综述：利用ICP–MS技术测定草药中的必需元素和有毒元素

《ACS Omega》：Determination of Essential and Toxic Elements by ICP–MS in Herbal Medicines

草药元素分析中ICP-MS及其联用技术的应用、挑战与展望。

　　在现代科学与医学领域，植物药物因其在传统和现代疗法中的广泛应用而受到越来越多的关注。这些植物不仅含有丰富的生物活性成分，如黄酮类、酚类、生物碱等，还可能携带自然存在的元素或环境污染物，如重金属。由于人体对微量元素的需求以及某些植物药物可能带来的慢性健康风险，精确测定这些药物中的元素种类及其浓度成为确保其安全性和有效性的重要手段。其中，电感耦合等离子体质谱法（ICP–MS）因其高灵敏度、低检测限以及能够检测低浓度元素的能力，成为植物药物分析的关键工具。

ICP–MS不仅能够对植物药物中的元素进行定量分析，还可以通过与其他分析技术的结合，如激光烧蚀ICP–MS（LA–ICP–MS）、液相色谱–ICP–MS（LC–ICP–MS）和高效液相色谱–ICP–MS（HPLC–ICP–MS）等，实现更全面的分析。这些技术的应用使得研究人员能够深入了解植物药物的化学特性、营养成分和药理作用，从而提高药物的质量控制、安全性评估和治疗潜力的评价。此外，ICP–MS还能够通过化学物种分析（speciation）来识别不同元素的化学形态，这对评估其在人体内的生物可利用性和潜在毒性具有重要意义。

近年来，关于植物药物中元素分析的研究呈现快速增长的趋势。2015年至2025年期间，相关文献数量显著增加，特别是在分析植物药物中可能存在的重金属污染、元素分布和植物生长环境影响的研究中。这种增长不仅反映了对植物药物中元素分析需求的提升，也体现了科学界对其安全性和质量控制的关注。通过分析不同植物药物，如罗布斯塔茶（*Aspalathus linearis*）、茶（*Camellia sinensis*）、大麻（*Cannabis sativa L.*）、柠檬（*Citrus limon*）、姜黄（*Curcuma longa L.*）等，研究者能够更全面地了解其元素组成和可能的污染来源。

在实际操作中，样品的前处理是影响ICP–MS分析结果的关键环节。常用的样品前处理方法包括密闭容器酸消解、直接浸渍和目标化合物提取等。这些方法的优化有助于减少样品中的基质效应，提高分析的准确性和重复性。此外，样品前处理过程中还需要严格控制污染源，如试剂纯度、容器清洁度和实验室环境，以确保结果的可靠性。通过多份样品的重复处理（*n* ≥ 3），以及使用植物基质标准物质（CRMs）和程序空白进行验证，研究者能够更准确地评估元素的含量。

对于某些特定类型的植物药物，如大麻和橄榄叶，研究者还关注其对环境中重金属的吸收和转运能力。例如，研究发现，大麻在接触铁氧化物纳米颗粒后，其对铁的吸收能力显著增加，但在高浓度条件下会达到饱和状态。这种研究不仅有助于理解植物对重金属的生物累积机制，也为如何减少这些重金属通过植物药物进入人体提供了科学依据。同样，橄榄叶被用作环境污染的生物指示物，通过ICP–MS测定其元素含量，能够有效评估其在地中海地区的污染水平。

除了常规的ICP–MS分析，一些研究还结合了其他技术，如液相色谱–ICP–MS（LC–ICP–MS）和凝胶渗透色谱–ICP–MS（SEC–ICP–MS），以实现对植物药物中元素物种的分析。这些技术的应用使得研究者能够分离和鉴定不同元素的化学形态，从而更准确地评估其在植物药物中的分布和潜在毒性。例如，在对薄荷茶（*Mentha piperita*）的分析中，研究人员使用LC–ICP–MS分离和测定不同砷物种，包括As(III)、As(V)、砷胆碱（AB）、单甲基砷酸（MMA）和二甲基砷酸（DMA），并发现薄荷茶能够高效吸收这些砷物种。

此外，研究者还关注植物药物的地理来源。通过结合多元素分析和稳定碳、氮同位素比值，以及使用化学计量学方法，如支持向量机、线性判别分析、随机森林和前馈神经网络，研究人员能够准确分类不同来源的植物药物。例如，美国人参（*Panax quinquefolius*）的地理来源通过这些方法得以确认，从而为植物药物的标准化和质量控制提供了科学支持。

随着分析技术的不断进步，ICP–MS及其与其他技术的结合正在向更高的灵敏度、更低的检测限和更广泛的应用领域发展。例如，ICP–MS/MS（三重四极杆ICP–MS）能够更有效地消除干扰，而单粒子ICP–MS（sp–ICP–MS）和单细胞ICP–MS（sc–ICP–MS）则为纳米级和细胞级的分析提供了可能。同时，激光烧蚀ICP–MS（LA–ICP–MS）结合高分辨率质谱技术（TOF），能够实现多元素的快速映射。这些技术的发展不仅提高了植物药物分析的准确性，也为未来的科学研究和实际应用提供了更多可能性。

在实际应用中，确保样品前处理的标准化和透明的质量控制（QA/QC）措施是提高分析结果可比性的关键。例如，使用程序空白、样品重复处理、标准物质验证和内标校正等方法，能够有效减少分析误差，提高结果的可靠性。此外，标准化的样品前处理流程和报告规范，如样品质量、消解程序、TDS控制、内标和碰撞/反应气体设置等，也是确保不同实验室之间数据可比性的必要条件。通过这些措施，研究人员能够更准确地评估植物药物中的元素含量，从而为消费者提供更安全的用药选择。

总之，ICP–MS及其与其他分析技术的结合在植物药物研究中发挥着重要作用。随着技术的不断进步，未来的植物药物分析将更加精准、高效，并能够更全面地揭示其化学、营养和药理特性。这些研究不仅有助于提高植物药物的质量控制和安全性评估，也为探索其治疗潜力提供了科学依据。同时，标准化的样品前处理流程和透明的质量控制措施将确保不同实验室之间的数据一致性，从而推动植物药物研究的进一步发展。