ICP-MS同时测定人群队列尿液与血清中碘和溴的方法学建立及其在高通量常规分析中的适配性

《Analytica》：Iodine and Bromine Analysis in Human Urine and Serum by ICP-MS, Tailored for High-Throughput Routine Analysis in Population-Based Studies

　　

碘对甲状腺激素合成至关重要，尤其在妊娠期，缺碘及过量的碘均可损害胎儿神经发育并增加母体并发症；溴因可能干扰碘代谢并在过量时产生不良健康效应而受关注。监测生物样本（尤其尿液和血清）中碘与溴对评估甲状腺功能及人群健康十分重要。研究人员建立了一种简便稳健的ICP-MS（电感耦合等离子谱）方法，用于同时测定尿液和血清中溴和碘。前处理采用10 mmol L?1氨水含0.1%（w/w）EDTA-2Na进行20倍稀释，保障溶液稳定性、降低样本间变异，且无需基质匹配校准；EDTA-2Na有效防止高pH下金属物种沉淀，避免进样系统堵塞。方法准确性经标准参考物质与加标回收实验验证，两分析物均获合适一致性；精密度优良（RSD < 6%），检出限低（Br 0.78 μg L?1，I 0.24 μg L?1）。高效雾化器仅需50 μL样本即可分析，适用于小体积标本。该方法为大规模人群研究与临床应用提供了灵敏、准确、实用的解决方案。

研究背景方面，碘作为甲状腺激素合成必需元素，其缺乏或过量均影响甲状腺稳态，妊娠期缺碘更关联胎儿神经发育受损与母体并发症；溴近年被证实参与胶原IV形成且具抗碘效应，过量溴可降低甲状腺碘蓄积引发甲减，亦致“溴中毒（bromism）”。尿液碘浓度（UIC）虽为人群碘营养常用指标，但受饮水、饮食、肌酐校正等因素干扰；血清碘浓度（SIC）可反映甲状腺可用碘，二者互补。传统Sandell–Kolthoff（S–K）法仅适用于尿碘、耗时且有砷铈危害，ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）因高灵敏、多选、可同测多卤素成为优选，但生物基质卤素测定仍面临碱性稳定、记忆效应、进样堵塞及小体积样本消耗等挑战，既有文献多聚焦单一基质或分析细节，缺少面向人群队列常规高通量的简便稳健方案。该研究发表于《Analytica》，旨在建立一种碱性稀释、低耗材、双基质通用的ICP-MS方法。

关键技术方法上，研究人员采用Agilent 8900三重四极杆ICP-MS，配Meinhard高效同心雾化器（CytoNeb 200，200 μL min^?1）、Peltier冷却双通路雾室、石英炬管与Pt锥，氦气碰撞模式消除⁴⁰Ar³⁹K等多原子干扰；样本取自Quebec Multielement External Quality Assessment Scheme（QMEQAS）尿液与血清能力验证物质及Seronorm、NIST SRM 2670a等参考物质。前处理为100 μL尿/血清经含50 mmol L^?1氨水、0.5% w/w EDTA-2Na及Y/Rh/Ir/Sb/Te内标（ISTD）的稀释液定容至2 mL（20倍稀释），血清另经5 μm尼龙膜过滤；选用Ir为ISTD；以10 mmol L^?1氨水+0.1% w/w EDTA-2Na为校准介质，氩气加湿器接入雾化气路。

研究结果部分，3.1节“方法前期开发与优化”指出，初运行出现尿盐沉积、血清蛋白堵针、碱液金属羟基沉淀三类进样问题；接入氩加湿器后可连续120个尿样无沉积，血清5 μm过滤消除蛋白堵针，添加0.1% w/w EDTA-2Na螯合Ca/Mg/Y/Ir等防沉淀，使溶液室温存放36 h稳定。ISTD筛选中Te因血清碳效应信号增强被排除，Ir电离能（9.0 eV）近I（10.4 eV）与Br（11.8 eV）且回收最优，定为双分析物ISTD。3.2节“分析方法性能”显示，I与Br的LOD分别为0.24、0.78 μg L^?1（样品域），低于WHO尿碘缺乏阈值100 μg L^?1；用QMEQAS、Seronorm、NIST SRM 2670a及加标样本（I 100 μg L^?1、Br 1000 μg L^?1）验证，RSD < 6%，加标回收合适，质量变异（50%–150%基质量）t检验无显著差异（p > 0.05）；36 h室温稳定性与新鲜样无差异；单批120样<10 h，每20样插QC，100 μL样/2 mL终体积，可降至50 μL样/1 mL终体积并保留复测余地；与既往单四极杆、单基质、0.2–1.0 mL样本量方法比，本法在更低样本量、统一稀释协议、ICP-QQQ氦碰撞+氩加湿下获可比或更优LOD。

讨论与结论部分，研究人员归纳：统一碱性稀释（10 mmol L^?1 NH₃+0.1% w/w EDTA-2Na，20倍）联合Ir内标、高效雾化与氩加湿，使尿/血清溴碘同测具备溶液稳定、抗基质质量波动、抗多原子干扰与低堵塞风险特性；50–100 μL微样本适配队列存档标本复测需求；LOD/LOQ远低于营养评估相关浓度，精密度与准确度满足人群流行病学与临床常规监测。该方法的核心意义在于将“双卤素—双基质—微体积—高通量”集成于单一前处理协议，消除基质匹配校准负担，为妊娠、透析等敏感人群碘溴联合生物监测提供可平移的例程分析平台。结论原文意译：所建ICP-MS法以Ir为ISTD、碱性EDTA稀释、低样本消耗，在溶液稳定性、称样量变异与分析时效上表现稳健；微量碱性稀释剂减少废液与氨暴露且无记忆效应；0.1% w/w EDTA-2Na阻沉淀提升流程稳固性；高效雾化器支持100 μL甚至50 μL样本并允许同液复测，整体构成简便、灵敏、准确且适用于人群队列与公共卫生常规监测的实用方案。