Analysis of whole blood samples using triple quadrupole inductivity coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

Význam tématu

Analýza celých krevních vzorků pro stanovení esenciálních i toxických prvků poskytuje klíčové údaje pro klinický výzkum, toxikologii i monitorování expozice v pracovním prostředí. Kombinace vysoké citlivosti, šírokého rozsahu stanovitelných koncentrací a malého objemu vzorku činí ICP-MS v triple kvadrupólovém uspořádání ideální metodou pro rychlé a spolehlivé zpracování velkého počtu biologických vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo předvést jednoduchý, rychlý a robustní analytický protokol založený na Thermo Scientific iCAP MTX ICP-MS se třemi kvadrupóly pro simultánní stanovení více než 40 prvků (od lithia po uran) v 50násobně naředěných vzorcích celkové krve. Studie zahrnovala vývoj postupu přípravy vzorku, optimalizaci provozních režimů (He KED vs. TQ-O2) a ověření přesnosti metody pomocí tří certifikovaných referenčních materiálů (CRM).

Použitá metodika

Vzorky krve byly naředěny 50× směsí obsahující 0,01 % Triton X-100, 0,05 % NH4OH, 0,02 % EDTA a 0,5 % HNO3. Kalibrační standardy i QC vzorky byly připraveny ve stejném ředicím pufru. Pro stabilizaci rtuti byl přidán zlatý roztok a do všech vzorků internal standard mix. Analýza probíhala v režimech kolizní/reakční buňky: He KED pro eliminaci polyatomických interferencí lehkých prvků a TQ-O2 pro reakční odštěpení rušících m/z signálů pomocí hmotnostního posunu s kyslíkem.

Použitá instrumentace

Pro měření byl použit ICP-MS přístroj Thermo Scientific iCAP MTX vybaven iSC-65 automatickým vzorkovačem s funkcí Step Ahead. K nebulizaci sloužila PFA koncentická tryska s průtokem 400 µl·min⁻¹ a chladnou spirálovou komorou. Jako plyn kolizní buňky byl použit helium (4,2 mL·min⁻¹) a pro reakční režim čistý kyslík (0,32 mL·min⁻¹). Software Qtegra ISDS zajišťoval autotune, monitoring interních standardů, průběžné QC a automatizované výpočty.

Hlavní výsledky a diskuse

Lineární rozsah všech 43 analyzovaných prvků vykázal koeficient determinace R²>0,9995. Metodní meze detekce (MDL) po 50násobném ředění se pohybovaly v rozsahu od desetiny µg·L⁻¹ až jednotek µg·L⁻¹. Stanovené koncentrace v CRM odpovídaly očekávaným hodnotám s odchylkami pod 10 %. Porovnání citlivosti režimů He KED vs. TQ-O2 potvrdilo vhodnost reakčního režimu pro eliminaci izobarických a polyatomických interferencí bez ztráty citlivosti. Dlouhodobá robustnost byla ověřena sekvenční analýzou 287 vzorků v řadě po dobu 15 h; návratnost interních standardů zůstala v rozmezí 75–112 % a na konci běhu nebyla zjištěna depozice na kuželu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá multi-element analýza (>40 prvků) v jednom běhu.
• Široký dynamický rozsah (sub-ng·L⁻¹ až desítky mg·L⁻¹).
• Vysoká spolehlivost a stabilita během dlouhého sledu vzorků.
• Minimalizovaná údržba díky účinnému odstraňování interferencí.
• Vhodné pro rutinní klinické laboratoře, toxikologii, forenzní analýzu a environmentální screening.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s automatizovanými vysavači a robotickými stanovišti.
• Propojení metod s dalšími omickými technologiemi pro komplexní profilování biomarkerů.
• Vývoj miniaturizovaných a přenosných ICP-MS systémů pro terénní měření.
• Využití v rozsáhlých epidemiologických studiích a personalizované medicíně.
• Rozšíření o nové reakční plyny a softwarové nástroje pro další potlačení interferencí.

Závěr

Navržená metoda kombinující režimy He KED a TQ-O2 na iCAP MTX ICP-MS umožňuje rychlou, citlivou a robustní analýzu celkové krve napříč širokým spektrem esenciálních i toxických prvků. Vysoká přesnost, linearita a dlouhodobá stabilita dokazují její vhodnost pro náročné aplikace ve výzkumu i rutinní laboratoři.