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1、生物材料检验复习资料生物材料检验：分析检验生物材料中化学物质及其代谢物的含量或因化学物质引起的的生物效应指标变化。生物材料：是人体体液（如血液）、排泄物（如呼吸气、尿液）、毛发，指甲以及组织脏器等的总称。生物标志物：指生物系统接触外源性物质后出现的一种变化。分为三类：接触性生物标志物、效应性生物标志物，敏感性生物标志物。生物接触限值（BEL）：大体相当于健康人吸入接触最高允许浓度的毒物时生物材料中被测物的水平。尿液可分为全日尿，晨尿，定时尿和随时尿。生物半减期：指进入生物体内的化学物质的里量通过各种途径消除一半所需要的时间，又代谢半减期。一、检验方法的一般要求：1.方法的一般要求 1）灵敏度选

2、择符合生物监测的基本要求 2）操作简便 3）试剂易得、价廉 4）效率高 5）符合国情，易推行、推广2选择和建立生物检测方法必须考虑的因素： 1）被测成分 溶解性，稳定性 含量水平 高g/L水平 低ug/L二 、方法研制准则的基本内容 1取样、运输、保存的原则 1）取样： （1）容器工具材质不干扰测定 （2）取样的操作要防止污染 （3）取样时间根据半减期判断决定 （4）取样的体积 尿液=50ml 静脉血=5ml 末梢血500ul 2) 保存时间：一天，三天，一周，两周一般只要求两周 3）运输过程：保证分析物稳定，必要时要冷藏和冷冻运输 4）防腐剂（尿）和抗凝剂（血） 2.样品预处理原则 1）尿液

3、浓度按比重校正 尿标准比重1.020，1.030及=75% 3.制定分析方法的程序 1）分析条件选择、优化 2）确定检出限 （1）影响检出限的因素：试剂的纯度，仪器的工作状态，电源稳定性光源的温度变化、污染等不可控制的因素。 （2）检出限的确定 一般用统计法，一般用空白值的3倍标准差计算；色谱法用3倍噪音水平，检出限应小于0.3倍生物接触限值。 （3）检出限的表示方法 浓度或绝对量表示，用浓度表示时要说明方法取样体积。 3）精密度 ：同一个人用同一方法重复测定同一均匀样品测定结果的符合程度通常在线性范围内取高、中、低三个浓度水平分别重复测定35次。用RSD表示或用变异系数表示 复杂方法RSD=

4、20 简单方法=75% 若105%表明存在明显的系统误差。（3）用标准方法或权威方法比较：两个方法均值相对误差应小于10% t检验 在确定一个置信水平条件，两方法测定无明显差异 5）干扰试验 ：如果有干扰，要找出消除干扰的方法 6）样品的稳定性实验 ：时间：当天，3天，1周，2周 温度：室温，普通冰箱冷藏（4），冷冻保存（-8），低温冰箱（-20） 4.方法的验证 1）新方法的验证：必须是另一单位研制方提供方法所有技术材料 验证内容：四项 线性范围，精密度，准确度，样品的稳定性。 2）引进国外标准方法或权威方法，引进方就是验证方。 5.现场应用 首先要观察检出率 观察检测结果与环境污染的符合程

5、度 同时取非接触样品进行对照三、确定生物监测指标的依据（一）化学物质在体内的动力学过程 1.吸收 1）呼吸道吸收气体物质通过肺泡壁及周围毛细血管吸收 固体物质， 溶解时吸收的前提 2）皮肤 有些有机物很容易被皮肤吸收 F=C/15 *(0.038-0.153p)exp(-0.016MN) F皮肤吸收量mg/2/h C化学物质在水中的饱和度mg/ml P辛醇-水的分配系数 MN相对分子质量 许多农药易被皮肤吸收 如有机磷 2.体内分压和贮存 1）起始主要分布于血液中最终分布取决亲和力 2）血液侧得量是反映新近吸收量或机体组织的水平 3）血液中毒物或其他被测物并非均匀分布 4）一般脂溶性溶剂及卤代

6、烃会分布在脂肪组织中，乳汁是检测有机氯农药最好的样品 5）体内储存毒物的形式大多为结合状态，测定尿液中的代谢物需要先水解 3. 生物转化 1）概念：外源性化合物在体内经过一系列化学变化并形成其衍生物以及分解产物的过程。 2）有关生物转化的讨论 是毒物发生质的变化 生物转化的数量关系，个体差异很大 是一种动态过程，对时间的了解是确定采样时间的基础，生物半衰期。4.排出 易挥发性有机溶剂从呼吸气中排出较多。长期蓄积的有机氯农药可从乳汁中排出及叮咛中排出，易代谢的有机毒物大多以结合态从尿中排出。（二）、个体差异 1、毒物在生物体内的动力学过程有种属家族和个体的差异，其中生物转化过程变异极大；2、生物

7、监测的个体差异可用监测结果的变异系数表示；3、个体差异降低了生物监测的精确性，却可帮助检出特殊敏感人群或耐受人群。（三）、接触水平（剂量）效应（反应）关系 1、是确定一次生物监测指标的关键依据；2、生物监测结果与空气毒物浓度之间的相关资料，可作为选择生物监测指标的替代依据。四、检验指标的选择与分类（一）、选择的基本要求 1、特异性好；2、具有良好的剂量效应关系；3、稳定性好；4、 有准确可靠的检验方法。（二）、生物材料检验指标的分类 1、化学物质原形：化学物质在生物体内不进行生物转化或转化速度很慢；缺乏毒物代谢动力学资料；代谢产物在体内没有特异性 2、化学物质代谢产物 3、生物效应指标。五、样

8、品的采集与保存一）、生物材料样品的选择（一）、种类及特点 尿液: 最常用的 1）特点：采集方便、无损伤性、采集量大 2）适用性：水溶性化学物质、代谢产物、金属等 3）尿样的种类：（1）全日尿（24h尿）收集24h内的全部尿液，通常只用于住院病人 （2）晨尿 起床后、早餐前第一次排出的尿 （3）定时尿： 生物半减期 班前尿：第2个工作日上班前以内排出的尿 班中尿：上班23h以后排出的尿 班末尿：下班前1h内排的尿 班后尿：下班以后1h以内排出的尿 周末尿：连续工作第五个工作日的班末尿。血液 1）特点：成分较恒定 个体差异小 取样污染机会小 损伤性采集样品 血样贮存条件要求较高； 2）种类：血清：

9、不抗凝离心分离出的上层清夜 血浆：加抗凝剂离心分离的上层清夜 全血 红细胞。呼出气 1）特点 优点：操作方便、干扰物少，非损伤性 缺点：a、被测物的含量比较低 b、肺泡气中水分对某些测定有影响 c、肺部“死腔”中环境空气对肺泡气稀释不稳定，影响测定结果的解释；2）适用性 监测仅限于挥发性物质 主要用于测定化学物质原形 呼出气监测结果能反映采样期间车间空气的平均浓度； 3）呼出气的分类 混合呼出气、终末呼出气（肺泡气） 第一阶段呼出的是空气，第二阶段混合呼出气，第三阶段肺泡气。（二）、生物材料样品的选择 1、同一毒物或代谢产物在不同生物材料其生物学意义不一样，血镉代表近期接触水平、尿镉反映长期接

10、触的浓度； 2、选择生物材料样品种类的要求：被测物有特异性 与外剂量有相关性 有足够的稳定 测定结果重复性好，个体差异在允许范围内 采样能被受试者接受； 3、尿、血、呼出气是目前较理想的生物材料样品，美国BEI55个尿58%、血27%、呼出气14%。二）、样品采集、运输及保存（一）、一般要求 1、采样时间：依据生物半减期； 2、采样环境：无污染；3、采样容器：测无机成分、塑料、高压聚合玻璃：硬质、石英 不锈钢含Cr、Ni、Mn（不能用于测此三种元素）使用前要求用酸液（稀HNO3）浸泡24h洗涤；测有机物 玻璃、塑料（不能用橡胶和添加染料的橡胶） 冷冻保存不能用玻璃仪器； 4、样品的运输与保存；

11、 5、采样记录编号检验项目受试者信息采样信息：时间、地点、环境、过程。 采样人及记录人信息（二）样品采集与保存 1、尿样1）尿样的校正： (1)比重校正法 标准比重1.020 校正公式C校正=（1.020-1.000）/（d-1.000)*c=kc d的使用范围1.0101.030 (2)肌酐校正法.尿中被测物浓度（mg/g肌酐）=实测浓度（mg/L）/肌酐浓度（g/L），肌酐含量 2)采样. 采集尿液不少于50ml, 用顶空分析法测定挥发性物质时.收集尿样的容器要充满尿样并知道体积， 记录2人上次排光膀胱的时间及采集样的终点时间。 3)储存.贮存一般2周. 反腐 加酸.氯仿.冷藏 测尿中汞或

12、挥发性有机物要尽快测定 要保存5天以上的，最好冷冻2、血样1）采集 （1）、全血；要抗凝 （2）、血清（血浆）或红细胞 2)注意事项 采集过程避免污染.毛细管血 防止溶血.金属针头（取下）再挤出针管时不能太快 取末梢血要避免挤压采集部位，自然流出弃去第一滴血有三种情况不宜采集毛细管血a血液量超过5ml.b采集环境有外源性化学物质存在c测定挥发性成分 3)血样的运输与保存 避免振动和温度的改变 血样冷冻肯定溶血采集血清或血浆时，应分离再保存 临时存放4过夜，长时间保存要冷冻 测酶活性要采集后尽快分析3.呼出气. 1）采集方法： 先深呼吸23次，再恢复正常呼吸时采集呼出气 采集肺泡气只收集末端呼出

13、气2）注意事项： 受检者必须时肺功能正常者 要选择对被测物吸附小的容器 要在正常呼吸状态下收集样品呼出过程不能有阻力 采样的时机要依被测物代谢速度决定三、生物材料样品的预处理原则（一）无机物分析的样品处理1、稀释法.1）.常用的稀释剂;1)稀硝酸液（尿），2）TntonX100表面活性剂3）基体改进剂溶液2）.常用机体改进剂：硝酸盐（NH4+ Ni2+ Ca2+）磷酸盐（Na+ NH4+）3）.应用实例 : 磷酸铵，硝酸铵和TritonX-100可改善血清中铜锌的测定 磷酸氢胺，硝酸铵测定血铅可提高灰化温度至1000 硝酸镍可使测定砷和Se的灰化温度到1000 磷酸铵可使测定Cd的灰化温度增至

14、8002、酸提取法 1.硝酸提取，测定血铅.6mol/L 硝酸离心取上清液。标准物质 被测成分的含量是已知的2，盐酸提取3，三氯乙酸（固体）。铁（有效）提取+2价铁3、矿物化法（无机法处理）（二）有机物分析的样品处理（p11）第五节 铅一、接触途径：铅矿，开采，冶炼二、代谢物和生物监测指标（一）动力学过程.1、吸收 1）呼吸道：铅尘烟蒸汽 2)消化道：铅尘 3）皮肤，无机物不吸收有机铅化合物可被吸收（四乙基铅）2、分析：起始分布在血中有95%与红细胞结合最终主要以磷酸盐沉积于管中，其次是肝肾脑等3、生物效应：抑制血红蛋白的合成1）抑制5氨基乙酰丙酸脱水酶，导致血尿中-ALA增加2）抑制粪川啉元

15、氧化酶3）抑制亚铁螯合酶4、排除：吸收的铅主要经尿排出，尿铅生物半减期较长。（二）铅接触的生物监测指标 1、血铅：直接反映近期接触铅的情况 2、尿铅：反应机体中铅的负荷量，是铅中毒的辅助诊断指标 3、生物效应指标：1）尿中ALA 2）血中铅原卟啉三、样品的采集与保存用于尿铅血铅的测定 1.尿样. 采样时间的限定 随即采集一次尿样 按1%比例加HNO3，4可保存两周。 2.血样. 1）末梢血40 L 2）静脉血 四、尿铅和血铅的测定石墨炉原子吸收法（一）尿铅的测定1、原理：尿样用基体改进剂液稀释后直接进行测定，基体改进剂液NH4H2PO4+抗坏血酸2、石墨炉升温程序适用涂铜石墨管 干燥70,40

16、S 灰化 450,30S 原子化 2000 5S（停气） 清除 2200 3S3、石墨管涂钼处理，向石墨管中加20L钼酸铵液，石墨炉升温程序并重复10次升温，石墨管内壁呈灰白色4、标准系列液配置 铅标准系列液 基体改进剂液（混合液） 正常人混合尿 ： 没有接触铅的健康人的尿，取2份，一份比重小于1.020，一份比重大于1.020，混合成比重为1.020的尿液5、说明 ： 1）基体改进剂液的作用 ：本法选用4%磷酸二氢铵-6%抗坏血酸作为基体改进剂，能有效地克服基体干扰 2）背景吸收的扣除 背景校正器扣除背景吸收，氘灯背景校正 石墨管涂钼可降低背景吸收（二）血铅的测定 1、样品处理：全血用Tri

17、tonX-100液稀释，稀HNO3酸化，进样测定 2、石墨炉升温程序: 干燥：75-100,10S（斜坡升温）灰化450-500 30S 保持10S（斜坡）原子化 2400 7S清除 2500 3S 3、标准系列液： 铅标准液TritonX-100液正常人血五、生化指标的测定 （一）尿中ALA的测定 1、原理：ALA可与乙酰乙酸乙酯缩合生成吡咯化合物 用乙酸乙酯萃取吡咯化合物显色，加对一二甲氨基苯甲酸生成红色化合物max=554nm 2、操作要点： 两份经稀释尿样加PH=6缓冲液 样品管加乙酰乙酸乙酯 尿样空白管补充缓冲液 各沸水浴10min 各加4mL乙酸乙酯萃取 离心、静置、分层 取清夜显

18、色10min后测定（二）全血中游离原卟啉的测定 1、原理：用乙酸-乙酸乙酯破坏红细胞盐酸萃取原卟啉，测定荧光强度 2、样品处理： 1）样品：20L血+0.1mL生理盐水 2）加硅藻土悬浮液，乙酸乙酯乙酸液、振摇、破坏红细胞 3）离心，取上清液加盐酸萃取第三节、镉一、接触途径：锌矿的开采及冶炼工业上含镉材料的生产农业上也有镉化合物的应用二、代谢和生物监测指标（一）代谢 1.吸收、呼吸道和消化道2.生物效应 急性中毒靶器官：肺 慢性中毒靶器官：肺、肾、骨 3.排出少量由尿排出，属于蓄积性元素（二）生物监测指标1、尿镉：只反映长期接触情况2血镉：只反映近期接触情况三、镉接触指标的测定石墨炉原子吸收法

19、（一）尿镉的测定 1、原理：用磷酸氢二铵液稀释，直接标准曲线法定量 2、石墨炉升温顺序 1）干燥0100 30S（斜坡） 2）灰化 100200 20S（斜坡） 400 10S （阶梯） 3）原子化 1800 5S 4）清除 2000 3S 3、标准系列液：镉标准液 空白尿液 基体改进剂液 1%NH3（二）血镉测定1、原理：血样加稀HNO3离心，取上清液测定，标准曲线法定量 2、标准系列液 镉血标准液 ：抗凝小牛全血+镉标准液 4%HNO3第七节：汞一、接触机会 矿的开采与冶炼 电器和仪表制造 化学工业二、代谢和生物监测指标（一）动力学过程 1.吸收主要是呼吸道 2.分布 无机汞主要是肾、其次

20、肝、脑 有机汞主要是脑 其次肝、胃 3.排出 尿汞 生物半减期23个月（二）生物监测指标 1.血汞：反映近期接触无机汞的量 2.尿汞：用于诊断汞中毒观察驱汞疗效三、样品采集、保存 1.尿样：随机取一次尿样 加碱NaOH使浓度达到40g/L，4可保存2周 2.血 样 周末血 抗凝 4可以保存数天四、尿汞的测定冷原子吸收法（一）碱性氯化亚锡还原法 1.原理：在碱性条件及有Cd+存在条件下，高浓度的SnCl2将有机汞及无机汞还原成元素，用测氯仪测定2.标准系列液的配置 汞标准液 基体尿液 正常人混合尿 NaOH液 DL-半胱氨酸3.测定 将上述标准系列液加1滴磷酸三酯，加SnCl2-CdSO4液立即

21、通入空气测定（载气）4.说明：磷酸三酯 消泡 Cd2+催化作用 DL-半胱氨酸起稳定剂的作用，防止无机汞吸附挥发；还可使有机汞不分解 测定读数：读取最大吸光度值（二）酸性SnCl2还原法 1.原理：用KMnO4和浓H2SO4分解尿样，使汞都转化成Hg2+，用SnCl2还原成Hg，吹空气导入测汞仪 2.测定：尿液和标准系列液同样用KMnO4和浓H2SO4分解3.说明：1）KMnO4和浓H2SO4加入的顺序：先加KMnO4液再加浓H2SO4 2）测定前先对气路系统进行净化；加SnCl2（酸性）测定空白水、吹气观察到仪器的响应值为零为止 每次测定都使响应值为0再测第二份第三章：非金属化合物及其代谢产

22、物第一节：CO一、代谢及生物监测指标 1.吸收： 呼吸道 2.生物效应：进入机体与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白（HbCO）形式导致机体组织缺O2 3.分布： 血液中HbCO形式 4.排出 呼出气 约有1%被氧化成CO2 5.生物监测指标 1）血中碳氧血红蛋白 2）呼出气中CO三、样品的采集与保存 1.呼出气：1）采集班中（3h后）或班末呼出气 2）收集终末呼出气2.血液：1）采集班中（3h后）或接触最高浓度时的血 2）抗凝 3）密闭保存 4 11周 4）最好取静脉血 5）受试者不抽烟四、血中碳氧血红蛋白的测定分光光度法1、原理：1）血中血红蛋白的四种成分：Hb、HbO2、HbCO、HbMet

23、2）HbCO，HbMetHb 3）测定Hb和HbCO吸光度，最大吸收波长分别为432nm和420nm2、测定方法：1）摩尔吸光系数的测定：用吸光系数代替（1）过饱和HbO2液的制备，血样用水和Tris液适量稀释通入O2 30min（2）饱和HbO2液的制备：取（1）中2份通入N2（3）饱和HbCO液制备 取（1）中2份，通入CO 10min（4）HbCO和Hb液制备 在（2）和（3）的溶液中加Na2S2O4固体 （5）分别测定420nm和430nm吸光度作为吸光常数（有四个值）2）血样测定 分别测420nm和430nm的吸光度3计算 ： A420：血样在420nm吸光度 ；A430血样在430

24、nm吸光度K1、K2是HbCO在420nm、430nm的吸光常数K3、K4是Hb在420nm、430nm的吸光常数4.注意事项： （1）所用氮气和氧气应为高纯度氮和高纯度氧，不纯氮和氧气中含微量的CO，能干扰测定结果 （2）连二亚硫酸钠遇水易分解，在空气中容易被氧化失效，应以小瓶分装使用，避免接触空气和水分 （3）测定吸光系数必须采用新鲜血液，一次测定值在仪器波长稳定的情况下可以使用一段时间，但还应定期核检。（4）测试液应尽量避免接触空气，及时测定，否则会造成结果偏低第二节 CS2二、代谢及生物监测指标 （一）代谢 1、吸收：呼吸道、皮肤 2、生物转化 1）吸收后约7090%转化为多种代谢产物

25、2）目前，接触者中尿中已确认的有3种：TTCA、2-巯基-2-噻唑啉酮-5，硫脲（其中TTCA研究较少，生减期为2h）3）排出：a.代谢产物随尿排出 b.约2030%以原形从呼吸道排出 c.约1%以原形从尿中排出（二）生物监测指标1、尿中TTCA：班末尿2、呼出气中CS2,目前研究较少三、样品采集与保存四、尿中TTCA的测定HPLC法1、样品的处理：A、取离心后的尿样 B、稀HCL酸化：乙醚提取 C、离心分层，去上层醚液于试管中 D、40用N2吹干加20ul甲醇定容2、说明：A、尿样经离心后取上层尿液，易于分离 B、此法从国外引进，将原来的梯度洗脱改为等度洗脱。国外的梯度洗脱是用两种配比的流动

26、相切换洗脱 C、TTCA纯品需自己纯化五、呼出气中CS2测定 （一）GC法 1、样品处理：（1）、呼出气中CS2浓度在测定范围内不需要处理，直接进样 （2）、呼出气中CS2低于测定浓度范围需富集，用Tenron GC管富集 2、色谱条件：固定相：OV-17；检测器：火焰光度检测器 3、说明：（1）采集终末呼出气，最后呼出的100ml （2）TenronGC管：2,6-二苯基对苯醚的多孔聚合物，用于捕集/热解吸 （3）富集测定要求做富集空白测定：用180ml气体（冲洗气）注入空白Tenron GC管中，热解吸后测定 （二）检气管法：快速检测法 1、根据检气管中形成色带长度，粗略估计浓度 2、特点

27、：操作简单、快速、成本低、精度差，相对偏差达20%-30%以上第四章 芳香烃及其代谢产物第一节 苯一、代谢及生物监测指标 1、吸收：主要是呼吸道，其次是皮肤 2、代谢与排泄1）吸入的苯约50%以上以原形从肺中排出，约10%以原形储存在有机组织中2）约40%进入血液循环，在肝中代谢，代谢产物50%-70%的苯酚，6%为间苯二酚，2%为对苯二酚，还有极少量的粘糖酸等都以结合态从尿中排出3）有极少量的苯以原形从尿中排出 3、生物检测指标：1）尿酚 A、因正常人尿中很有酚且个体差异大 B、尿酚不是特异性指标 C、仅用于群检2）呼出气中的苯：在测定尿酚以后，测定呼出气中苯作为确认试验3）尿苯：1993年

28、有人提出用尿苯作苯接触的生物接触指标，目前，还没纳入生物监测指标二、呼出气中苯的测定GC法 （一）原理：用塑料袋或采样管收集呼出气，呼出气用N2吹入活性炭管吸附（-78）280热解吸，用载气（N2）导入色谱仪，FID检验，通过六通阀切换完成 （二）苯标准气的配制：注入20ul苯于100ml玻璃配气瓶中，临用时从中抽取一定体积注入另一配气瓶中稀释成20ng/ml的苯标准气（三）测定 ： 1）取苯标准气（0.5、1.0、2.0ul）和样品分别注入呼吸气的采样管中 2）将采集管37摄氏度恒温2h 3）一端与六通阀连接，一端接N2 4）吹入冷阱（-78）中的活性炭管 5）热解吸导入色谱仪三、尿酚的测定

29、GC法 1、原理：尿样加盐酸加热（90水浴）水解，再用乙醚萃取苯酚 2、尿样采集与保存：班末尿50ml 4 2周 3、样品处理与测定： 1）5.0ml尿样，1ml浓盐酸于具塞试管中，90水浴1h 2）、用3.0ml乙醚振摇萃取 3）取上层醚液注入GC仪 4、标准曲线：苯酚标准系列液用3ml乙醚提取4、色谱条件（1）液晶柱分离 分离苯酚和邻间对甲酚。 （2）FFAP柱，分离苯酚和对甲酚5、说明：（1）3ml乙醚萃取要避免乙醚挥发，分层后不是3ml，加乙醚补至3ml （2）可用内标志法定量四、甲苯、二甲苯 （一） 代谢及生物监测指标 1）代谢 (1)甲苯 约15%25%以原型呼出约1%从尿中排出

30、约80%代谢甲苯O苯甲酸马尿酸 马尿酸排出的半减期为23人。 (2)二甲苯 约5%原形从肺中呼出60%80%生物转化主要终产物是甲基马尿酸2）生物监测指标 (1)甲苯尿中马尿酸非特异性对群体判断有一定的定义呼出气体中甲苯作为确认 (2)二甲苯 ：尿中马尿酸正常人尿中无甲基马尿酸特异性指标（二）、尿中马尿酸的测定比色法 （ 喹啉 苯磺酰氯比色法） （1）原理 （2）样品采集 两天后班末尿，按100+1体积比加氯仿 （3）样品处理与测定 （4）注意事项 ： 1、试剂加入顺序不能颠倒 2、日光对显色有破坏作用要避光放置（加入苯磺酰氯后）第四节 乙苯 一、代谢及生物监测指标 （一）代谢与排泄1、只有少部分以原形从呼吸道排出。 2、70%以上代谢后随尿排出，主要代谢产物为扁桃酸60%苯酰甲酸25% （二）监测指标