一種用于測定生物樣品中痕量元素的檢測平臺及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物材料的元素檢測領(lǐng)域，具體涉及一種適合采用LA-ICP-MS法測定 生物樣品中痕量元素的檢測平臺及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS)問世至今已有25年。在二十多年的時(shí)間里， 其迅速發(fā)展成一種應(yīng)用廣泛且受到高度評價(jià)的分析技術(shù)。全球已有數(shù)千臺ICP-MS作為常 規(guī)分析手段，裝備在不同研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。隨著儀器自身的發(fā)展與完善，其在痕量、超痕 量元素分析上顯示出得天獨(dú)厚的能力。
[0003] 傳統(tǒng)分析生物樣品中痕量元素的方法采用的是經(jīng)典濕法消解、微波消解、或者是 高壓消解罐進(jìn)行消解，其原理是利用硝酸或者雙氧水的強(qiáng)氧化性對生物樣品的分子鏈進(jìn)行 破壞，使其溶解成溶液，再進(jìn)入ICP-MS進(jìn)行檢測。此類方法通常對樣品的數(shù)量有較高的要 求，一般消解樣品最少在〇.Ig左右。并且，在消解過程中也會引入不必要的雜質(zhì)元素。
[0004] 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（LA-ICP-MS)是一種固體樣品直接引入技 術(shù)，其基本原理是將激光微束聚焦于樣品表面使之溶蝕汽化，由載氣將蝕刻下來的微粒載 入到等離子體中電離，再經(jīng)質(zhì)譜系統(tǒng)分析檢測。作為一種適用于多種類型固體樣品的引入 方法，與干擾少、靈敏度高的電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS)聯(lián)用，開拓了質(zhì)譜分析技術(shù) 的新領(lǐng)域。
[0005] 該LA-ICP-MS技術(shù)其具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)原位、實(shí)時(shí)、快速的分析優(yōu)勢；靈敏度高、 空間分辨率較好的特點(diǎn)。（2)可分析的樣品范圍十分廣闊，幾乎所有的樣品均能夠被激光器 所剝蝕。（3)固體樣品可以不用分解直接測定，提高進(jìn)樣效率。（4)可以采取不同方式的分 析，比如微區(qū)分析、整體分析或者探針分析。（5)對樣品幾乎沒有要求。上述固體樣品直接 引入技術(shù)（即固體進(jìn)樣法）減少了繁瑣的樣品制備過程，不僅省時(shí)且可減少污染的可能，避 免了溶液制備中的稀釋效應(yīng)，對降低檢出限有利，而引入等離子體的干氣溶膠使得質(zhì)譜干 擾較溶液法更少。
[0006] 但是，以往LA-ICP-MS法在分析過程中多采用固體標(biāo)樣，或者采用溶液標(biāo)樣進(jìn)行 校正，固體標(biāo)樣在制備過程中采用粉末壓片，熔融燒結(jié)等工藝，而對于生物樣品則沒有很好 的標(biāo)準(zhǔn)制備方法。由于激光剝蝕過程中的重復(fù)性、固體樣品的均勻性、固體樣品本身的物理 性質(zhì)和表面狀態(tài)、元素的分餾效應(yīng)等嚴(yán)重影響著分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度。因此，如何通 過LA-ICP-MS法準(zhǔn)確測定生物樣品中痕量元素的含量，為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明旨在克服傳統(tǒng)濕法分解手段中檢測步驟繁瑣、及現(xiàn)有LA-ICP-MS法中的標(biāo) 準(zhǔn)樣品制備的問題，本發(fā)明提供了一種用于測定生物樣品中痕量元素的檢測平臺及檢測方 法，從而可快速而準(zhǔn)確地測定生物樣品中的痕量元素。
[0008] 本發(fā)明的一方面提供了一種用于測定生物樣品中痕量元素的檢測平臺，所述檢測 平臺包括：將所述生物樣品冷凍至固態(tài)的制冷系統(tǒng)；對冷凍至固態(tài)的生物樣品進(jìn)行激光剝 蝕的激光剝蝕系統(tǒng)；以及用于將激光剝蝕得到的生物樣品的氣溶膠載入到等離子體中電離 化、并檢測所述生物樣品中的痕量元素含量的電感耦合等離子體質(zhì)譜系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明提供的檢測平臺，能夠有效地將生物樣品快速冷凍至固態(tài)，得到適合在 LA-ICP-MS法中使用的固體標(biāo)樣，而且在檢測過程中沒有引入任何化學(xué)試劑，環(huán)保高效，有 利于后續(xù)檢測工序的開展。本發(fā)明的檢測平臺結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制冷迅速，可快速測定 生物樣品中痕量元素的含量。
[0010] 在本發(fā)明中，所述制冷系統(tǒng)包括：存放生物樣品用的樣品槽；在頂部具有開口且 容納至少一個(gè)所述樣品槽的殼體；能夠封住所述開口且允許所述激光剝蝕系統(tǒng)發(fā)出的激光 穿透的蓋體；用于冷凍生物樣品并進(jìn)行保溫的制冷單元；以及用于測量所述生物樣品的溫 度的測溫單元。
[0011] 本發(fā)明提供的殼體可以同時(shí)容納多個(gè)樣品槽，可以同時(shí)經(jīng)由制冷單元將多個(gè)樣品 進(jìn)行冷凍并保溫，有利于后續(xù)樣品檢測、校準(zhǔn)步驟的迅速開展，提高了檢測的速度。通過蓋 體可與殼體完全密封，形成密閉空腔，并且激光剝蝕系統(tǒng)發(fā)出的激光可穿透蓋體，對容納于 殼體中的冷凍至固態(tài)的生物樣品進(jìn)行激光剝蝕，從而得到后續(xù)以LA-ICP-MS法進(jìn)行檢測的 氣溶膠。并且，通過設(shè)置測溫單元可有利于控制制冷單元以對冷凍后的生物樣品進(jìn)行保溫。
[0012] 在本發(fā)明中，所述制冷單元具備用于向所述殼體內(nèi)提供制冷介質(zhì)以冷凍生物樣品 的制冷管路和根據(jù)所述測溫單元檢測到的溫度控制所述制冷管路中的制冷介質(zhì)的流速的 流量控制構(gòu)件。
[0013] 本發(fā)明中使用向殼體內(nèi)提供制冷介質(zhì)以冷凍生物樣品的制冷管路和根據(jù)上述測 溫單元檢測到的溫度控制制冷管路中的制冷介質(zhì)的流速的流量控制構(gòu)件，以便有效地冷凍 生物樣品并進(jìn)行保溫。優(yōu)選地，制冷介質(zhì)可以是氮?dú)猓瑥亩梢愿焖俚刂评洹?br>[0014] 在本發(fā)明中，所述制冷管路包括分別設(shè)于所述殼體的側(cè)壁上的制冷介質(zhì)入口部和 制冷介質(zhì)出口部、以及連接于所述制冷介質(zhì)入口部和制冷介質(zhì)出口部之間并設(shè)置于所述殼 體內(nèi)的用于載置所述樣品槽的管體；且所述流量控制構(gòu)件設(shè)于所述制冷介質(zhì)入口部。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，從制冷介質(zhì)入口部流入的作為制冷源的制冷介質(zhì)流經(jīng)設(shè)于殼體內(nèi)的 管體后從制冷介質(zhì)出口部流出。從而可通過在管體內(nèi)流通的制冷介質(zhì)有效地對載置于該管 體上的樣品槽中的生物樣品進(jìn)行冷凍。并且，通過設(shè)置于制冷介質(zhì)入口部的流量控制構(gòu)件 可有效地基于上述測溫單元測得的溫度對流入殼體內(nèi)的制冷介質(zhì)的流速進(jìn)行控制，以有利 于對冷凍后的生物樣品進(jìn)行保溫。優(yōu)選地，上述管體可以形成為M型，從而可以更均勻地制 冷。
[0016] 在本發(fā)明中，所述測溫單元包括與所述樣品槽相連的測溫儀。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，可通過與樣品槽相連的測溫儀有效地檢測樣品槽中的生物樣品的溫 度，有利于實(shí)現(xiàn)保溫功能。優(yōu)選地，該測溫儀可以是與樣品槽相連的測溫電阻。
[0018] 在本發(fā)明中，所述電感耦合等離子體質(zhì)譜系統(tǒng)具備用于對所述殼體內(nèi)的生物樣品 提供載氣的載氣管路以及與所述載氣管路相連的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，通過載氣管路可向殼體內(nèi)的生物樣品提供載氣，以使激光剝蝕得到 的生物樣品的氣溶膠由載氣載入到等離子體中電離化，以進(jìn)行后續(xù)檢測。
[0020] 在本發(fā)明中，所述載氣管路包括分別設(shè)于所述殼體的側(cè)壁上的載氣入口部和載氣 出口部，所述載氣入口部與載氣供給源相連，且所述載氣出口部與所述電感耦合等離子體 質(zhì)譜儀相連。
[0021] 本發(fā)明中，載氣管路包括分別設(shè)于殼體的側(cè)壁上的載氣入口部和載氣出口部，所 載氣入口部與載氣供給源相連以向殼體內(nèi)提供載氣，載氣出口部與電感耦合等離子體質(zhì)譜 儀相連以向后者提供由載氣載入的生物樣品的氣溶膠。即、在激光剝蝕完畢后，向殼體內(nèi)通 入載氣，由載氣將剝蝕得到的氣溶膠帶入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，以進(jìn)行后續(xù)檢測。進(jìn)一 步簡化了檢測方法，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。優(yōu)選地，該載氣例如可以是氦氣、氬氣之類的 惰性氣體。更優(yōu)選地，該載氣可以是氦氣和氬氣的混合氣體。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種使用上述檢測平臺的