xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tàn cảm ứng plasma tt

Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng
phương pháp khối phổ cao tàn cảm ứng Plasma


Nguyễn Mạnh Hà



Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa học;Mã số: 60 44 01 18
Người hướng dẫn: PGS.TS. Tạ Thị Thảo
Năm bảo vệ: 2014




Abstract. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu phép đo ICP-MS khi xác định
năm đồng vị kẽm 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn, bao gồm nghiên cứu tối ưu hóa
các tham số hoạt động của máy ICP – MS, ảnh hưởng của môi trường dung dịch mẫu đo
đến phép phân tích. Đánh giá các thông số đặc trưng của phương pháp phân tích như
khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ, độ chính xác
(độ đúng và độ chụm) của phép đo trên thiết bị ICP-MS. Đánh giá hiệu suất thu hồi của
quá trình xử lý mẫu huyết tương, nước tiểu và phân và hiệu suất thu hồi của phương
pháp phân tích các đồng vị kẽm trên nền mẫu thực. Ứng dụng qui trình phân tích xây
dựng được để phân tích thành phần đồng vị kẽm trong mẫu thực tế.


Keywords. Hóa phân tích; Mẫu sinh hóa; Phân tích đồng vị kẽm

Content:

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























Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà
56

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT
1. Phạm Luận (2013), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất
bản Bách khoa Hà Nội.
2. Nguyễn Đình Triệu (2001), các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý,
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
3. Lê Hồng Minh, (2012), nghiên cứu xác định thành phần đồng vị của
một số nguyên tố có ứng dụng trong địa chất bằng ICP-MS, luận án tiến
sỹ hóa học, Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam.
4. Nguyễn Thị Kim Tại, (2013), nghiên cứu phương pháp phân tích tỷ lệ
đồng vị
87
Sr/
86
Sr và một số nguyên tố vi lượng trong cây thuốc, gạo và
đất nhằm xác định nguồn gốc định cư của chúng, Luận án tiến sỹ hóa
học, Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam
TIẾNG ANH
5. Alaa S. Amin, (2011), Utility of solid-phase spectrophotometry to
determine trace amounts of zinc in environmental and biological
samples. Analytical Biochemistry 418;172–179
6. Bogden JD, Lintz DI, Joselow MM, Charles J, Salaki JS, (1977), Effect
of pulmonary tuberculosis on blood concentrations of copper and zinc.
Am J Clin Pathol;67:251-6
7. Büchl A, Archer C, Brown DR, Hawkesworth CJ, Leighton E,
Ragnardottir KV, Vance D, (2004), Geochim Cosmochim Acta 68:
A528
8. Charles Coudray, Christine Feillet-Coudray, Mathieu Rambeau, Jean

Claude Tressol, Elyett Gueux, Andrzej Mazur, Yves Rayssiguier,
(2006), The effect of aging on intestinal absorption and status of
calcium, magnesium, zinc, and copper in rats: A stable isotope study.
Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 20:73–8
Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà
57

9. Chloe Nadia Marechal , Philippe Telouk, (2000), Francis Albarede
Precise analysis of copper and zinc isotopic compositions by plasma-
source mass spectrometry. Chemical Geology 156:251–273
10. Chloe Nadia Marechal, Philippe Telouk, (1999), Francis Albarede
Precise analysis of copper and zinc isotopic compositions by plasma-
source mass spectrometry. Chemical Geology 156:251–273
11. Ciro Texeira correia et al, (1997), “Rb – Sr and Sm – Nd geochronology
of the cana Brava layered mafic-ultramafic instruction, Brazil, and
consideration regarding its tectonic evolution”, Revista Brasileira de
Geociencias, Vol.27, pp.163- 168
12. Christophe Cloquet, Jean Carignan, Moritz F. Lehmann, Frank
Vanhaecke, (2008), Variation in the isotopic composition of zinc in the
natural environment and the use of zinc isotopes in biogeosciences: a
review. Anal Bioanal Chem 390:451–463
13. Dye C, Scheele S, Dolin P, Pathania V, Raviglione MC, (1999),
Consensus statement. Global burden of tuberculosis: estimated
incidence, prevalence, and mortality by country. WHO Global
Surveillance and Monitoring Project. Jama;282:677-86
14. Haider BA, Bhutta ZA, (2009), The effect of therapeutic zinc
supplementation among young children with selected infections: a
review of the evidence. Food Nutr Bull;30:S41-59
15. Hambidge, K. M. and Krebs, N. F, (2007), “Zinc deficiency: a special
challenge”. J. Nutr. 137 (4): 1101.

16. Heymsfield SB, McManus C, Smith J, Stevens V, Nixon DW, (1982),
Anthropometric measurement of muscle mass: revised equations for
calculating bone-free arm muscle area. Am J Clin Nutr;36:680-90
17. Huong NT, Duong BD, Co NV, et al, (2005), Establishment and
development of the National Tuberculosis Control Programme in
Vietnam. Int J Tuberc Lung Dis;9:151-6
18. Karyadi E, West CE, Schultink W, et al, (2002), A double-blind,
placebo-controlled study of vitamin A and zinc supplementation in
Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà
58

persons with tuberculosis in Indonesia: effects on clinical response and
nutritional status. Am J Clin Nutr;75:720-7
19. Krlstme Y Patterson and Claude Velllon, (1992), Determination of
zinc stable isotopes in biological materials using isotope dilution
inductively coupled plasma mass spectrometry. Anulytlca Chunrca
Acta, 258: 317-324
20. Lieve I. L. Balcaen, Karel A. C. De Schamphelaere, Colin R. Janssen,
Luc Moens, Frank Vanhaecke, (2008), Development of a method for
assessing the relative contribution of waterborne and dietary exposure to
zinc bioaccumulation in Daphnia magnaby using isotopically enriched
tracers and ICP–MS detection. Anal Bioanal Chem 390:555–569
21. Maggini S, Wintergerst ES, Beveridge S, Hornig DH, (2007), Selected
vitamins and trace elements support immune function by strengthening
epithelial barriers and cellular and humoral immune responses. Br J
Nutr;98 Suppl 1:S29-35
22. Manary MJ, Hotz C, Krebs NF, et al. Dietary phytate reduction improves
zinc absorption in Malawian children recovering from tuberculosis but
not in well children. J Nutr 2000;130:2959-64
23. Mandalakas AM, Starke JR, (2005), Current Concepts of Childhood

Tuberculosis. Semin Pediatr Infect Dis;17:93-104
24. Marechal CN, Telouk P, Albarede F, (1999), Chem Geol 156:251–273
25. Masaharu Tanimizu, Yoshiki Sohrin, Takafumi Hirata, (2013), Heavy
element stable isotope ratios : analytical approaches and applications.
Anal Bioanal Chem 405:2771–2783
26. Mohan G, Kulshreshtha S, Sharma P, (2006), Zinc and copper in Indian
patients of tuberculosis: impact on antitubercular therapy. Biol Trace
Elem Res;111:63-9
27. Nancy F. Krebs, Leland V. Miller, Vernon L. Naake, Sian Lei,
Jamie E. Westcott, Paul V. Fennessey, and K. Michael Hambidge,
(1995), The use of stable isotope techniques to assess zinc
metabolism. J. Nub Biochem.vol.6, 292-301
Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà
59

28. Oto Mestek, Jana Komı´nkova, Richard Koplık, Miloslav Suchanek,
(2001), Determination of zinc in plant samples by isotope dilution
inductively coupled plasma mass spectrometry.Talanta, 54(5), 927-34
29. Prasad, A. S, (2003), “Zinc deficiency: Has been known of for 40 years but
ignored by global health organisations”. British Medical Journal 326 (7386): 409
30. Aggett Iron, copper, and zinc absorption and turnover, (1997), the use of
stable isotopes. Eur J Pediatr 156, :S29–S34
31. Ray M, Kumar L, Prasad R, (1998). Plasma zinc status in Indian
childhood tuberculosis: impact of antituberculosis therapy. Int J Tuberc
Lung Dis;2:719-25
32. Rober Thomas, 2004, Practical guide to ICP-MS. Marcel

Dekker
33. Robert E. Serfass, Joseph J. Thompson and R.S. Houk, (1986). Isotope
ratio determination by inductive coupled plasma/mass spectrometry for

zince bioavalability studies. Analytica Chimica Acta, 188 73-84
34. Ruth E. Wolf, Andrew S.Todd; , Steve Brinkman , Paul J. Lamothe;
Kathleen S. Smith, James F. Ranville. Measurement of total Zn and Zn
isotope ratios by quadrupole ICP-MS for evaluation of Zn uptake in gills
of brown trout (Salmo trutta) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss).
Talanta80 676–684.
35. Tim Arnold, Maria Schönbächler, Mark Rehkämper, Schuofei Dong,
Fang-Jie Zhao, Guy J. D. Kirk, Barry J. Coles, Dominik J. Weiss,
(2010). Measurement of zinc stable isotope ratios in biogeochemical
matrices by double-spike MC-ICPMS and determination of the isotope
ratio pool available for plants from soil. Anal Bioanal Chem 398:3115–
3125
36. Wolfgang Mareta, Harold H. Sandstead, (2006), Zinc requirements and
the risks and benefits of zinc supplementation. Journal of Trace
Elements in Medicine and Biology 20. 3–18