添加方式、同位素平衡時間、以及原位的同位素比測量技術(shù)的條件；采用同位素稀釋法-LA-1CP-MS技術(shù)對實驗室自行制備的均勻的山羊腦和牛肝組織切片樣品中的鐵進行了原位定量測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，其特征是按照以下步驟進行: (1)山羊腦和牛肝組織切片樣品的制備:將山羊腦組織樣品經(jīng)過混合、勻漿，在-20°C下冷凍后，采用全自動冷凍切片機制作20?50 μ m厚的山羊腦組織切片樣品；稱取牛肝粉末標準樣品分散在30%的明膠水溶液中，渦旋均勻化混合5分鐘后，用移液管取樣20?50 μ L滴加到載玻片上，室溫下干燥后形成一個模擬的組織切片樣品，由載玻片在滴加樣品前后分別稱重的質(zhì)量變化得到模擬切片的質(zhì)量； (2)組織防脫邊界的構(gòu)建及同位素稀釋劑的加入:使用免疫組化筆分別在山羊腦和牛肝組織切片周圍繪制一個邊界，用移液器往邊界內(nèi)的組織樣品上分兩次滴加約0.1?0.3g的濃縮57Fe稀釋劑溶液； (3)組織切片樣品與稀釋劑達到同位素平衡的條件優(yōu)化:采用組織防脫技術(shù)分別將4個山羊腦組織切片樣品構(gòu)建邊界，然后在邊界內(nèi)滴加同位素稀釋劑溶液，分別保持3，6，9，12分鐘后，蒸干溶劑以控制同位素交換的時間，然后測定56Fe / 57Fe的比值，根據(jù)計算的山羊腦組織切片樣品中Fe元素含量，確定最佳同位素平衡時間為3分鐘； (4)LA-1CP-MS測量經(jīng)過同位素交換后的組織切片樣品中56Fe/ 57Fe的比值及定量計算:激光剝蝕系統(tǒng)采用線掃描方式，平行測定5片組織樣品，每片樣品掃描4?7條線，每條線長度約為0.8?1.5cm ;選取56Fe和57Fe做為待測同位素，根據(jù)同位素稀釋法計算公式得到樣品中鐵元素的含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，其特征在于:所述步驟(3)中所用的57Fe同位素稀釋劑的溶液采用去離子水作為溶劑，在同位素平衡過程中采用電加熱板蒸發(fā)掉稀釋劑中的溶劑，從而控制同位素交換的時間，待溶劑臨近將蒸干時，放置室溫下自然干燥待測。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，其特征在于:所述步驟(4)中激光燒蝕儀LSX213的工作條件為:激光能量2.0?4.5mJ /脈沖，掃描頻率10?20Hz，光斑尺寸50?200 μ m，掃描速度30?60 μ m / s，燒蝕方式:線掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述同位素稀釋LA-1CP-MS原位測定生物組織樣品中鐵含量的方法，其特征在于:所述步驟(4)中電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Element2的分辨率為4000，消除同多原子離子4°Ar160+對56Fe+的譜線干擾；工作條件為:功率1100?1400W，樣品氣流速0.90?1.20L / min，輔助氣流速1.00?1.40L / min，冷卻氣流速15?20L / min，采樣時間0.01?0.03s,峰采集個數(shù)100?150。
【文檔編號】G01N1/38GK103837592SQ201410098726
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】馮流星, 王軍, 張丹 申請人:中國計量科學研究院