МУК 4.1.1483-03

     

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

     

4.1. Методы контроля. Химические факторы

     
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ДИАГНОСТИРУЕМЫХ
БИОСУБСТРАТАХ, ПРЕПАРАТАХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВКАХ
МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО
СВЯЗАННОЙ АРГОНОВОЙ ПЛАЗМОЙ

     
Дата введения 2003-06-30

1. РАЗРАБОТАНЫ Минздравом Российской Федерации (д.м.н., проф. С.И.Иванов), Федеральным центром госсанэпиднадзора Минздрава России (д.м.н., проф. Л.Г.Подунова, д.м.н. В.Б.Скачков), Институтом питания РАМН (д.м.н., проф., акад. РАМН В.А.Тутельян), АНО Центр биотической медицины (д.м.н. А.В.Скальный, к.б.н. В.А.Демидов, к.м.н. М.Г.Скальная, Е.П.Серебрянский, А.Р.Грабеклис), Российским химико-технологическим университетом им. Д.И.Менделеева (д.х.н., проф., акад. МАН ВШ В.В.Кузнецов)

2. УТВЕРЖДЕНЫ 29.06.03 И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ 30.06.03 Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации - Первым заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации Г.Г.Онищенко

3. ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Предисловие

Методические указания по определению концентраций химических элементов в диагностируемых биосубстратах, препаратах аминокислот, поливитаминных препаратах с микроэлементами, в биологически активных добавках к пище и в сырье для их изготовления предназначены для учреждений Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации, специальных служб федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих ведомственный санитарно-эпидемиологический надзор, учреждений Минздрава России, лабораторий санитарно-гигиенического, клинического, экологического, скринингового и исследовательского профилей.

Результаты оценки элементного статуса человека используют при решении актуальных задач современной медицины по оценке состояния здоровья человека на индивидуальном и популяционном уровнях и в современной медико-биологической экспертизе. Их целесообразно учитывать при оценке эффективности санитарно-экологических мероприятий и текущего санитарного контроля над объектами, воздействующими на окружающую среду населенного пункта и региона, при решении задач предварительной популяционной эколого-эпидемиологической диагностики массовых заболеваний неизвестной этиологии, при мониторинге состояния здоровья, уровня работоспособности и эффективности лечения, при формировании групп риска по гипо- и гиперэлементозам, профессиональным заболеваниям, связанным с интоксикацией химическими элементами, при скрининг-диагностических исследованиях больших групп населения, при составлении карт экологического природного и техногенного неблагополучия регионов, при экспертно-криминалистических исследованиях. В сборнике представлены методики количественного определения методами атомно-эмиссионной спектрометрии (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) 38 элементов (серебра, алюминия, мышьяка, золота, бария, бериллия, висмута, бора, кальция, кадмия, кобальта, хрома, меди, железа, галлия, германия, ртути, калия, лития, магния, марганца, молибдена, натрия, никеля, свинца, платины, рубидия, фосфора, сурьмы, селена, олова, стронция, титана, таллия, ванадия, вольфрама, цинка, циркония) в диагностируемых биосубстратах: волосы, ногти, кровь, плазма, грудное молоко, моча, аутопсийные материалы (печень, почки, миокард, плацента), слюна, зубы, в препаратах аминокислот, поливитаминных препаратах с микроэлементами, в биологически активных добавках к пище и в сырье для их изготовления.

Методические указания разработаны с учетом ГОСТ 8.563-96* "Методики выполнения измерений", ГОСТ Р 1.5-92 "Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов", ГОСТ Р ИСО 5725-(1-6)-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений".

________________

* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ Р 8.563-96. - Примечание "КОДЕКС".

Методические указания одобрены и рекомендованы комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве Российской Федерации.

Настоящие методические указания устанавливают методику количественного определения методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) элементов (серебра, алюминия, мышьяка, золота, бария, бериллия, висмута, бора, кальция, кадмия, кобальта, хрома, меди, железа, галлия, германия, ртути, калия, лития, магния, марганца, молибдена, натрия, никеля, свинца, платины, рубидия, фосфора, сурьмы, селена, олова, стронция, титана, таллия, ванадия, вольфрама, цинка, циркония) в диагностируемых биосубстратах: волосы, ногти, кровь, плазма, грудное молоко, моча, аутопсийные материалы (печень, почки, миокард, плацента), слюна, зубы и в препаратах аминокислот, поливитаминных препаратов с микроэлементами, биологически активных добавках к пище и в сырье для их изготовления.

1. Погрешность измерений

Методика выполнения измерений обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в прилож.1.

2. Сущность метода

Метод ИСП-МС комбинирует использование индуктивно связанной плазмы в качестве источника ионов с квадрупольным масс-спектрометром, выступающем в роли масс-анализатора (фильтра) и дискретно-динодным детектором, который используется для регистрации отдельных ионов и их потоков. Индуктивно связанная плазма, поддерживаемая в специальной горелке, способна эффективно возбуждать однозарядные ионы из атомов вводимого образца. Далее ионы фокусируются ионно-оптической системой (отделяются от полиатомных и изобарных ионов в специальных моделях приборов) и попадают в анализатор масс-спектрометра, где разделяются по отношению массы к заряду . Соответствующий ионный поток регистрируется детектором. Через масс-спектрометр в каждый момент времени пропускаются ионы со строго определенным , которые затем попадают в детектор для количественной регистрации. Число соударений за единицу времени пропорционально количеству атомов каждого определяемого изотопа в исходном образце. Линейный диапазон зависимости интенсивности сигнала от концентрации на современных приборах превышает шесть-восемь десятичных порядков, позволяя в одном цикле сканирования масс-спектра регистрировать и единичные импульсы от малых концентраций и ионные токи от высоких концентраций элементов. Для достижения такого широкого динамического диапазона в современных ИСП-МС приборах применяется двойная регистрация сигналов: импульсный режим одного сегмента детектора используется для подсчета отдельных ионов и аналоговый режим другого - для регистрации ионных токов. Таким образом, современные приборы ИСП-МС позволяют определять концентрации элементов и отдельных, изотопов на уровне от сотых долей нанограммов до сотен миллиграммов на литр . Достигаемые пределы обнаружения, высокие чувствительность и избирательность метода ИСП-МС позволяет количественно определять во многих биологических и медицинских объектах и материалах до 40-50 элементов в течение 2-3 мин (без учета времени пробоподготовки).

Для подготовки образцов биосубстратов и препаратов аминокислот и биологически активных веществ к анализу методом ИСП-МС допускается использование двух методов разложения: 1) кислотное растворение в открытых сосудах, без полного разрушения органической матрицы; 2) кислотное разложение ("мокрое озоление") с использованием систем микроволновой пробоподготовки. Метод открытого разложения характеризуется следующими особенностями:

- высокой производительностью при небольшом расходе реактивов, что привлекательно малой поправкой на холостой опыт;

- способ неприменим для разложения материалов, содержащих много жирового вещества и конкрементов (жировые ткани, новообразования во внутренних органах);

- возможность частичной или иногда полной потери летучих элементов (, , , );

- органическая матрица, сохраняющаяся в растворах проб, может быть источником серьезных матричных помех при ИСП-МС измерениях, ограничивающих определение и изотопный анализ некоторых элементов (табл.2).

Метод микроволнового разложения обеспечивает следующие преимущества:

- высокую производительность разложения;

- более полное окисление органической матрицы практически любых биосубстратов;

- существенное уменьшение потерь летучих элементов при разложении.

3. Характеристика масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой

Для измерений используется масс-спектрометр, обладающий следующими характеристиками:

Диапазон сканирования масс, а.е.м.: 2-270.

Динамический диапазон системы детектирования: имп./с.

Диапазон разрешения, а.е.м.: 0,3-3,0.

Пределы обнаружения: нг/л, нг/л, нг/л, нг/л.

Чувствительность (имп./с на 1 мкг/л): , , .

Кратковременная стабильность, СКО: <3%.

Долговременная стабильность, СКО: <4%.

Двузарядные ионы, /: <3%.

Оксидные ионы, : <3%.

Уровень фона на массе 220: <25 имп./с.

Стандартное отклонение уровня фона на массе 220: <5 имп./с.

Для достижения лучших пределов обнаружения до уровня сотых долей (нг/л) и устранения полиатомных наложений, вызванных матрицей образцов и матрицей растворителя, а также газами плазмы (табл.1), рекомендуется проводить измерения на приборах с динамической реакционной системой (ДРС). Лучшие пределы обнаружения на этих приборах достигаются за счет уменьшения уровня фона и фокусировки ионов в дополнительном газонаполненном квадруполе (ДРС), расположенном перед квадруполем масс-анализатора. Устранение полиатомных и изобарных наложений осуществляется путем удаления мешающих ионов в результате реакций и взаимодействий с молекулами реакционного газа, напускаемого в ячейку (аммиак, метан и др.).

Программное обеспечение масс-спектрометра должно обеспечивать выполнение следующих функций:

- поддержку следующих методов анализа: количественного, полуколичественного (обзорного), методов изотопного отношения и изотопного разбавления;

- проведение автоматических измерений без участия оператора; для проведения автоматических измерений спектрометр должен быть оборудован устройством автоматического пробоотбора;

- автоматизацию процедур калибровки и настройки шкалы масс и рабочих параметров спектрометра;

- статистическую обработку и сохранение результатов в общепринятых форматах;

- возможность повторной обработки данных без проведения дополнительных измерений;

- возможность использования аппарата контроля качества, для оперативного автоматического управления ходом измерений в соответствии с заданными критериями качества и расчет статистических параметров качества.

4. Оборудование, материалы, реактивы

Для сведения к минимуму уровня лабораторного фона все операции по подготовке образцов к измерениям и сами измерения следует проводить в чистом помещении, в котором не скапливается пыль. Для анализа сверхнизких концентраций, загрязнения из окружающей среды являются основным фактором, ограничивающим пределы обнаружения и определения методом ИСП-МС. Для количественного определения элементов, распространенных в окружающей среде, как например, , , , , и других, на уровне концентраций порядка и ниже 1 мкг/л, подготовку образцов и измерения следует проводить в помещениях класса 1000 (<1000 взвешенных частиц на 1 м воздуха). Для подготовки образцов необходимо пользоваться сосудами из фторопласта (PTFE, Viton™, Teflon™) или перфторалкоксиполимера (PFA). Для временного хранения образцов и рабочих градуировочных растворов настоятельно рекомендуется пользоваться одноразовой посудой из полипропилена (пробирки вместимостью 15-20 мл для хранения образцов и вместимостью 50 мл с винтовой крышкой для хранения рабочих стандартов).