張亞紅，米亞嫻

(天津市藥品檢驗所，天津300070)

1 ICP-MS 法簡介［1，2］

ICP-MS 全稱是Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，即電感耦合等離子體質譜，其是一種將ICP 技術和質譜結合在一起的分析儀器，作為一種新型的元素和同位素分析技術，自80 年代迅速發(fā)展。ICP 離子源產生的超高溫度(10 000 K)，幾乎可使所有的元素電離，理論上可分析元素周期表中所有的元素。

ICP-MS 儀器主要組成為:氣體供應系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、射頻功率源、樣品提取系統(tǒng)、離子透鏡系統(tǒng)、四極桿質量分析器、離子檢測器。ICP 離子源產生超高溫度的重要部件是一個三層同心的石英等離子炬管，外部纏有2 ～5 匝空心銅管作為感應線圈。等離子炬管最外層通高純氬氣作為等離子體氣(也稱為冷卻氣)，流量為10 ～18 L/min，主要作用為保護炬管不被燒壞，中層管通入高純氬氣作為輔助氣體，主要用于點燃等離子體，內層管通入高純氬氣作為載氣，流量為1 ～1.5 L/min，主要作用是將待測溶液導入等離子體中。當?shù)入x子炬管外的感應線圈接通高頻電源時，線圈內產生高頻感應電流，中層管通入的輔助氣體高純氬氣經(jīng)高頻點火裝置點燃，產生離子和電子，線圈內產生感應電流，由于電磁感應，在石英管中產生電場，離子和電子被電場加速，碰撞氣體分子、原子等使氣體電離越來越多，因此氣體變成導電體，形成輝光放電，在管口形成一個等離子焰炬(可達10 000 K 的高溫)。

等離子焰炬不是化學意義上物質燃燒產生的火焰，而是氣體輝光放電。1961 年T B Reed［3］最先利用三層同心石英管，在大氣壓下形成了等離子焰炬，極大推動了ICP 光譜的發(fā)展。ICP 與MS 之間主要由采樣錐和截取錐連接，樣品在大氣壓下經(jīng)過兩個錐體進入真空度小于10-5Torr 的MS 系統(tǒng)中。隨后樣品進入離子透鏡系統(tǒng)，最先進入截取透鏡。截取透鏡有強大的負電勢，使電子無法通過而被真空抽走。截取透鏡后是聚焦透鏡，末端是偏轉透鏡，用來消除光子的干擾。四極桿質量分析器在特定的條件下，只允許一個質量的離子通過，其他質量的離子通過離軸偏轉除去。

ICP-MS 儀器常見的檢測器是通道式電子倍增器，由很多串聯(lián)的電極板構成，當離子和第一個電極板上電極碰撞時，產生自由電子，電子在電場作用下向下一級電極板移動，產生更多的電子，形成倍增效應，當一個離子入射時，便會產生一個脈沖信號。

2 應用

ICP-MS 具有靈敏度高、干擾少、檢測限低、線性范圍寬、多元素同時分析的優(yōu)點。本文介紹了近年來，ICP-MS 在生物與醫(yī)學、中藥材、中成藥藥物分析領域中應用的一些最新進展。

2.1 生物與醫(yī)學 生物樣品組成復雜，待測定元素濃度低，樣品采集、前處理過程復雜［4-6］。ICP -MS 在生物樣品的檢測方面具有獨特的優(yōu)勢。奧沙利鉑是一種抗腫瘤藥，臨床上靜脈注射后可進行多種生物轉化，并與體內生物活性物質結合而失活，臨床上需要分析原形藥及生物轉化后產物的量，要求分析方法具有高通量、高選擇性、高靈敏性。Gunda Koellensperger［7］建立了HPLC-ICP-MS 方法快速檢測腫瘤患者尿中奧沙利鉑的量，采用亞2 μm 高效液相色譜柱，分析時間在1 min 內完成，檢出限為0.05 μg/L。五價銻藥物是治療寄生蟲病利什曼病的一線藥物，普遍認為五價銻作為前體藥物，進入體內被還原為三價銻發(fā)揮療效，而在體內何處被還原為三價銻，無法得知。Claus Hansen［8］利用HPLC-ICP-MS 方法測定細胞提取液中銻的形態(tài)(三價銻和五價銻)，首次通過實驗證實了五價銻藥物在人體巨噬細胞系內被還原為三價銻。岳向陽等［9］采用ICP -MS 技術測定血清鐵濃度，研究琥珀酸亞鐵片劑的人體藥動學和生物等效性，檢出限為5.9 μg/L。許軍等［10］采用ICP -MS 法分析某硼礦附近工人組和對照組精液中19 種元素的含量水平，加標回收率、檢出限及精密度均能滿足要求。陳圓圓等［11］應用ICPMS 技術檢測電流損傷皮膚中銅、鋁、鐵等金屬元素，結果滿意。黃越等［12］應用ICP -MS 法測定人發(fā)中硒的含量，檢出限為0.2 μg/L。ICP -MS 可同時檢測多種元素，但每種元素的基體效應不盡相同。張霖琳等［13］采用雙內標銠(Rh)和錸(Re)對基體效應進行校正，建立了電感耦合等離子體質譜法測定人體血漿中30 種痕量元素的方法，檢出限為0.01 ～0.68 ng/ml，回收率為85% ～119%。

2.2 中藥材 中藥材基體復雜，微量元素含量較低，用常規(guī)的原子發(fā)射光譜法、原子吸收法進行測定比較困難，ICP-MS 技術的聯(lián)用，可將原子光譜法的靈敏度提高1 到2 個數(shù)量級，且可降低基體干擾。王桂花等［14］應用電感耦合等離子體質譜法同時測定枳殼中Pb、Cd、As、Hg 和Cu 5 種微量重金屬元素含量，加標回收率為85% ～109%。蘇莉［15］ICP-MS 法測定延胡索藥材中鉛、鉻、鎘、銅和錳5 種金屬元素含量，結果各元素的回收率在98.9% ～101.3%之間。楊雪梅等［16］建立ICP-MS 法測定中藥材預知子及其提取物中砷、鉛、汞、鎘和銅含量。樣品經(jīng)微波消解，以鍺(Ge)、銦(In)、鉍(Ri)作為內標，補償基體效應，采用ICP -MS同時測定上述5 種元素。方法簡便、快速、準確、靈敏。程大明等［17］建立了ICP -MS 法測定出口藥材中鉛、鎘、砷、汞等元素的方法，檢出限為0. 001 ～0. 260 μg/L。傅興圣等［18］采用電感耦合等離子體質譜法檢測了磁石藥材中23 種元素，結果表明，磁石藥材中除了主要元素Fe 外，Si、Mg、Ca、Al、K 等元素的含量也很高，有害重金屬元素的含量也值得關注，為磁石藥材的質量分析及安全性評價提供了科學的依據(jù)。林秀玉等［19］采用ICP -MS 測定蜈蚣商品藥材中5 種有害元素(鉛、汞、鎘、砷、銅)含量，結果10 份商品藥材中5 種有害元素含量均符合2010 年版《中國藥典》限量標準。包永睿等［20］利用電感耦合等離子體質譜法測定羌活藥材中無機元素的含量，通過測定質荷比在2 ～260 之間元素含量，以59 種經(jīng)過篩選的無機元素作為特征值，經(jīng)數(shù)學軟件聚類統(tǒng)計后得到不同采收期、不同產地對羌活藥材無機元素含量的影響，為建立中藥微量元素與藥效之間的關系打下一定的基礎。單會嬌等［21］采用ICP-MS 法測定了龍葵藥材及其生長土壤中16種無機元素，并利用SPSS 統(tǒng)計軟件對測定結果進行相關分析，為龍葵藥材的栽培提供了科學依據(jù)。焦陽等［22］采用電感耦合等離子體質譜法，對小根蒜樣品中14 個無機元素的含量進行全定量分析，從元素組學的角度建立其無機元素特征譜，并采用SPSS 聚類分析和主成分分析對其特征元素進行評價，為中藥材薤白的品質評價和質量控制提供了實驗依據(jù)。劉圣金等［23］采用電感耦合等離子體質譜法檢測了青礞石藥材中25 種元素，用SPSS 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行主成分和相關性分析，結果Si、Fe、Mg、Al、Ca、K、Na 等7 個元素為主要成分，重金屬及有害元素中Hg、Cd、Cr、Cu 均檢出，建立了青礞石藥材無機元素的特征譜圖，為該藥材的有效性、安全性評價及質量標準制定提供了科學依據(jù)。曾棟等［24］以元素In、Pt、Ru 等做內標，采用電感耦合等離子體質譜技術定量分析了全株丹參中52 種元素，通過標準物質對照和加標回收實驗進行方法質量控制，回收率85% ～114%，檢測限0.2 ～20 ng/g，可用于中藥材元素定量分析。

2.3 中成藥 《中國藥典》2010 年版冰硼散項下HgS采用滴定法進行含量測定，以肉眼判斷，測定結果有一定的差異性;而硼砂的測定采用分光分度法，干擾因素較多，誤差較大，王春麗［25］利用電感耦合等離子體質譜法同時測定冰硼散中汞和硼的含量，結果:汞在0 ～60 μg/L 范圍內線性關系良好，平均回收率99.7%;硼在0 ～80 μg/L 范圍內線性關系良好，平均回收率99.4%，可用于冰硼散的質量控制。包麗麗等［26］采用電感耦合等離子體質譜法測定9 種臨床常用治療糖尿病中成藥中鉛、鎘、汞、砷、鈾、釷和鉈7 種有害元素的含量，結果7 種有害元素均有檢出，提示中成藥加工生產過程中有害元素含量的質量控制應得到更多的重視。張?zhí)m等［27］利用電感耦合等離子體質譜技術分析了藏藥復方降糖壹號中20 種無機元素的初級形態(tài)，為該藥微量元素含量、形態(tài)與藥效之間的關系提供了科學依據(jù)。李驥超等［28］建立了離子色譜-電感耦合等離子體質譜聯(lián)用測定中成藥中溴酸根離子(BrO3-)和溴離子(Br-)的方法，加標回收率分別為98. 9% ～109.5%和97.4% ～106.1%。砷元素的毒性與其存在形態(tài)有關，三價砷和五價砷為無機砷，毒性強，其中三價砷毒性更強，單甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)為有機砷，其毒性遠小于無機砷，所以評價砷毒性，應測定各種砷形態(tài)的含量，尤其是無機砷的含量。金鵬飛［29］等應用高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯(lián)用技術建立了同時測定中藥中三價砷、五價砷、MMA 和DMA 四種砷形態(tài)的方法，并用該方法對黃芪、大黃、黃芩、何首烏、地黃等5 種中藥炮制前后砷形態(tài)的變化進行了比較研究，并對一個總砷超標的冬蟲夏草樣品進行了砷形態(tài)的分析，結果顯示，中藥中砷形態(tài)以無機砷為主。徐陸正等［30］建立了HPLC -ICP-MS 聯(lián)用技術分析三價砷、五價砷、一甲基砷和二甲基砷的方法，并應用于中成藥可溶性砷形態(tài)的研究中，結果表明含礦物中成藥牛黃解毒片、賽金化毒散、牛黃清火丸、醫(yī)癇丸中的可溶性砷占總砷的1%以下，其中主要以三價砷和五價砷的無機態(tài)存在，而海產品的中成藥乳核散結片中的可溶性砷除了無機砷外還含有二甲基砷，為建立中成藥可溶性砷形態(tài)分析方法提供了依據(jù)。

3 展望

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，藥物分析儀器也不斷發(fā)展。電感耦合等離子體質譜(ICP -MS)能同時測定多種元素，具有檢出限低、線性范圍寬、簡便、快速等優(yōu)點，因此ICP -MS 儀器不僅單獨使用會越來越廣泛，而且其與高效液相色譜、氣相色譜、離子色譜儀等其他分析儀器聯(lián)用也將迅速發(fā)展，并在藥物分析領域發(fā)揮越來越重要的作用。

1 劉虎生，邵鴻翔.電感耦合等離子體質譜技術和應用［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005:4 -11

2 Gray A L，Houk R S，Jarvos K E.Handbook of Inductively Coupled Plasma Spectrometry［J］.England:Chapman＆Hall，1992:546

3 T B Reed. Induction -Coupled Plasma Torch［J］. J Appl Phys，1961，32(821):821

4 羅韻文，宋金輝，譚曉東，等.帕金森氏病患者血清銅、鐵、錳、鋅的測定［J］.臨床內科雜志，2008，25(12):850

5 李慧.硒與人體健康［J］.臨床合理用藥，2009，2(22):128

6 湯家華，常世科.微量元素硒與相關疾?。跩］.巢湖學院學報，2006，8(6):61

7 Gunda Koellensperger，Stephan Hann.Ultra -fast HPLC -ICP -MS analysis of oxaliplatin in patient urine［J］.Anal Bioanal Chem，2010，397(1):401

8 Claus Hansen，Erik Wind Hansen，Helle Rüsz Hansen，et al. Reduction of Sb(V)in a Human Macrophage Cell Line Measured by HPLC -ICP-MS［J］.Biol Trace Elem Res，2011，144(1 -3):234

9 岳向陽，金鵬飛，曹國穎，等.ICP -MS 研究琥珀酸亞鐵片劑的人體藥動學及生物等效性［J］.藥物分析雜志，2011，31(2):326

10 許軍，吳國平，溫宏利，等.成年男性精液中19 種元素含量的測定及影響因素研究［J］.廣東微量元素科學，2006，13(11):19

11 陳圓圓，張建華，馬棟，等.電感耦合等離子體質譜法檢測電流損傷皮膚中金屬元素［J］.法醫(yī)學雜志，2010，26(1):6

12 黃越，盧忠魁，張琦，等.微波消解ICP-MS 法測定人發(fā)硒含量研究［J］.中國地方病防治雜志，2012，27(1):50

13 張霖琳，刑小茹，吳國平，等.微波消解-ICP -MS 測定人體血漿中30 種痕量元素［J］.光譜學與光譜分析，2009，29(4):1115

14 王桂花，張瑤，楊屹，等.ICP-MS 用于枳殼中五種重金屬元素溶出特性的研究［J］.光譜學與光譜分析，2011，31(3):820

15 蘇莉.ICP-MS 法測定延胡索中5 種金屬元素的含量［J］. 廣州化工，2012，40(1):94

16 楊雪梅，韓偉立，劉洪濤，等.微波消解ICP-MS 法測定藥材預知子及其提取物中重金屬含量［J］.時珍國醫(yī)國藥，2011，22(8):2012

17 程大明，韓廣源，吳渺渺，等.微波消解ICP-MS 法測定黑龍江省出口藥材中的微量元素［J］.黑龍江醫(yī)藥，2010，23(4):502

18 傅興圣，劉訓紅，林瑞超，等. 中藥磁石無機元素的ICP - MS 分析［J］.藥物分析雜志，2010，31(11):2055

19 林秀玉，李可強. 蜈蚣商品藥材中有害元素分析［J］. 遼寧中醫(yī)雜志，2010，37(12):2420

20 包永睿，王惠媛，隋曉峰，等.ICP -MS 用于羌活藥材親緣關系的分析研究［J］.亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2010，6(3):26

21 單會嬌，王冰，許亮. 龍葵藥材及其生長土壤中無機元素相關分析［J］.現(xiàn)代中藥研究與實踐，2011，25(2):15

22 焦陽，尹海波，張樂，等.基于ICP-MS 對不同產地小根蒜無機元素的主成分分析和聚類分析［J］.藥物分析雜志，2011，31(11):2063

23 劉圣金，吳德康，林瑞超，等.礦物藥青礞石無機元素的ICP-MS 分析［J］.藥物分析雜志，2010，30(11):2067

24 曾棟，文瑞芝，潘振球，等.電感耦合等離子體質譜法分析異地丹參中52 種無機元素［J］.藥物分析雜志，2010，30(11):2096

25 王春麗.電感耦合等離子體質譜法測定冰硼散中硼、汞含量［J］. 中國實驗方劑學雜志，2011，17(6):109

26 包麗麗，于昆，薛大方，等.九種治療糖尿病中成藥中七種有害元素含量測定［J］.藥學實踐雜志，2010，28(5):342

27 張?zhí)m，馮敏，王英鋒，等. 鹽酸浸提ICP -MS 測定藏藥復方藥中20種無機元素的初級形態(tài)［J］. 首都師范大學學報(自然科學版)，2010，31(2):24

28 李驥超，王小燕，歐陽荔，等.離子色譜-電感耦合等離子體質譜聯(lián)用測定中成藥、水體及飲料中痕量BrOε-及Br-［J］. 光譜學與光譜分析，2010，30(11):3136

29 金鵬飛，吳學軍，鄒定，等.HPLC-ICP-MS 研究炮制對中藥砷形態(tài)的影響［J］.光譜學與光譜分析，2011，31(3):816

30 徐陸正，解清，陳玉紅，等.HPLC-ICP-MS 聯(lián)用分析中成藥中的可溶性砷形態(tài)［J］.環(huán)境化學，2010，29(6):1187