生物材料检验各章节重点总结

第一章、绪论第一节概述一基本概念生物材料(biologicalmaterial)是生物体的体液(血液)、排泄物(尿液、呼出气)、毛发和试验动物脏器组织的总称。生物材料检验(analysisofbiologicalmaterial)是研究生物材料中化学物质或其代谢产物或由化学物质引起机体产生的生物学效应指标变化的分析测定方法。生物接触限值(biologicalexposurelimit,BEL)是为保护作业人员健康，对生物材料(尿、血、呼出气)中污染物或其代谢产物所规定的最高容许浓度，或某些生物效应指标改变所容许的范围。其值相当于健康工人吸入或接触最高容许浓度的毒物时，生物材料中被测物的含量水平。生物标志物可为三类：1.接触性生物标志物2.效应性生物标志物3.敏感性生物标志物。二生物材料检验方法的一般要求1、选择或者建立生物材料检验方法时，必须考虑样品和待测成分的理化性质，特别要注意待测成分在样品中的含量水平和共存成分对测定的影响。2、对分析方法的选择性和灵敏度和准确度有较高的要求。3、自动化程度、分析操作难易程度、试剂易得性、分析周期和成本等因素也是应该考虑的因素。三、毒物代谢一般机制和排泄途径（一）毒物进入人体的途径环境中的各种化学物质主要通过呼吸道、皮肤黏膜和胃肠道进入人体，而作业环境中化学物质主要通过前两种途径进入人体。血/气分配系数：空气中有毒气体或蒸汽中的浓度可与血液中的浓度达到平衡，平衡时在血液中浓度与肺泡气浓度之比，对每种气体或蒸汽是一个常数即血/气分配系数。意义：血/气分配系数越大表示该气体或蒸汽越易进入血液，而且达到饱和的时间越长。呼出气有混合呼出气和终末呼出气两种。影响呼吸道对毒物吸收的因素1、血/气分配系数2、呼吸深度与速读3、血液循环速度4、气温、气湿，有无其他溶剂共存等都将影响呼吸道对毒物的吸收量。表皮屏障不完整可加速毒物经皮肤吸收。一般外源性化合物在胃肠道中的吸收主要是通过简单的扩撒作用，胃肠道中外源性化合物的吸收过程的影响因素主要有胃肠蠕动频率和外源性化合物的溶解度和分散度。（二）毒物在人体内的分布测定血液样品时应视毒物在血中的分布情况而确定是否选择血清。血浆或全血。（三）毒物在人体内的生物转化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称为生物转化或代谢转化，所形成的衍生物即代谢物。肾脏、肺、肠等器官也具有一定的代谢转化能力。（四）毒物的排泄途径1.进入人体的毒物在肝脏等器官代谢或生物转化后，主要经肾脏滤过后随尿液排泄，有部分经胆汁进入肠道，随粪便排泄，也有少量可随乳汁、汗液、精液、月经、指甲和毛发等排出。四、检验指标的选择及分类（一）检验指标选择的基本要求1、特异性好2、具有良好的剂量-效应关系3、稳定性好4、有准确可靠的检测方法（二）生物材料检验指标的分类1、化学物质原形2、化学物质代谢产物3、生物效应指标五、检验结果的评价生物接触指数（BEI）:表示从暴露在某化学物质时间加权平均浓度下的健康工人中所收集的生物材料生物学指标的的水平。第二节样品的收集与保存一、样品种类及其特点1.生物样品的选择原则(1)选用的生物材料中被测物的浓度与环境接触水平或与健康效应有剂量相关关系；(2)样品和待测成分(指标)足够稳定以便于运输和保存；(3)采集生物样品对人体无损害，能为受检者所接受。目前用得最多的生物材料是尿液，其次是血液和呼出气.（一）尿液尿液是最常用的生物材料检验样品，因为采集方便，无损伤，容易被受检者接受，能次啊级较大量的样品。尿样可分为全日尿、晨尿、定时尿和随机尿等，我们需用尿比重法或尿肌酐法校正被测物质的浓度。这里班前指进入工作岗位前1h，班中指的是开始工作后2h至下班前1h，班末指的是下班前1h之内，班后指的是下班后1h之内。（二）血液血液，特别是静脉血，是最常用的生物材料之一。血液样品可分成全血、血清和血浆。加抗凝剂后分离出的上层淡黄色透明液体为血浆，不加抗凝剂分离出的上层淡黄色清夜为血清。（三）毛发毛发的代谢缓慢，各种微量元素常在毛发中。采集发样的主要优点是采样时候受检者无疼痛、无创伤，样品易于储存和运输，不需要特殊容器，样品稳定性好。头发表面易受空气污染物的影响，采样后需用洗涤的方法出去表面沉积物，洗涤过程和残留的洗涤剂均有可能对测定结果带来影响。（四）呼出气1.呼出气主要成分是二氧化碳、水蒸气和微量易挥发性有机组分。2.呼出气的优点是样品收集方便，可以连续采样，样品中的干扰物质比较少，容易为受试者所接受，缺点是被测物含量较低，需要浓缩采样或者需要灵敏度更高的分析方法。3.用于生物监测的其他的生物样品有指甲，牙齿，分泌物等。二、样品的收集运输保存和取样（一）一般要求1.采样时间生物半减期：是指进入生物体内的化学物质的量通过各种途径消除一半所需要的时间。2.采样环境3.采样容器：采样前用酸溶液浸泡过夜，洗净晾干。4.样品运输和保存5.采样记录（二）样品采集和保存1.尿样：通常将尿样收集于洁净的500ml硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶中，24小时尿样则收集于容积较大的瓶中。采样后需尽快测定尿比重或肌酐含量，以便对测定结果进行校正。2.尿样测定结果的两种校正方法：校正方法有比重校正法和肌酐校正法两种。(1)比重校正法：将尿中被测物浓度校正为标准比重(我国规定尿样的标准比重为1.020)下的浓度，校正公式为：C校=C×（1.020-1.000）／（d-1.000）=C×K式中C校--经校正后尿中待测成分的浓度(mg/L)；C--测得的尿中待测成分的浓(mg/L)；1.020--为我国采用的尿的标准比重；d--实际测得的尿样比重；K--校正尿比1.020的系数。(2)肌酐校正法：在一般情况下饮食、饮水量和利尿剂对肌酐的排出率没有太大影响，健康人一天排尿所排出的肌酐量变化很小，一般在1.8g左右。因此，可用经尿液排出1g肌酐所相应的待测成分的量来表示尿中待测物的浓度,或经尿液排出1.8g肌酐所相应的待测成分的量来代表全天尿中待测成分的含量。校正公式为：尿中待测成分浓度（mg∕g肌酐）=实测浓度（mg/L）／肌酐浓度(g/L)尿中待测成分浓度（mg∕d）=实测浓度（mg/L）／肌酐浓度(g/L)×1.8g/d2.血样通常采集静脉血或者末梢血为样品。取末梢血时候不得用力挤压采血部位，尽量让其自然流出，并弃去第一滴血，避免因组织液渗出将血样稀释。2.发样通常用不锈钢剪刀采集距离头皮约2.5cm的发段1-2g。3.呼出气采集呼出气可用塑料袋和玻璃管等。4.其它样品（三）取样分析原则1.血液、尿及其他体液必须充分混合后再取样分析2.骨和脏器样品应剔除脂肪和结缔组织等异体物质后，彻底粉碎、充分混匀后才可称取分析样品。3.贮存于低温冷冻的样品4.烘干粉碎、磨细或剪碎的发、骨及其他脏器组织的干样，称样前必须干燥至恒重。5.称取样品的量应保证样品的代表性，其中待测物质的浓度或量必须满足分析方法的定量下限。第三节生物材料样品的预处理一、无机元素分析的样品预处理1.基本要求1、避免待测元素损失及污染2、尽可能减少化学试剂的用量3、操作简便省时4、待测组分回收率达到分析要求5、操作过程安全性高。（一）稀释法（二）酸提取法（三）矿物化法破坏生物样品中有机物的方法有湿消化法和干灰化法1、湿消化法用强氧化性酸和其他氧化剂，结合加热，使样品中所有有机物破坏，待测成分变成易溶的盐类。常用的氧化性酸有硝酸、硫酸和高氯酸，氧化剂有高锰酸钾和过氧化氢等。（1）硝酸-高氯酸法：氧化能力强，反应速度快，消化温度低，挥发损失小。由于硝酸和高氯酸的沸点均较低，过量的酸液容易挥发除去。(2)硝酸-高氯酸-盐酸法：本法用于示波极谱法测定尿中铅镉等元素的测定。加入盐酸的目的是与锡生成氯化物蒸发除去，消除锡对极谱测定的干扰。(3)硝酸-高氯酸-硫酸法：是应用最广泛的一种有机物破坏方法，适用于除挥发性元素外的金属毒物测定时，各种生物样品的处理。加入硫酸后，可适当地提高消化温度，充分发挥硝酸和高氯酸的氧化作用，防止烧干。(4)硫酸-高锰酸钾法：利用高锰酸钾-硫酸在低温下氧化尿中有机物，再用盐酸羟胺或过氧化氢将过量的高锰酸钾褪色，此法专用于分析尿汞时样品的消化。2、干灰化法干灰化法操作简便，加入试剂少，空白值低，特别适用于大批样品的处理。但干灰化法使用的温度高，待测成分易挥发损失，同时待测成分被坩埚材料吸留，难于溶出，使回收率降低。为了帮助灰化，降低待测成分的挥发和吸留损失，可加入适当的助灰化剂，如硝酸、硫酸、硝酸镁和氧化镁、氢氧化钾等。（四）加压分解法（五）微波消解法（六）酶分解法二、有机物分析样品的预处理（一）预空法（二）水蒸气蒸馏法适用于分离纯化挥发性化合物（三）溶剂萃取法是利用待测组分与样品的干扰杂志在互不相溶的两种溶剂中的分配系数不同而达到分离。（四）固相萃取法（五）固相微萃取法（六）其他提取方法第四节生物材料检验质量控制生物材料检验的特点是样品基体复杂，大多数被测物质都是衡量组分。质量控制实际上就是对实验误差进行控制。一生物材料检验质量控制一般方法实验室质量控制包括实验室内部质量控制和实验室间质量控制（一）实验室内质量控制的基本条件1.实验室管理2.检验人员培训3.实验室环境4.仪器设备及容器5.化学试剂和实验用水（二）测试过程中的质量控制1.分析方法选择优先选择国家标准分析方法，若无国家标准方法，应选择灵敏度高、选择性好、准确度高、精密度好和相对快速的分析方法。2.样品的采集和处理3.分析误差与评价由空白实验的批内标准偏差计算分析方法的检出限；比较各溶液的批内变异和批间变异；比较样品、加标样品与标准溶液测定结果的标准偏差；计算样品的加标回收率。（三）绘制质量控制图1.目的在于对日常分析系统进行经常性核对，以便及时发现问题，分析原因，采取措施。2.最简单和常用的质控图是均值质控图。3.质控图有多种类型，包括均值控制图、空白实验值控制图、回收率控制图、均值-极差控制图等。（四）实验室间质量控制最常用的方法有标准物质检验法和双样图法。二、标准物质及其在生物材料检验中的应用（一）标准物质我国生产的标准物质分为两个等级，即一级标准物质和二级标准物质标准物质具有如下特征：1、定值的准确度具有国内最高水平，每一种出证的特性量值都附有给定置信水平的不确定度；具有国家统一编号的标准物质证书；均匀性保证在定值的精度以内，且稳定性在一年以上，具有规定的合格的包装形式。2、二级标准物质：其特性量值通过与以及标准物质直接比对或用其他准确可靠的分析方法测试而获得，准确度和均匀性能满足一般测量的需要，稳定性在半年以上，或能满足实际测量需要，报国家计量局直接备案3、实验室还经常使用质量控制样品，其作用是在一定范围内用于分析过程的质量控制，保证分析结果的精密度及准确度。（二）标准物质的作用及选用原则1.标准物质的作用：用于评价分析方法和测定结果的准确度；用于校准物校准各种测试仪器；作为检验工作的标准和用于分析质量保证工作。2.标准物质选用原则和注意事项（1）基本组成：组分越接近越好（2）浓度水平：要选择浓度水平合适的标准物质（3）要注意标准物质证书中规定的有效期限（4）必须子啊分析系统达到稳定后再使用标准物质，否则分析系统不稳定和噪声高、灵敏度低或存在明显的系统误差，即使使用标准物质也无意义。第五节生物材料样品正常参考值的制定一、人体生物样品正常参考值及其意义人体生物样品正常参考值值正常人的各种生理数据，组织或排泄物中各种成分的含量等。正常参考值的意义：1.对某地区居民的血尿或头发等生物材料中有毒有害物质如微量元素的测定，可为该地区的生活环境污染状况提供依据；2.测定职业工人的尿血或头发中的有害物质的含量，为职业中毒诊断和疗效观察提供重要的参考依据，同时还可用于工作环境污染状况的评价；3.测定正常参考值可用于评价生活环境质量与人体健康效应，为疾病的诊断地方病的防治和诊断以及青少年生长发育状况提供依据；4.测定正常参考值为制定或修改卫生标准提供重要的科学依据。二、制定正常参考值的一般步骤及有关注意事项（一）指定正常参考值的一般步骤及其有关注意事项