1 四川省疾病预防控制中心, 四川 成都 610041
2 四川省食品药品审查评价及安全监测中心, 四川 成都 610017
3 成都中医药大学, 四川 成都 610032
4 凉山州疾病预防控制中心, 四川 凉山 615000
职业接触人员血中铊浓度可反映其体内暴露的信息。 因此, 建立血中铊浓度的检测方法具有非常重要的意义。 目前, 国内血中铊检测没有国家标准方法, 国内外文献报道的方法均存在一定缺点。 为了获得准确的职业接触人员血中铊浓度, 建立了高基质进样(HMI)-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定职业接触人员血中铊含量的方法。 通过对等离子体模式和前处理方法进行了选择, 0.20 mL血样用0.1% Triton X-100+0.5%硝酸混合溶液处理后, 采用在线加入内标的方式对铊含量进行了检测。 在最佳的分析条件下, 205Tl在0.02~4.00 μg·L-1范围内线性关系良好, Y=0.010 33X+0.000 12, 相关系数(R)为0.999 9。 最低检出限(detection limit, DL)为0.005 μg·L-1, 最低定量限(quantification limit, QL)为0.02 μg·L-1; 当取样量为0.20 mL, 定容体积为5.00 mL时(血样25倍稀释), 方法检出限(MDL)为0.12 μg·L-1, 方法定量下限(MQL)为0.42 μg·L-1, 测定范围为0.42~100 μg·L-1。 在全血样品中添加水平为2.50, 15.0和75.0 μg·L-1时的平均回收率为92.7%~103.8%。 每个样品重复测定7次, 批内精密度(RSDs of in-batch)为1.71%~2.81%, 批间精密度(RSDs of interbatch)为2.84%~4.77%, 表明, 该方法的准确度及精密度良好。 连续监测50个样品(包括标准溶液、 质量控制样品和全血样品), 内标元素209Bi的信号变化为+7.7%, 表明方法稳定性较好。 将建立的新方法用于30份职业接触人员全血的分析检测, 其中4份血样的铊含量大于方法检出限, 但低于方法定量下限, 其余26份血样均低于方法检出限, 且30份全血样品中铊含量均在平均背景范围内。 结果表明30位职业接触人员铊内暴露水平很低, 其工作场所铊对人体基本无潜在的健康影响。 该方法简单快速、 准确度高、 稳定性好, 适用于实际样品的大批量检测。
高基质进样 气溶胶稀释 电感耦合等离子体质谱法 职业接触人员 全血 铊 High matrix introduction Aerosol dilution Inductively coupled plasma mass spectrometry Occupationally exposed population Whole blood Thallium 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2870
1 新疆大学电气工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
2 西安交通大学能源动力工程学院, 陕西 西安 710049
为提高全血血红蛋白浓度预测模型的预测精度, 基于近红外光谱分析, 首先对原始全血透射光谱数据分别进行均值中心化、 标准化、 标准正态变量变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)以及Savitzky-Golay(SG)卷积平滑结合MSC的预处理操作, 最终选择预处理效果最好的SG-MSC方法作为数据预处理方法, 其最大相关系数达到0.944 1。 对SG平滑的平滑窗口宽度进行讨论, 找出平滑效果最好的窗口宽度为27。 数据预处理消除了全血吸收光谱的基线失真, 提高了全血吸收光谱数据的信噪比。 将190个样本(190个血红蛋白浓度对应的透射光谱数据)分为具有相近血红蛋白浓度分布的校正集和测试集, 其中校正集为143个样本(对应血红蛋白浓度分布为10.6~17.3 g·dL-1), 测试集为47个样本(对应血红蛋白浓度分布为10.3~17.3 g·dL-1), 确保建立模型的适用性。 对校正集数据预处理后利用蒙特卡洛无信息变量消除(MC-UVE)方法对其进行波长变量选择, 剔除含信息量少的波长点, 提高含信息量多的波长占比。 设置蒙特卡洛迭代次数为1 000, 最终从全血吸收光谱的700个波长变量中筛选出191个波长变量用于建立全血血红蛋白浓度偏最小二乘(PLS)回归模型。 对比分析原始全血透射光谱全谱PLS模型、 原始全血吸收光谱全谱PLS模型、 预处理全血吸收光谱全谱PLS模型、 SG-MSC-MC-UVE-PLS模型以及已有二阶导数PLS模型的模型效果, 表明基于SG-MSC-MC-UVE-PLS算法的全血血红蛋白浓度预测模型效果较其他模型效果更优, 预测相关系数由0.676 3提高到0.979 1, 预测集均方根误差由0.898 1减小到0.220 3, 最大绝对误差由2.426 1减小到0.411 2。 同时, 利用MC-UVE方法进行波长变量选择, 在保证预测精度的前提下, 筛选出建模的波长个数更少, 有利于提高模型计算效率。 研究结果表明, SG-MSC-MC-UVE-PLS方法能够提高全血吸收光谱信号的信噪比, 简化模型结构, 提高模型的预测精度和计算效率, 对推动血红蛋白浓度检测技术的发展具有进步意义。
近红外光谱 全血血红蛋白浓度预测 光谱信号预处理 无信息变量消除 Near-infrared spectroscopy Whole blood hemoglobin concentration detection Spectral signals preprocessing Uninformed variable elimination 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2754
上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
局域表面等离子共振不仅可以扩宽材料的光谱响应范围, 还可以增强局部电场从而使待测分子的拉曼信号增强, 在生命科学领域发挥着重要作用。本文建立了单个金纳米颗粒(gold nanoparticle, AuNP)和双个金纳米颗粒在全血环境中的模型, 并采用三维有限元方法系统地研究颗粒尺寸、间隙以及全血消光系数对金纳米颗粒近场增强的影响。研究表明, 在全血环境单个AuNP模型中, 随着颗粒尺寸增大, 共振峰红移。当颗粒尺寸为80 nm时, 局部电场最大。相比于空气介质, 在全血介质中的AuNP共振峰红移并且局域电场增强。全血的消光系数对局部电场的影响非常小, 局部电场增强差异小于0.1 V/m。在全血环境双个AuNPs模型中, 随着两颗粒间距减小, 共振峰蓝移且局域电场明显增强。当两颗粒间距为1 nm时, 拉曼增强因子可高达1011。该研究为全血环境中药物分子和生物标志物的表面增强拉曼散射灵敏性检测实验提供一定的理论指导。
全血环境 金纳米颗粒 近场增强 有限元法 whole blood enhancement AuNPs near- field enhancement finite-element method
江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
在传统荧光光谱技术的基础上, 结合金属纳米颗粒的增强荧光技术, 探索提高荧光光谱技术检测人全血溶液中胆固醇含量的精度和分辨率的方法。 实验研究方面, 采用波长为407 nm的激光作为激发光, 照射加入一定量银纳米颗粒作为荧光增强剂的人全血溶液, 研究了银纳米颗粒对人全血溶液在可见光波段的荧光增强作用。 结果表明, 胶体状态的银纳米颗粒可以显著增强低浓度的人全血溶液荧光光谱的强度, 且不同位置荧光发射峰的荧光增强效率随银胶加入量的增加均呈现先增后减的趋势, 但不同峰位置的最强增强效率对应的银胶加入量不同。 理论分析方面, 根据实验结果及胆固醇分子和银纳米颗粒在溶液中的分布情况, 建立了分子间距模型, 并根据模型计算得出胆固醇分子和银纳米粒子之间的最佳增强荧光效果间距在12.19～25 nm范围内, 这个结果和其他文献中的理论值吻合较好。 综上所述, 使用银纳米颗粒可实现全血溶液荧光的增强, 研究结果为提高检测血液中多种物质的灵敏度和精度提供了有价值的参考作用。
光谱学 荧光增强 银纳米微粒 胆固醇 全血溶液 Spectroscopy Fluorescence enhancement Silver nanoparticles Cholesterol Whole blood
1 中国科学院空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
2 上海市动物疫病预防控制中心, 上海 201103
在进出口检测检疫部门, 血液制品的检验与分类是件重要且复杂的事情。 对于全血样品, 开放式的采集可能带来污染, 且血样中的致病因子可能会对检测人员造成危害。 因此急需非接触式的全血分类鉴别方法。 常用流式细胞术中的光谱方法由于需要对血细胞进行采样, 所以无法在非接触全血分类鉴定中采用。 红外吸收光谱学是一种可用来分析样品分子结构和化学键的技术, 可以在不直接接触样品的情况下对样品进行探测。 为寻找一种可实现非接触式血液样品种属差异性状探测的可行光谱方法, 采用近红外谱段(4 497.669～7 506.4 cm-1)对犬猫鸡三类常见动物全血样品进行了透射光谱测量。 结果发现所测样品均在5 184～5 215 cm-1之间有个明显的吸收峰, 在7 000 cm-1附近有个较平缓的吸收峰, 且同种动物个体之间的透射光谱分布相似, 只在整体透射率上有些差别。 采用相关系数比较三类动物全血样品近红外透射光谱的区别, 计算得出同种动物不同个体光谱曲线的相关系数均大于0.99, 而不同种动物光谱曲线的相关系数在0.509 48～0.916 13之间。 其中鸡与猫光谱曲线的相关系数在0.857 23～0.912 44之间; 鸡与犬光谱曲线的相关系数在0.509 48～0.664 82之间; 猫与犬光谱曲线的相关系数在0.872 75～0.916 13之间。 犬猫同属哺乳纲, 两者全血的近红外透射光谱相关系数比犬鸡或猫鸡非同纲动物的大, 即光谱曲线的相似度更高。 研究结果表明近红外透射光谱是一种非接触式动物全血鉴别的可行方法。
透射光谱 近红外 相关系数 动物全血 Transmitted spectrum Near infrared Correlation coefficient Animals’ whole blood
1 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
2 江苏省先进激光材料与器件重点实验室, 江苏 徐州 221116
采用波长为407 nm 的激光照射以银纳米颗粒作为荧光增强剂的成人全血溶液，研究其对血液中锌卟啉(ZPP)的荧光增强作用。实验结果表明，胶体状态的银纳米颗粒可以显著增强锌卟啉的荧光强度，增强效果最大可以达到5.2倍，且荧光增强效率随银胶加入量的增加呈现先增后减的趋势。分析认为，当溶液中锌卟啉分子和银纳米颗粒之间的距离满足荧光增强条件时，引起荧光强度的增加。加入大量的银胶颗粒时，分子之间作用距离逐渐减小，增强效果发生变化。研究结果表明使用银纳米颗粒可以实现低浓度血样中锌卟啉荧光的增强效应，为提高锌卟啉检测的灵敏度和精度提供有价值的参考。
光谱学 荧光增强 银纳米微粒 人全血溶液 锌卟啉
1 暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室, 广东 广州 510632
2 暨南大学第一附属医院临床检验中心, 广东 广州 510632
为验证近红外光谱测量全血中胆固醇和甘油三酯的可行性，采用近红外透射光谱结合化学计量学方法建立胆固醇和甘油三酯定量分析模型。获取全血在近红外全波段800~2500 nm范围的透射光谱后，通过采用间隔偏最小二乘法（iPLS）进行特征波段的选择实现对分析模型的优化。经优化后的胆固醇、甘油三酯分析模型的特征吸收波段分别为1650~1730 nm和2260~2340 nm，预测相关系数分别为0.79和0.865，预测均方根误差分别为0.5 mol/kL和0.28 mol/kL。研究结果表明近红外光谱技术可用于测量全血胆固醇、甘油三酯的含量，运用间隔偏最小二乘法可确定特征吸收波段和优化分析模型。
近红外光谱术 全血 胆固醇 甘油三酯 间隔偏最小二乘法 光学学报
2011, 31(10): 1030001
1 “重大工程灾害与控制”教育部重点实验室(暨南大学), 广东 广州510632
2 暨南大学第一附属医院临床检验中心, 广东 广州510632
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
在探讨近红外光谱快速检测丙氨酸氨基转移酶的可行性过程中, 首先对不同厚度(0.5, 1, 2和4 mm)血液样品的近红外透射光谱进行了分析。 发现全血样品0.5 mm厚时的近红外透射光谱更适合于进行光谱分析。 进而采集了176个全血样品0.5 mm厚时的近红外光谱。 对采集的光谱进行多元散射校正、 二阶微分法光谱预处理后, 采用逐步多元线性回归和偏最小二乘回归方法建立定量分析模型, 预测了全血丙氨酸氨基转移酶的含量。 结果表明： 利用近红外光谱法测定丙氨酸氨基转移酶时, 采用偏最小二乘回归方法建立的定标模型预测效果最好, 定标相关系数、 定标标准差和预测标准差的值分别为： 0.98, 2.42和7.22。
近红外光谱 全血 丙氨酸氨基转移酶 偏最小二乘法 Near infrared spectroscopy Whole blood Alanine aminotransferase(ALT) PLS 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2620
1 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京100101
2 中国科学院研究生院, 北京100049
采用温控HNO3-H2O2湿法消解, ICP-MS测定全血中Pb, Cd, Se, As, Hg 5种微量元素的含量。 在选定的测试条件下, 仪器系统稳定性良好, Pb等5种元素的检出限范围2～40 ng·L-1, 全过程中样品均重复测定3次, RSD均在3%内。 采用国家全血溶液标准物质GBW(E)09034-09036和人发标准物质GBW09101b中的相应元素进行质量控制, 检测结果和推荐值相吻合。 同时, 应用本方法实测了湘西汞矿区34名村民全血中的5种元素的含量, 结果表明： 矿区村民Se和As处于正常水平, 血Pb、 血Cd、 血Hg含量均偏高, 有较高的健康风险, 应当引起有关部门的重视。 本方法快速、 灵敏, 精密度及准确度均符合要求, 适于人体全血样中Pb, Cd, Se, As, Hg等微量元素的测定。
电感耦合等离子体质谱法 微量元素 重金属 全血 湿法消解 ICP-MS Trace elements Heavy metals Whole blood Wet digestion 光谱学与光谱分析
2010, 30(7): 1972
1 徐州师范大学物理系江苏,徐州,221009
2 南京理工大学理学院,南京,210094
用408nm的LED诱导不同浓度人全血溶液的荧光光谱,包括研究了血液的自吸收对其荧光光谱结构产生的影响;分析了血液的荧光光谱随其浓度增加出现红移的现象并进行了解释;提出了556nm谱峰不是某一荧光团所产生的特征峰,而是由吸收所造成的假峰的观点;讨论了激励光散射中心波长偏离激励光中心波长现象的原因.研究结果对光诱导生物组织自体荧光诊断技术有一定参考价值.
吸收光谱 荧光光谱 全血 荧光团 红移 absorption spectra fluorescent spectra whole blood fluorophore red-shifted
