intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma ICP-MS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST
Báo xấu
22
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn 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 lao theo phác đồ khuyến cáo của WHO đối với trẻ em Việt Nam. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma ICP-MS

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Inductively Coupled Plasma Khối phổ plasma ICP-MS Mass Spectrocopy cảm ứng LOD Limit Of Detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit Of Quantity Giới hạn định lượng Độ lệch chuẩn tương RSD Relative Standard Deviation 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 Lưu lượng khí mang NGF Gas Flow mẫu LV Lent volts Thể thấu kính CPS Count per second Số đếm trong một giây
  8. 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 67Zn/66Zn, 68Zn/66Zn,70Zn/66Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu phân 45 Bảng 3.11Tỷ lệ 3 cặp đồng vị 67Zn/66Zn, 68Zn/66Zn,70Zn/66Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu huyết tuơng 48 Bảng 3.11Tỷ lệ 3 cặp đồng vị 67Zn/66Zn, 68Zn/66Zn,70Zn/66Zn của bốn đối tượng nghiên cứu mẫu huyết tuơng 50
  9. 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 64Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 25 Hình 3.2. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 66Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 26 Hình 3.3. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 67Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 26 Hình 3.4. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 68Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph) 27 Hình 3.5. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 70Zn 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 64Zn 35
  10. Hình 3.11. Đường chuẩn phân tích đồng vị 66Zn 35 Hình 3.12. Đường chuẩn phân tích đồng vị 67Zn 35 Hình 3.13. Đường chuẩn phân tích đồng vị 68Zn 35 Hình 3.14. Đường chuẩn phân tích đồng vị 70Zn 36
  11. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà MỞ ĐẦU Kẽm là nguyên tố vi lượng, đóng vai trò thiết yếu đối với sinh trưởng người và động vật. Kẽm tham gia vào cấu tạo các enzym và trong thành phần một số deshydrogenaz, đóng vai trò điều hòa chuyển hóa lipit và ngăn ngừa mỡ hóa gan, tham gia vào chức năng tạo máu, cần thiết cho sự biệt hóa tế bào và sự ổn định màng. Thiếu kẽm ảnh hưởng xấu đến tốc độ hấp thu các axit amin. Ngoài ra, kẽm giữ vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch, kích thích sự phát triển và biệt hóa lympho bào, đẩy mạnh sự xuất tiết các cytokin (nhất là interleukin 2) để đáp ứng lại các kích thích kháng nguyên. Do vậy, kẽm đóng vai trò quan trọng trong điều trị các bệnh ở trẻ em như tiêu chảy, sốt rét, lao phổi, nhiễm trùng… Gần 2 tỉ người ở các nước đang phát triển bị thiếu kẽm. Ở trẻ em, thiếu kẽm làm gia tăng nhiễm trùng và tiêu chảy làm khoảng 800.000 trẻ em thiệt mạng mỗi năm trên toàn cầu. Do vậy, WHO có chủ trương bổ sung kẽm cho trẻ suy dinh dưỡng nặng và tiêu chảy. Bổ sung kẽm giúp ngăn ngừa bệnh tật và giảm tử vong, đặc biệt là trẻ em sinh thiếu cân hoặc chậm phát triển. Lượng kẽm trong cơ thể người khoảng 2 - 3g, phân phối không đồng đều nhưng nhiều nhất tại gan, thận, xương, tinh hoàn, da, tóc, móng. Đặc điểm của kẽm là không dự trữ trong cơ thể, nửa đời sống sinh học ngắn (12,5 ngày) trong các cơ quan nội tạng, nên cơ thể dễ bị thiếu kẽm nếu khẩu phần cung cấp không đủ. Do rối loạn hấp thu hoặc bài tiết quá mức cũng làm thiếu hụt kẽm như mắc các bệnh di truyền, bệnh đường ruột (tiêu chảy mãn, cắt ruột…), các bệnh khác (xơ gan do nghiện rượu, tiểu đường, thiểu năng tuyến tụy…). Kẽm cũng thuộc loại nguyên tố phổ biến trong thiên nhiên, có nhiều trong ngũ cốc và đậu (tập trung phần lớn ở vỏ ngoài), có nhiều trong hàu, gan, lòng đỏ trứng gà và có khả năng sinh học cao. Song song với việc điều chỉnh lượng kẽm từ thức ăn, thiếu kẽm cần được điều trị bổ sung từ uống viên kẽm hoặc tiêm. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra bổ sung kẽm có thể cải thiện hiệu quả điều trị lao. Một phần của 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 1
  12. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà Viện nghiên cứu sức khỏe trẻ em Oakland- Hoa Kỳ tiến hành có nội dung đánh giá mối liên hệ giữa 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 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 lao theo phác đồ khuyến cáo của WHO đối với trẻ em Việt Nam. Các nội dung nghiên cứu chính của luận văn gồm:  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. 2
  13. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Vai trò thiết yếu của vi lƣợng kẽm với sức khỏe và trong điều trị bệnh Kẽm là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con người [36]. Cơ thể người trưởng thành có khoảng 2–3 g kẽm, chiếm khoảng 0,1 % nhu cầu hàng ngày thiếu hụt.[21]. Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và liên quan đến nguyên nhân một số bệnh [9]. Ở trẻ em, thiếu kẽm gây ra chứng chậm phát triển, phát dục trễ, dễ nhiễm trùng và tiêu chảy, gây thiệt mạng khoảng 800.000 trẻ em trên toàn thế giới mỗi năm [36]. Các enzym liên kết với kẽm trong trung tâm phản ứng có vai trò sinh hóa quan trọng như alcohol dehydrogenase ở người. Ngược lại việc tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số triệu chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng. Kẽm đã được sử dụng theo kinh nghiệm để điều trị nhiều bệnh, kể cả tiêu chảy, trong thế kỷ thứ 19. Vào những năm 1930, kẽm đã được coi là thiết yếu đối với sự tăng trưởng của động vật và mức kẽm thấp đã được mô tả ở người trưởng thành tại Trung Quốc, nhưng hội chứng thiếu kẽm ở người mãi đến những năm 1960 mới được Prasad và cộng sự mô tả. Mức nhu cầu khuyến nghị đối với kẽm mãi đến năm 1974 mới được Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia đưa ra. Bổ sung kẽm được Sachdev và cộng sự đánh giá là can thiệp điều trị đối với bệnh tiêu chảy vào năm 1988, và trong những năm 1990, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để đánh giá việc bổ sung kẽm đối với bệnh tiêu chảy, viêm phổi, sốt rét, với tăng trưởng và phát triển của trẻ em. Theo nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị cho người Việt Nam cũng như khuyến nghị của FAO/WHO 2002, nhu cầu kẽm hàng ngày cho trẻ 4-6 tuổi là 3,1 - 10,3mg cho trẻ 7-9 tuổi là 3,3 - 11,3mg, cho trẻ nam 10-18 tuổi là 5,7 - 19,2mg và cho trẻ nữ 10-18 tuổi là 4,6 - 15,5mg tuỳ theo mức hấp thu tốt (giá trị sinh học kẽm tốt = 50%), mức hấp thu vừa (giá trị sinh học kẽm trung bình = 30%) và mức hấp thu kẽm kém (giá trị sinh học kẽm thấp = 15%). Theo đánh giá của tổ chức tư vấn quốc tế về kẽm, kẽm trong khẩu phần của người Việt Nam có tỷ số phytate/kẽm = 21,6, thuộc loại hấp thu trung bình. Năm 2004, Tổ chức y tế thế giới đã khuyến cáo bổ sung kẽm là bắt buộc trong phòng và điều trị tiêu chảy trẻ em. Sử dụng kẽm (10- 3
  14. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà 20mg/ngày) trong vòng 14 ngày cho toàn bộ trẻ em dưới 5 tuổi bị tiêu chảy, (10mg/ngày cho trẻ dưới 6 tháng tuổi, 20mg/ngày cho trẻ từ 6 tháng đến 5 tuổi). Tuy nhiên, chưa có khuyến cáo bắt buộc với các loại bệnh nhiễm trùng khác. Bệnh lao ở trẻ em là một vấn đề sức khỏe chủ yếu cần quan tâm ở Việt Nam [16]. Ước tính 75% số bệnh nhân lao xảy ra ở trên 22 quốc gia [23]. Việt Nam cũng nằm trong số đó với 5,3% trường hợp bệnh nhân lao là ở trẻ dưới 15 tuổi [13,17]. Biểu hiện bệnh lao có liên quan tới suy giảm nồng độ kẽm huyết thanh ở cả người lớn và trẻ em [6,31], đồng thời nồng độ này cũng tăng lên ở những trường hợp điều trị có hiệu quả [26]. Kẽm cần thiết về nhiều mặt trong chức năng miễn dịch [21] và người ta đã thấy kẽm làm tăng quá trình sản xuất cytokine trong đại thực bào phế nang ở những bệnh nhân bị lao phổi. Hơn thế nữa, trẻ sau điều trị lao hấp thu kẽm từ khẩu phần ăn tốt hơn so với trẻ khỏe thuộc nhóm biến chứng, điều này gợi ra là nhu cầu kẽm của trẻ bị bệnh lao lớn hơn có thể do nhu cầu kẽm cao hơn của chính hệ miễn dịch. Vì thế bổ sung kẽm có thể cải thiện hiệu quả điều trị lao. Mặc dù liều bổ sung đồng thời kẽm và vitamin A đã làm rút ngắn thời gian diệt khuẩn trong đờm dãi và cải thiện vùng tổn thương thấy trên chụp X quang ở điều trị bệnh nhân lao người lớn [22,11], nhưng chưa thấy có nghiên cứu nào về khả năng kẽm làm tăng hiệu quả điều trị lao ở trẻ em trên thế giới [14]. Để bổ sung kẽm vào cơ thể, có thể sử dụng viên kẽm dạng uống dưới dạng thực phẩm chức năng, như viên kẽm gluconat 30 mg, 50 mg hoặc kẽm sunfat. Tuy kẽm rất cần thiết cho cơ thể, nhưng nếu cơ thể thừa kẽm sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe, tổn thương tế bào gan, thiếu máu, giảm miễn dịch (người ta không dùng kẽm khi bị nhiễm trùng). Do vậy cần nghiên cứu cụ thể hiệu quả hấp thu và chuyển hóa kẽm trong cơ thể. Huyết tương hoặc huyết thanh kẽm thường được sử dụng để đánh giá thiếu hụt kẽm trong cơ thể. Hàm lượng kẽm trong huyết tương giảm sau khi ăn, có liên quan giới tính và độ tuổi. Hàm lượng thấp nhất của kẽm trong huyết tương khoảng 700 mg/L [36]. Sau khi dùng kẽm qua đường uống, kẽm xuất hiện trong máu sau 15 phút và nồng độ đạt tối đa sau 2 - 4 giờ. Kẽm bài tiết chủ yếu qua phân (10mg/ngày) và nước tiểu (0,5mg/ngày), qua mồ hôi (1 /1ml) và qua tóc, móng. Các nghiên cứu về hàm lượng các dạng đồng vị kẽm trong động thực vật còn rất ít, thường mới chỉ tập trung vào mẫu chuẩn [7,12] công bố 66Zn dao động 4
  15. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà trong khoảng 0 - 0,4% trong não chuột và [24]. cho biết 66Zn chiếm 0,8% trong mô tế bào. Các nghiên cứu về đồng vị kẽm trong cơ thể người mới có thông tin 66 Zn chiếm 0,07 - 0,46% trong máu [36] . Trong các đối tượng sinh học, bình thường tỷ lệ các đồng vị bền cũng gần giống với trong tự nhiên. Ví dụ tỷ số hàm lượng các dạng đồng vị kẽm 67Zn/66Zn trong sữa mẹ là 0,1472, trong máu là 0,1476 và trong huyết tương là 0,1475, gần với tỷ lệ các đồng vị trong tự nhiên của dung dịch chuẩn là 0,1470. Các giá trị trên tương ứng với tỷ số hàm lượng 70 Zn/66Zn lần lượt là 0,0224; 0,0222; 0,0221 còn trong tự nhiên tỷ số này là 0,0222. [19] Sự thay đổi tỷ lệ hàm lượng 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 học, sự thay 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 nơtron thường không đủ độ nhạy để phát hiện 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 phân tích phổ khối ra đời khi Thompson nghiên cứu sự chuyển động của các ion mang điện tích dương trong trường điện từ vào năm 1910. Vào năm 1919, Aston đã lần đầu tiên ghi được phổ khối trên giấy ảnh, cũng từ đó Dempter đã thiết kế máy đo phổ khối đầu tiên với detector điện tử [14,21]. 5
  16. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà Phương pháp phân tích khối phổ bao gồm các quy trình: nạp mẫu, hóa hơi và nguyên tử hóa, phân mảnh hóa và ion hóa các chất cần phân tích, tạo ra các ion dương 1 của chất phân tích dạng M1+ . Phân giải và tách các ion theo giá trị m/z của chúng để tạo ra phổ khối của tất cả các chất phân tích và cuối cùng là phát hiện từng ion có giá trị m/z riêng. Các số liệu thu được sau khi tiến hành phân tích giúp chúng ta định tính cũng như định lượng được các chất cần phân tích trong mẫu [1,2]. 1.2.1.1. Nguyên tắc của phép đo phổ khối ICP – MS ICP-MS là một phương pháp phân tích các chất vô cơ dựa trên sự ghi đo phổ theo tỷ số m/z của nguyên tử các nguyên tố và đồng vị cần phân tích. ICP (Inductively Coupled Plasma) là ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện cao tần (cỡ MHz ) được cung cấp bằng một máy phát cao tần (RF). Ngọn lửa plasma có nhiệt độ cao có tác dụng chuyển các nguyên tố có trong mẫu cần phân tích thành dạng ion. MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo tỷ số m/z. ICP-MS được phát triển vào đầu những năm 80 của thế kỷ trước, là sự kết hợp thành công của hai thiết bị phân tích là ICP và MS. Có thể nói đây là một trong những phương pháp phân tích hiện đại nhất hiện nay và ngày càng chứng tỏ được ưu điểm vượt trội so với các phương pháp phân tích khác trong nghiên cứu xác định lượng vết và siêu vết các nguyên tố cũng như thành phần đồng vị của chúng [3]. Phương pháp phân tích phổ khối ICP-MS dựa trên nguyên tắc của sự hóa hơi, nguyên tử hóa, ion hóa các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi trường plasma, sau đó các ion này được tách ra khỏi nhau theo tỷ số m/z của chúng bằng thiết bị phân tách khối rồi được phát hiện, khuếch đại và đếm bằng thiết bị điện tử kỹ thuật số [3]. Vì thế muốn thực hiện các công việc phân tích như trên chúng ta phải thực hiện theo trình tự sau [2]. - Trước tiên phải chuyển mẫu phân tích về dạng dung dịch đồng nhất - Dẫn dung dịch vào hệ tạo sol khí, để tạo sol khí mẫu - Dẫn thể sol khí vào ngọn lửa ICP (ICP Plasma Torch) - Trong plasma Torch ICP, các chất sẽ hóa hơi các chất mẫu, nguyên tử hóa (phân ly thành nguyên tử tự do), ion hóa các nguyên tử của nguyên tố có trong chất mẫu. - Các quá trình xảy ra trong plasma ICP được biểu diễn như sau: - Bay hơi: MnXm (l)  MnXm (r) 6
  17. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà - Hóa hơi: MnXm (r)  MnXm (k) - Phân ly: MnXm (k)  nM (k) + m X (k) 0 + - Ion hóa: M(k) + E nhiệt  M(k) - Thu toàn bộ đám hơi ion khối m/z của chất mẫu, lọc, tách loại bỏ các phần tử không ion sau đó dẫn chùm các ion M+ số khối (m/z) vào buồng phân giải phổ để phân ly chúng thành phổ theo số khối m/z của nó. - Dùng một loại detector phù hợp để thu nhận và phát hiện các số khối m/z của mỗi nguyên tố và đồng vị của nó có trong mẫu. - Ghi phổ khối để đách giá định tính và định lượng theo phổ thu được. Từ những nguyên tắc trên muốn thực hiện được phép đo phổ khối nguyên tử ICP-MS chúng ta phải có hệ thống trang bị hay máy quang phổ ICP-MS [1]. (1) (2) (3) Bộ Nguồn (4) Phân (5) Hệ quang dẫn ion hóa giải khối Detector ion mẫu (6) Hệ chân không (8) Mẫu phân tích (7) Hệ điện tử Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các bộ phận của hệ máy ICP – MS 1.2.1.2. Các nghiên cứu 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 ICP- MS như [10,27,35] 7
  18. 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 các môi trường khác nhau, ảnh hưởng mảnh ion đa nguyên tử cản trở đến phép đo có thể kể đến là : các mảnh 32S16 O 16O+ (nếu đo trong nền H2SO4), 48 Ca16O+ nếu nền mẫu chứa nhiều thành phần khoáng, 31P18O2H+ (nều đo trong nền có axit photphoric. Các mảnh ion của đa nguyên tử này trùng với phép đo 64 66 đồng vị Zn. Ngoài ra phép đo đồng vị Zn+ sẽ bị ảnh hưởng bởi mảnh 31 18 P O16OH+ [32]. Các đối tượng mẫu có hàm lượng clorua cao có thể gây ảnh hưởng do trùng khối của phép đo 70Zn với 35Cl2+, 67 Zn với 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 ý đối với các thiết bị ICP-MS không sử dụng buồng va chạm động học để loại trừ ảnh hưởng. Ví dụ trong phân tích mẫu địa chất, môi trường, ảnh hưởng của số khối 64 Ni trùng với phép đo 64Zn sẽ được hiệu chỉnh qua phép đo 62Ni. Tương tự ảnh 132 hưởng của Ba2+, 134 Ba 2+ ,và 136 Ba2+( ảnh hưởng tới m/z+ của phép đo các 135 đồng vị kẽm trong khoảng 66 đến 68) do đó cần xác định đồng vị Ba2+và 138 Ba2+ để tính toán các ảnh hưởng của đồng vị này[12]. Vì vậy, khi nghiên cứu điều kiện tối ưu cần chọn nền mẫu đo phù hợp để loại trừ ảnh hưởng của mảnh ion đa nguyên tử hoặc dùng cột chiết pha rắn để tách loại ảnh hưởng của các chất đi kèm, đặc biệt đối với nền mẫu chứa nhiều chất béo, protein. 1.3 Phƣơng pháp xử lý mẫu, làm sạch mẫu sinh học Xử lý mẫu là quá trình hòa tan và phá hủy cấu trúc của chất mẫu ban đầu, giải phóng và chuyển các chất cần xác định về dạng đồng thể phù hợp với phép đo đã chọn, từ đó xác định hàm lượng các chất và đồng vị mà chúng ta mong muốn. Việc phân tích thành phần các đồng vị kẽm trong đối tượng sinh học như mẫu huyết tương, nước tiểu và phân đòi hỏi quá trình xử lý mẫu phức tạp để tách lấy được kẽm ra khỏi các yếu tố ảnh hưởng đi kèm. 8
  19. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà Huyết tương trong máu cần tách khỏi tế bào và tiểu huyết cầu máu bằng phương pháp ly tâm, làm khô và tro hóa ở 480 0C sau đó hòa tan tro bằng HCl 6M. Mẫu phân sau khi làm khô được nghiền nhỏ, tro hóa và hòa tan như mẫu huyết tương [33]. Sự có mặt của chất khoáng trong nền mẫu cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến phép đo và cần loại trừ. Mẫu thực vật sau khi được phân hủy bằng HNO3 và H2O2 trong lò vi sóng được tách lấy kẽm ra khỏi nền mẫu bằng cột chiết pha rắn chứa nhựa Chelex- 100 sau đó đo tỷ số đồng vị (64Zn + 66Zn)/68Zn bằng phương pháp ICP-MS [28] Trong một nghiên cứu khác [31] mẫu phân sau khi đã tro hóa ở 5000 C trong 10h được hòa tan trong HNO3 đặc và H2O2 đặc đến khi mất màu hoàn toàn. Việc tách và làm giàu ion kẽm hoặc các ion kim loại chuyển tiếp khác có thể thực hiện được bằng cách sử dụng nhựa trao đổi anion bazơ mạnh AG MP-1 có hệ số phân bố cao [10]. Trong một nghiên cứu khác của [5], mẫu huyết tương được chuyển vào ống ly tâm 10 ml , thêm 2 giọt axit thiglycolic, trộn đều. Thêm tiếp 3,0 ml HCl (2M) và 0,8 ml axit tricloroaxetic (40%), khuấy đều dung dịch trong 1 phút và ly tâm ở tốc độ 3000 vòng/phút. Để làm giàu Zn2+ và tách loại các ion cản trở trong các mẫu sinh học, nghiên cứu của, Zn2+ được hấp thụ dưới dạng phức với 5-(2- benzothiazolylazo)-8-hydroxyquinoline (BTAHQ) trên nhựa trao đổi anion dạng gel (Sephadex DEAE A-25). 9
  20. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Hoá chất, thiết bị và dụng cụ thí nhiệm 2.1.1. Hoá chất - Dung dịch chuẩn gốc : Zn2+ 1000 ppm trong HNO3 0,5M của hãng Merck. - Dung dịch chuẩn để xác định đồng vị : Từ nồng độ dung dịch chuẩn tổng đồng vị của kẽm, dựa trên phần trăm tồn tại các đồng vị trong tự nhiên lần lượt là 64Zn 48,63% ; 66Zn 27,90% ; 67Zn 4,10% ; 68Zn 18,75% ; 70Zn 0,72% sẽ tính được nồng độ mỗi đồng vị trong dung dịch chuẩn làm việc có chứa tổng nồng độ kẽm lần lượt là 10ppb ; 100ppb ; 200ppb ; 400ppb. - Dung dịch chuẩn làm việc Zn2+ được pha loãng hàng ngày từ dung dịch chuẩn gốc bằng axit HNO3 2%. - Nước deion, độ dẫn điện 18,2  - Dung dịch chuẩn pH = 4, pH = 7 - Nhựa trao đổi ion AG1-X8 (Bio-Rad Cat. No. 140-1441, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA) - Nhựa Chelex 100 (Cat. No. 142-2832, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA) - Amoni axetat 8M (Fisher, HPLC Grade, A639-500) - Amoni axetat 1M (Fisher, HPLC Grade, A639-500) - Các dung dịch để điều chỉnh pH: NaOH 3M, NaOH 10M, HCl 2M. - Axit HNO3 đặc, suprapure Merk. - Các dung dịch axit loãng HNO3 2,5M, HNO3 2M, HNO3 1% (OPTIMA, Fisher) - Amoni hidroxit 2M Merck - Các dung dịch axit loãng HCl 0,005M, HCl 0,5M, HCl 2,5M (OPTIMA, Fisher) 2.1.2. Thiết bị - Máy khối phổ cao tần cảm ứng ICP – MS (Elan 9000 – Perkin Elmer), không có buồng va chạm. - Thiết bị: máy đo ICP-MS (ELAN 9000) (hình 7), máy định vị GARMIN GPS 72 và các thiết bị phụ . 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2