ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN MẠNH HÀ XÁC ĐỊNH ĐỒNG VỊ KẼM TRONG MẪU SINH HÓA BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHỐI PHỔ CAO TẦN CẢM ỨNG PLASMA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN MẠNH HÀ XÁC ĐỊNH ĐỒNG VỊ KẼM TRONG MẪU SINH HÓA BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHỐI PHỔ CAO TẦN CẢM ỨNG PLASMA Chuyên ngành: Hoá phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TẠ THỊ THẢO Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Tạ Thị Thảo đã giao đề tài và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn PGS.TS Phạm Luận đã giúp đỡ, chỉ bảo cho tôi trong quá trình làm luận văn. Tôi xin cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Hóa phân tích, các anh chị và các bạn trong phòng thí nghiệm Hóa phân tích đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành báo cáo nghiên cứu khoa học này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đề tài nghiên cứu “Vai trò của kẽm trong điều trị hiệu quả bệnh lao của trẻ em” do Viện Khoa học và kỹ thuật hạt nhân chủ trì, phối hợp với Viện nghiên cứu sức khỏe trẻ em Oakland- Hoa Kỳ đã giúp tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 14 tháng 1 năm 2014 Học viên NGUYỄN MẠNH HÀ MỤC LỤC Lời cảm ơn Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Mục lục Mở đầu 1 Chƣơng 1. Tổng quan 3 1.1. Vai trò thiết yếu của vi lượng kẽm với sức khỏe và trong điều trị bệnh 2 1.2. Phương pháp phân tích và đánh giá thành phần đồng vị kẽm 5 1.2.1. Phương pháp phân tích phổ khối plasma cảm ứng (ICP – MS) 5 1.2.1.1. Nguyên tắc của phép đo phổ khối ICP - MS 6 1.2.1.2. các nghiên cứu phân tích đồng vị kẽm bằng phương pháp ICP- MS . 7 1.3. Phương pháp xử lý mẫu, làm sạch mẫu sinh học 9 Chƣơng 2. Thực nghiệm 10 2.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm…… 10 2.1.1.Hóa chất 10 2.1.2. Thiết bị 11 2.1.3. Dụng cụ 12 2.2. Mẫu nghiên cứu 13 2.3. Phương pháp nghiên cứu 13 2.3.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu đo ICP khi xác định đồng vị 13 2.3.1.1. Sơ đồ nguyên tắc của thiết bị ICP-MS 13 2.3.1.2. các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ phổ khối 14 2.3.1.3. khảo sát sự phụ thuộc cường độ tín hiệu của phép đo vào các tham số hoạt động của plasma 16 2.3.1.4. nghiên cứu lựa chọn axit dung làm môi trường dung dịch mẫu đo và khảo sát nồng độ axit tối ưu 17 2.3.2. phương pháp sử lý mẫu phân tích 18 2.3.2.1. Xử lý mẫu huyết tương 18 2.3.2.2 Xử lý mẫu nước tiểu 19 2.3.2.3.Xử lý mẫu phân 20 2.3.3. Phương pháp thống kê sử lý số liệu phân tích 20 2.3.3.1 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng đồng vị 20 2.3.3.2. Khoảng tuyến tính của phép đo đồng vị …………………. 21 2.3.3.3 Đánh giá phương pháp phân tích 22 Chƣơng 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 25 3.1. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện phân tích phù hợp trên thiết bị ICP-MS . 25 3.1.1. Khảo sát và lựa chọn các tham số tối ưu của thiết bị đo 25 3.1.1.1. Ảnh hưởng của công suất cao tần 25 3.1.1.2. Ảnh hưởng của lưư lượng khí mang mẫu………… ………… … 28 3.1.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của công suất cao tần khi cố định LV và NGF.29 3.1.1.4. Lựa chọn tham số tối ưu cho chế độ làm việc của Plasma 30 3.1.2. Ảnh hưởng của loại axit và nồng độ axit… … …….….…………….31 3.2. Đánh giá phương pháp phép đo ICP – MS ……………….…… … .34 3.2.1. Đường chuẩn xác định đồng vị… ……………… 34 3.2.2. Kết quả xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượn.… …… 35 3.2.3. Đánh giá độ chính xác của phép đo xác định các đồng vị……….…….…….36 3.2.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi…………………………… ……………….……37 3.2.4.1. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình làm sạch cột……… …… 37 3.2.4.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu phân. ……… 39 3.2.4.3.Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu huyết tương 39 3.2.4.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu nước tiểu 39 3.2.5. Phân tích mẫu thực tế 43 3.2.5.1. Phân tích đồng vị kẽm trong viên thuốc 43 3.2.5.2. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu phân 43 3.2.5. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu huyết tương 43 3.2.5. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu nước tiểu 43 Kết luận 51 Tài liệu tham khảo 52 Phụ lục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrocopy Khối phổ plasma cảm ứng LOD Limit Of Detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit Of Quantity Giới hạn định lượng RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối m/z Mass/Charge Khối lượng/điện tích PR Peripum rate Tốc độ bơm nhu động RFP Radio Frequency Power Công suất cao tần NGF Gas Flow Lưu lượng khí mang mẫu LV Lent volts Thể thấu kính CPS Count per second Số đếm trong một giây DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Các tham số được lựa chọn tự động của máy ICP – MS ELAN 9000 16 Bảng 3.1. Các tham số tối ưu của máy ICP – MS ELAN 9000 33 Bảng 3.2. Nồng độ dung dịch chuẩn và nồng độ tương ứng của các đồng vị. 34 Bảng 3.3. Phương trình đường chuẩn của các đồng vị kẽm 36 Bảng 3.4. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng các đồng vị 36 Bảng 3.5. Độ chính xác của phép đo ICP-MS để xác định các đồng vị kẽm trong dung dịch chuẩn kiểm tra 37 Bảng 3.6 Hiệu suất thu hồi của quá trình làm sạch trên cột chiết pha rắn 38 Bảng 3.7 Hiệu suất thu hồi của quá trình phá mẫu phân 40 Bảng 3.7 Hiệu suất thu hồi của quá trình phá mẫu huyết tương 41 Bảng 3.7 Hiệu suất thu hồi của quá trình phá mẫu nước tiểu 42 Bảng 3.10. Hàm lượng kẽm trong viên thuốc (n=3) 43 Bảng 3.11Tỷ lệ 3 cặp đồng vị 67 Zn/ 66 Zn, 68 Zn/ 66 Zn, 70 Zn/ 66 Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu phân 45 Bảng 3.11Tỷ lệ 3 cặp đồng vị 67 Zn/ 66 Zn, 68 Zn/ 66 Zn, 70 Zn/ 66 Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu huyết tuơng 48 Bảng 3.11Tỷ lệ 3 cặp đồng vị 67 Zn/ 66 Zn, 68 Zn/ 66 Zn, 70 Zn/ 66 Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu huyết tuơng 50 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các bộ phận của hệ máy ICP – MS 7 Hình 2.1: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000- Perkin Elmer) 11 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên tắc thiết bị phân tích ICP-MS 13 Hình 3.1. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 64 Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 25 Hình 3.2. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 66 Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 26 Hình 3.3. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 67 Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 26 Hình 3.4. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 68 Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 27 Hình 3.5. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 70 Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 27 Hình 3.6. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo các đồng vị Zn vào RFP 29 Hình 3.7. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo các đồng vị Zn vào RFP 30 Hình 3.8. Ảnh hưởng trực tiếp của nền mẫu đối với phép đo đồng vị kẽm 32 Hình 3.9. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu của phép đo Zn vào nồng độ axit 33 Hình 3.10. Đường chuẩn phân tích đồng vị 64 Zn 35 Hình 3.11. Đường chuẩn phân tích đồng vị 66 Zn 35 Hình 3.12. Đường chuẩn phân tích đồng vị 67 Zn 35 Hình 3.13. Đường chuẩn phân tích đồng vị 68 Zn 35 Hình 3.14. Đường chuẩn phân tích đồng vị 70 Zn 36 [...]... các đồng vị kẽm trong mẫu sinh học và tốn thời gian chiết tách là giàu mẫu Do vậy, nhiều năm gần đây phổ biến nhất là phương pháp phân tích khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS) [20] 1.2.1 Phƣơng pháp phân tích phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) Các phương pháp phân tích phổ khối xác định đồng vị (kể cả đồng vị phóng xạ cũng như đồng vị bền) dựa trên tỷ số khối lượng/điện tích (m/z) của chúng Phương pháp. .. siêu vết Mục tiêu của đề tài luận văn Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma ICP-MS” là nhằm xây dựng qui trình phân tích các đồng vị bền của kẽm bằng phương pháp ICP-MS, trong các đối tượng sinh học gồm mẫu huyết tương, nước tiểu và phân thu thập từ các bệnh nhân nhi đang điều trị lao được uống bổ sung viên kẽm hoặc tiêm tăng cường hiệu quả điều trị... 35Cl16O2 [19, 34] Khi xác định đồng vị kẽm trong đối tượng sinh học bằng thiết bị ICP-MS cũng cần lưu ý về việc dụng dung dịch thêm chuẩn của đồng vị giàu Trong số 5 đồng vị kẽm, vì hàm lượng 70Zn rất nhỏ so với các đồng vị còn lại nên cần được thêm vào mẫu để phân tích được, đồng thời có thể thêm đồng vị có hàm lượng lớn 67Zn để so sánh [33] Trong phương pháp này, hiện tượng trùng khối cần đặc biệt lưu... hiệu suất thu hồi (%); CSpike : Lượng đồng vị thêm vào mẫu Csample : Lượng đồng vị có trong mẫu ban đầu Ctotal : Tổng lượng đồng vị xác định được trong mẫu sau khi thêm dung dịch chuẩn Sau khi đã kết luận được độ chính xác của phương pháp phân tích, áp dụng quy trình phân tích để xác định đồng vị kẽm trong các mẫu huyết tương, mẫu nước tiểu và mẫu phân 24 Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà CHƢƠNG... bệnh lao và hàm lượng kẽm nội môi ở nhóm trẻ được điều trị lao và nhóm trẻ khỏe mạnh đối chứng ghép cặp thông qua việc phân tích các đồng vị bền của kẽm để xác định mức hấp thu kẽm của cơ thể theo đường bổ sung kẽm uống hoặc tiêm Để phân tích các đồng vị bền, phương pháp phổ biến hiện nay là phân tích phổ khối Plasma cảm ứng (ICP-MS) nhờ ưu điểm có tính chọn lọc và độ nhạy cao trong khoảng hàm lượng... phân tích đồng vị kẽm bằng phƣơng pháp ICP-MS Các nghiên cứu về phân tích đồng vị kẽm nhưng chủ yếu tập trung vào đối tượng thực vật, địa chất và môi trường được tiến hành bằng phương pháp ICPMS như [10,27,35] 7 Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà Phép đo các đồng vị Zn trong phương pháp ICP-MS, thường được tiến hành trong nền HNO3 Với phép đo đồng vị kẽm có m/z+ là 64, 66, 67, 68 và 70 thì trong. .. nhất định đồng vị cần xác định vào mẫu phân tích, tiến hành xử lý mẫu qua tất cả các bước theo quy trình phân tích, so sánh kết quả phân tích hàm lượng đồng vị trong mẫu sau khi được thêm vào đồng vị và kết quả phân tích hàm lượng đồng vị trong mẫu ban đầu Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau: R(%)  Ctotal  Csample CSpike 100 Trong đó, R là hiệu suất thu hồi (%); CSpike : Lượng đồng vị thêm... để xác định nồng độ của đồng vị trong dung dịch chuẩn kiểm tra Đánh giá độ chính xác của phép đo qua kết quả tính toán độ chệch và độ lệch chuẩn tương đối của nồng độ đồng vị vừa xác định 22 Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà 2.3.3.3 Đánh giá phƣơng pháp phân tích Từ kết quả nghiên cứu thu được, tiến hành xây dựng phương pháp phân tích đồng vị kẽm trong các mẫu huyết tương, mẫu nước tiểu và mẫu. .. các đồng vị có lên quan đến các phản ứng bay hơi, ngưng tụ trong quá trình tinh chế kẽm hoặc các chuyển hóa sinh học trong cơ thể sống [25] 1.2 Phƣơng pháp phân tích và đánh giá thành phần đồng vị kẽm Trong tự nhiên, kẽm có năm đồng vị bền gồm 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn với phần trăm trung bình của mỗi dạng tương ứng là 48,63%, 27,90%, 4,10%, 18,75% và 0,72% [30] Trong nghiên cứu về đối tượng sinh. .. đổi tỷ lệ các đồng vị cho biết mức độ hấp thu và đào thải kẽm của cơ thể Hai tỷ lệ đồng vị thường được sử dụng để đánh giá là 67Zn/66Zn và 70Zn/66Zn Tuy nhiên, cũng có các nghiên cứu khác sử dụng các đồng vị 67Zn/64Zn hoặc 67Zn/68Zn Để xác định thành phần đồng vị có thể sử dụng các phương pháp phân tích như kích hoạt nơtron, các phương pháp khối phổ dùng nguồn nhiệt Tuy nhiên, các phương pháp kích hoạt . văn Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma ICP-MS” là nhằm xây dựng qui trình phân tích các đồng vị bền của kẽm bằng phương pháp ICP-MS, trong. Phân tích đồng vị kẽm trong viên thuốc 43 3.2.5.2. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu phân 43 3.2.5. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu huyết tương 43 3.2.5. Phân tích đồng vị kẽm trong mẫu nước. 1.2.1. Phƣơng pháp phân tích phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) Các phương pháp phân tích phổ khối xác định đồng vị (kể cả đồng vị phóng xạ cũng như đồng vị bền) dựa trên tỷ số khối lượng/điện