听德国明斯特大学教授谈ICP-MS在环境研究和生物成像上的应用

　　电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是一种快速、多元的分析方法。它广泛应用于地球化学、环境科学、法医学和医学等领域。 

　　Uwe Karst教授是德国明斯特大学分析化学中心主任。他和他的团队正在使用ICP-MS进行一项题为“分析河水中磁共振成像造影剂”的研究。在Karst过去的其他研究中，ICP-MS的应用还包括：分析肾衰竭相关疾病的形态、测定小鼠肿瘤细胞和巨噬细胞中的某一标记化合物的分布情况。此次，小编有幸采访到Uwe Karst教授，与我们分享他的研究工作。

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　　小编：在最近的研究中，您使用亲水作用液相色谱（HILIC）和ICP-MS，分析了明斯特镇当地的地表水，和通过污水处理厂排放进入环境的磁共振成像造影剂（磁共振成像造影剂：介入放射学操作中常用的化学物质，用于增强影像观察效果）。此外，您还通过去溶剂化的方法，优化了等离子体样品的导入。您能为我们简单介绍一下该分析方法的主要特点吗？

　　Uwe Karst教授：我们知道，HILIC是一种分析强极性和强亲水性化合物的液相色谱分析方法。使用HILIC的原因有二点：

　　一方面，一些造影剂带负电，另一些为中性。因而不能使用离子色谱法（IC）对其加以分离。

　　另一方面，反相液相色谱（RPLC）对某些分析物，特别是极性和亲水性化合物却无法或很少保留。而在HILIC谱柱上，物质的洗脱顺序与RPLC恰恰相反。换句话说，在RPLC柱上很难保留或根本不保留的物质，在试验条件下，它们在HILIC柱上有较强的保留。因而使用HILIC作为分析方法。另外，去溶剂化的目的是提高检出限。

　　小编：在该分析过程中使用扇形磁场质谱系统有何特殊优势？

　　Uwe Karst教授：相较于在ICP-MS中广泛应用的四级杆质量分析仪，扇形磁场质谱系统仍旧具有最低检出限，尤其在低分辨率的情形下。正如许多其他分离分析所用的方法一样，我们的方法面临的问题在于，分析信号太弱，而非背景信号太强。因此，提高仪器的灵敏度、降低检出限是选择分析仪器时的首要考虑。我们坚持选择扇形磁场ICP-MS进行超痕量分析。

　　小编：您的另一篇论文中提到，您的团队正在研究肾源性系统性纤维化（NSF）。该现象由磁共振血管造影剂钆（gadolinium）的注射和在体内的蓄积引起。研究过程中您的团队使用到ICP-MS、激光剥蚀-等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）和亲水作用液相色谱-等离子体质谱仪（HILIC-ICP-MS）进行分析。你能谈谈这三种分析仪器分别有何作用和优势吗？

　　Uwe Karst教授：该研究的目的是，为诊断皮肤中由造影剂引起的NSF提供简便、高效的方法。NSF的成因是皮肤中残留的钆，及其与钙、磷所形成的钆磷酸钙。研究的第一步，是将患者的皮肤组织样本溶解于硝酸，检测其中钆的含量。将此样品与同一患者的另一处未受NSF影响的皮肤组织样品进行对比。一旦检测出前者钆的含量高于后者，则必须进行进一步检测。LA-ICP-MS是分析元素生物成像的最佳工具。若检测出皮肤样品中钆的含量偏高（大于几个ppm），同时样品中还存在钙、磷，则可以确定患有NSF。该研究中，我们还使用HILIC-ICP-MS进行形态分析，以确定造影剂是否仍有残留。

　　  小编：您的团队还采用激光剥蚀-等离子体质谱法（LA-ICP-MS）测定小鼠肿瘤细胞和巨噬细胞中镧系化合物的分布情况。对照之前的磁共振成像（MRI）数据，LA-ICP-MS是如何得到该标记元素的分布的？LA-ICP-MS在元素生物成像研究中的优势是什么？

　　Uwe Karst教授：MRI是医学成像研究中颇为有用的工具之一，但是MRI的空间分辨率不高，获得的化学信息有限。相较之下，LA-ICP-MS是理想的MRI辅助工具，起到补充化学信息的作用。LA-ICP-MS的空间分辨率更高，灵敏度高，适用于镧系化合物的定量分析，而这些镧系化合物广泛存在于MRI中的造影剂。通过标记，并与标准曲线校对，LA-ICP-MS可精确地定量出肿瘤细胞样品中的镧系元素。

　　小编：您的下一步研究将是什么？

　　Uwe Karst教授：接下来，我们将进一步提高LA-ICP-MS的空间分辨率，将观测范围缩减至1微米之内。此外，我们的研究对象将从组织变为细胞。观测范围的缩小意味着，必须降低仪器的检出限。或者说，样品的浓度不能太低。另一个目标是提高检测速率。LA-ICP-MS检测一个样品的时间长达50h，可通过完善细胞样品的制备加以实现。