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【新手】ICP-MS专属性与质谱型干扰

icpms爱好者专用ID

2021/09/12

众所周知，方法验证的第一步就是要做方法专属性，它是整个方法学验证的基础。元素的验证当然也不能例外，在医药行业做元素专属性实验的通常做法是：拿试剂空白（过程空白）和线性最低点（暂且叫它LOQ溶液）做对比，如果试剂空白小于1/3LOQ，且低点加标回收率，和回收率的RSD是可以控制在一定范围内，那就认为方法专属性良好。专属性实验设计成上边的方式，原因其实很明了，为了更节省时间和减少人员的判断而更好的标准化，进而而提高效率。但是，纯粹得去考虑做好元素专属性，应该做哪些工作呢？作者抱着抛转引玉的想法，希望本文的一些浅薄认识可以引起同行从业者对这方面工作的重视。先明确专属性的定义：在其他成分可能存在的情况下，采用的检验方法能正确测定待测物质的特性。考察元素检测方法的专属性，其实有两个要求：第一，如果样品含有某种元素，确保方法能准确定量出来，最起码在LOQ浓度水平要能保证，常规的专属性实验其实就是做的这方面工作；第二，如果样品不含有某种元素，不能测出来一个“假的”含量，简单说就是要排除假阳性，样品基体不能对目标元素有干扰。其实这方面工作是缺失的。比如说：样品溶液里如果含有百分含量的Cl，就会对V，Cr造成严重质谱干扰。如果不考虑专属性的第二方面，做的方法验证其实就失去了意义。现在，专属性怎么做的问题就变成了如何去避免质谱型干扰的问题。因篇幅有限，本文以元素杂质为论述对象。当样品的检测数值明显小于LOQ时，通常的做法大概率是没有问题的。

因为没有检出，那肯定是没有被基体干扰到，谈不上什么假阳性了，当然这里我们假定把专属性只控制到LOQ水平。但是在实践中肯定有这种情况：方法验证的时候小于LOQ，测试的时候大于LOQ。如果不考虑残留和污染的情况，大概率是仪器状态不同，比如说仪器参数虽然一样，但是氧化物水平验证的时候是1%,做测试的时候是2%，有氧化物干扰的元素测试结果可能就偏高了，比如Si。这种情况可以认为是仪器状态的问题，那我们就需要把调谐参数控制得更为严格，并且将方法调谐的氧化物或双电荷要求明确得写入方法。也可以认为是专属性做的不充分，需要一些更高级的方式去判断和解决。特别是当样品的检测数值大于LOQ时，仅从科学性角度看，肯定要进行元素是否存在假阳性的判断了。主流的ICPMS软件里面都提供了每个元素常见的潜在质谱干扰，可供简单判断。质谱干扰大体上分为三类：同量异位素干扰，多原子干扰（因为溶剂是水，所以最常见的干扰是氧化物干扰），双电荷干扰，当然也可能是双电荷干扰同时又存在氧化物干扰的复杂质谱干扰。ICP-MS和有机质谱区别很大，它最终是靠测定单正电荷的原子或特征原子团去定量（如果用了反应模式做质量转移，就是测定原子团）。ICP-MS质谱干扰的实质是：同一质荷比未必一一对应同一个元素，而对应了多个实体：多个元素的单电荷原子，不同元素的单电荷原子团，不同元素的双电荷原子甚至是对应了不同元素含有双电荷原子的原子团，从而导致了不专属的宏观偏差。最后重点说说：面对这些质谱干扰，我们如何去做。KED模式是一种最为通用的方式，因为通用，面对复杂基体，抗质谱干扰能力面临挑战。但是，我们仍然可以去做两方面工作，毕竟把这种通用方法式用到极致，是大部人不得不选择的方式。增大改变碰撞气（一般是He）流速可以显著提高KED模式的抗干扰能力，一般可以提高到5ml/min。A品牌仪器的高能He模式甚至可以把He流速进一步提高到12ml/min，虽然说一些干扰靠这种粗暴的方式仍然消除不了，但是毕竟大部分情况下可以将质谱干扰控制在LOQ以下，另外，即使无法将质谱干扰控制到LOQ水平，高低He流量下的结果不一样至少说明存在干扰，可能有人问：你直接用高He流速KED模式不是更好？因为去除干扰的同时待测元素信号同样会大幅度衰减，从而影响数据的稳定性，高能He模式虽然信号没有降低，但是透镜电压参数设置得比较极端，会将更多的样品基体引入仪器，会显著增加维护频率。筛选质量数，对比多个质量数测定结果是否有差异，主要应用在存在多个质量数的元素，配合高He模式效果更佳。对比同时测定的结果，如果结果差别很小，即使结果超过LOQ，我们仍然有把握判断专属性良好。因为多个质量数所受到干扰有差别，同时受到相同程度的干扰概率极小；另外，如果结果有大有小，较大的数据肯定质谱干扰更严重不能采用，较小的数据虽然也可能有质谱干扰，但如果小于LOQ，一般我们也可以接受。改变前处理方式，可以通过敞口消解的方式把干扰物质挥发出去，没有了干扰物质，对应的干扰就被釜底抽薪了。弊端是容易引入污染，曾经做Si的假阳性排除实验，原来Si超标，敞口消解以后，有机物被部分挥发，检测值小于LOQ。曾见过有人通过过柱子的方式将样品基体去除，我是心里打鼓：对于痕量元素，难道你不怕污染？换ICP-OES，应用最成功的案例是Si的检测方法。其弊端是很多受到质谱干扰的元素光谱干扰也很严重，而且定量限也比ICPMS高很多。所以，尝试，但是别抱太大希望。同一方法里控制不出现相互干扰的元素。比如说：你要测较高浓度的Zr元素，那你就不能用Sc元素做内标。Zr的质量数为90的原子形成的双电荷会干扰45质量数的Sc，双电荷的干扰是He无法消除的，此时避免出现这类干扰几乎成了仅有碰撞模式的唯一选择。另外，在存在同量异位素的质量数要避免使用，根据两个元素的浓度去评估实际的影响，可考虑采用校正方程，实在不行就只能把两种待测元素分开测了。配多路反应气的反应模式与多重四级杆：仪器多了几路反应气，代表性的厂家是P公司，核心技术：四级杆通用池。当然，反应模式比He模式复杂得多，不同样品基体，RPq调节相当关键，上手难度比简单碰撞要高很多。对应的质谱干扰消除能力也比简单的He模式提高了一个层次：几乎可以消除所有质谱干扰；多重四级杆在碰撞反应池前面再一个四级杆，这时的ICPMSMS的消除干扰能力相当恐怖了，医药行业的应用极其罕见，应用常见于半导体行业。

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JOE HUI

第1楼2021/09/12

应助达人

老师思路清晰，帐知识了

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icpms爱好者专用ID

第2楼2021/09/12

应助达人

写了公众号一堆原创文章，如果对各位有所启发，不胜荣幸
JOE HUI(xurunjiao5339) 发表:老师思路清晰，帐知识了

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