Analysis of Inorganic Elements in Urine Using EDXRF

Aplikace | 2026 | ShimadzuInstrumentace
X-ray, Elementární analýza
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Rychlé a spolehlivé stanovení anorganických prvků v biologických tekutinách je v forenzní praxi i klinickém výzkumu klíčové pro včasné odhalení intoxikací a pro screening podezření na expozici těžkým kovům. Metoda EDXRF nabízí neničivou analýzu bez složité chemické přípravy, s citlivostí v řádu ppm (µg/mL) a krátkým časem analýzy, což ji činí vhodnou pro rychlé předběžné vyšetření vzorků.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem prezentovaného aplikačního článku od výrobce bylo ověřit schopnost spektrometru EDX-7200 kvantifikovat 15 vybraných anorganických prvků v moči a porovnat dvě přístupy: klasickou kalibrační křivku a kvali-kvantitativní Fundamental Parameter (FP) metodu bez použití externích standardů. Důraz byl kladen na rychlost, jednoduchost přípravy vzorků a dosaženou přesnost v koncentracích relevantních pro otravy.

Použitá instrumentace


  • Přístroj: Shimadzu EDX-7200 (Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer)
  • Detektor: SDD (Silicon Drift Detector)
  • X-ray anodový materiál: Rhodium (Rh) target
  • Atmosféra měření: vzduch
  • Filtrace, kolimace a volby napětí: konfigurace se lišila podle prvku (viz anal. podmínky): typicky 30 kV pro lehčí přechodné kovy a 50 kV pro těžší prvky; kolimátor 10 mm φ; primární filtry voleny dle skupin prvků


Použitá metodika


Popis vzorkování a přípravy:

Ultrapure standardní roztoky ICP (1000 µg/mL) byly naředěny na standardy 0, 1, 5, 10, 25 a 50 µg/mL. Do vzorkové komůrky s dnem z 5 µm polypropylenu bylo nalito 2,5 mL roztoku. Pro ověření kvantitativní přesnosti byla komerčně dostupná lidská moč doplněna tak, aby finální koncentrace jednotlivých přidaných prvků činila 10 µg/mL (0,25 mL 100 µg/mL do 2,25 mL moči). Před měřením nebylo nutné odstraňovat bílkoviny ani provádět jiné chemické kroky.

Analytické postupy:

Kalibrační metoda: interní standardizace využívající rozptýlené (scattered) rentgenové záření pro korekci matrice; integrace signálu typicky 60 s × 4 kanály (120 s × 4 u kalibračních standardů), dead time max. 30 %; u vybraných prvků byla použita korekce překryvů (overlap correction).

FP (Fundamental Parameter) metoda: tenkovrstvá varianta FP přizpůsobená pro lehkomatrixovou moč s nastavením tloušťky vzorku; integrace 60 s × 5 kanálů; ve výpočtu FP byly předpokládány jako neřízené složky vlhkost a organika převedeny na H2O balance (tj. zbytek matrice). FP umožňuje kvali‑kvantitativní stanovení bez externích standardů.

Detekční linie: většina kovů stanovena na Kα (popř. Kβ) linii; těžší prvky jako Hg, Tl, Pb využity na L-linkách podle optimální citlivosti.

Hlavní výsledky a diskuse


Bylo stanoveno 15 prvků relevantních pro otravy (např. V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Cd, Sn, Hg, Tl, Pb). Klíčová zjištění:

  • Lineární kalibrační křivky: velmi vysoká linearita pro většinu prvků (koeficienty korelace R ≈ 0,999 pro většinu případů), s malými standardními odchylkami u kalibračních bodů.
  • Přesnost kalibrační metody: naměřené hodnoty pro kontrolní vzorky (10 µg/mL) vykázaly přesnost v rozmezí přibližně 90–111 %.
  • Přesnost FP metody: výsledky FP byly s přesností přibližně 86–124 %; průměrná odchylka byla okolo ±20 %, což autoři hodnotí jako dostačující pro screeningové účely bez použití standardů.
  • Detekční rozsah a vzorkování: metoda umožňuje kvantifikaci v řádu µg/mL (ppm), což odpovídá hladinám relevantním pro forenzní případové scénáře.
  • Spektrální pozadí a matrice: ve vzorcích moči byly detekovány i přítomné makroprvky a stopové komponenty (P, S, Cl, K, Ca, Br, Rb), což bylo patrné z překryvů spekter. U vybraných párů prvků byla aplikována korekce překryvů (overlap correction) pro zlepšení kvantifikace.
  • Rychlost: tříbení a měření vzorku lze provést zhruba do 10 minut na vzorek včetně potřebných snímání, což podporuje použití pro rychlý screening.

Přínosy a praktické využití metody


  • Rychlost a jednoduchost: minimální předúprava (žádná deproteinace), přímé měření tekuté moči ve vzorkové buňce; čas na vzorek ~10 minut.
  • Neničivost: vzorek zůstává zachován pro případná následná konfirmatorní měření (např. ICP-MS).
  • Flexibilita: FP metoda umožňuje orientační kvantifikaci bez kalibračních standardů, vhodné pro situace s omezenou dostupností standardních materiálů.
  • Uplatnění ve forenzice a klinickém výzkumu: rychlý screening expozice těžkým kovům, selekce vzorků pro detailní potvrzení jinými technikami.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Vylepšení softwarových FP modelů a databází může dále zlepšit přesnost bez nutnosti kalibrace, zvláště pro komplexní biologické matice.
  • Integrace automatizovaných vzorkovacích systémů urychlí throughput a sníží variabilitu při rutinním screeningu.
  • Pokles detekčních limitů u EDXRF díky lepším detektorům a optimalizované geometrii by rozšířil použitelnost i pro nižší koncentrace relevantní pro chronickou expozici.
  • Kombinace EDXRF jako rychlého screeningového nástroje s následnou selektivní confirmací (ICP-MS nebo AAS) jako standardním postupem by vytvořila efektivní workflow v laboratořích forenzní toxikologie a veřejného zdraví.

Závěr


EDX-7200 prokázal schopnost rychlého, neničivého screeningu 15 anorganických prvků v moči s dostatečnou přesností pro forenzní screening. Kalibrační metoda poskytla vysokou přesnost (obvykle 90–111 %), zatímco FP metoda umožnila přijatelné orientační kvantifikace bez standardů (přibližně 86–124 %). Díky minimální předúpravě a krátkému času analýzy je metoda dobře použitelná pro rychlé rozřazení vzorků a následné potvrzení jinými analytickými technikami.

Reference


  1. Shimadzu Corporation. Analysis of Inorganic Elements in Urine Using EDXRF. Application News, EDX-7200, First Edition May 2026.
  2. BioIVT. Source of human urine used for method evaluation.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Analysis of Inorganic Elements in Blood Using EDXRF
Quantitative Analysis of Copper Alloys and Differentiation of Sample Types by Matching Function
Introduction of Quantitative Analysis of Aluminum Alloys and Matching Function
Determination of Essential and Toxic Elements in Urine by ICPMS-2050