Fagområder på Fürst. Fürst kan tilby en rekke analyser innen ulike fagområder MEDISINSK BIOKJEMI KLINISK FARMAKOLOGI MEDISINSK MIKROBIOLOGI PATOLOGI

Transkript

1 Grunnstoffanalyse Torill Kalfoss Leder Utviklingsgruppen - ICP-MS Fagområder på Fürst Fürst kan tilby en rekke analyser innen ulike fagområder MEDISINSK BIOKJEMI KLINISK FARMAKOLOGI MEDISINSK MIKROBIOLOGI PATOLOGI Av ca pasientprøver per dag er ca 200 prøver til spor- og tungmetaller SIDE 2 1

2 Dmitrij Mendelejev 1869 SIDE 3 SIDE 4 2

3 SIDE 5 Deteksjonsprinsipp Atomisering/ Ioniseringsprinsipp Flamme/Grafittovn AAS Atomspektroskopi Grunnstoffanalyse ICP ICP OES Massespektrometri ICP ICP MS SIDE 6 3

4 Lys med spesiell bølgelengde, Atomspektroskopi Emisjon Atom Atom* Atom Absorpsjon Lys med spesiell bølgelengde, Interferenser: overlappende bølgelengder Varme ( K) Massespektrometri Atom Atom + Detektor Ionisering Separasjon i MS Teller antall ioner med en bestemt masse/ladnings ratio Interferenser: overlappende masser 4

5 ICP MS ICP MS vs LC/GC - MS Uorganisk kjemi Grunnstoffer Begrenset antall analytter Begrenset antall interferenser Separasjon kun i MS Organisk kjemi Molekyler Ubegrenset antall analytter Ubegrenset antall interferenser Separasjon både i kolonne og MS Ionekilde Detektor: MS SIDE 10 5

6 ICP MS Spesiering LC/GC SIDE 11 Historie 1974: Atomabsorpsjon på Fürst 1983: Første kommersielle ICP-MS 2005: ICP-MS på Fürst 2019: Ny ICP-MS på Fürst? SIDE 12 6

7 Bruksområder SIDE 13 ICP-MS ICP Dannelse av ioner MS Separering og kvantifisering av ioner 7

8 Masseanalysator Interface Ionekilden Høy vakuum Middels vakuum Atmosfærisk trykk SIDE 15 8

9 ESI SC-FAST Flow Diagram Masseanalysatorer (MS) SIDE 18 9

10 Oppløsning Hvor godt separeres ioner som har lite forskjell i masse? I ICP-MS defineres ofte oppløsning som toppbredden ved 10% topphøyde Kvadrupol: vanligvis 0,7 I praksis vil dette si at instrumentet kan separere forskjellige isotoper (dvs 1 amu eller mer i forskjell). Isotoper Samme atomnummer (1), men forskjellig masse (1,2,3) Isotoper er forskjellige former av et og samme grunnstoff 10

11 Isotopfordeling Isotopfordelingen er konstant! Vi kan derfor velge å analysere på kun en isotop! Unntak: Bly er et restprodukt av en rekke radioaktive prosesser, noe som gjør at isotopforholdet kan variere noe. Vi har valgt å analysere summen av de tre mest forekommende isotopene på bly. Dette gjøres ved å legge inn en ligning i korreksjonsvinduet i metoden: Pb208 = +1*Pb *Pb207 Interferenser i ICP-MS Samme masse/ladning m/z I praksis: samme masse 11

12 Interferenser i ICP-MS Grunnstoffer/molekyler med samme m/z som analytten Matrikskomponeter som påvirker målingen Spektral Isobariske Molekylære Dobbeltladede Ikke Spektral Fysiske (matriks) Isobariske interferenser Isotoper med samme m/z som analytten (ca 300 stabile isotoper med 211 ulike masser, 118 grunnstoffer) Isobariske interferenser fra stabile isotoper er forutsigbare og kan korrigeres for i Software Eks: 114 Cd + = 114 Sn Cd + = 114 total Sn + Måler 118 Sn + som er en isotop uten interferens 114 Cd + = 114 total Sn + / 118 Sn + * 118 Sn + 12

13 I temperaturer opp mot K kan alt skje! Alle kjemiske regler er glemt! Molekylære interferenser Kombinasjon av grunnstoffer fra matriks, luft, vann og plasma som har samme m/z som analytten Arsen: 40 Ar- 35 Cl + = 75 As + Jern : 40 Ar- 16 O + = 56 Fe + Selen: 40 Ar- 40 Ar + = 80 Se + Krom: 40 Ar- 12 O + = 52 Cr + 13

14 Dobbeltladede (divalente ioner) interferenser Grunnstoffer som ioniseres til 2+ i stedet for 1+, vil få ½ m/z 138 Ba 2+ = 69 Ga + Ikke spektral interferenser Kompleks matriks (tetting av nebulizer, injector, koner) Space charge effekt (tunge matriks stoffer interfererer på lette analytter) Forskjellig viskositet gir forskjellig forstøvingseffekt Totalt løste partikler i prøven skal være mindre enn 0,1% 14

15 Huskeregler Hvis mulig, velg isotoper/masser frie for isobariske og molekylære interferenser. Isobariske som oftest greie, siden nesten alle grunnstoffer har flere isotoper (korrigerende ligninger) Molekylære interferenser vanskeligere å håndtere I temperaturer opp mot K kan alt skje! 15

16 Hvordan håndtere molekylære interferenser Høyere oppløsning: Høyoppløselig ICP-MS (ICP-SFMS)! Kvadropol kan skille isotoper med 1 amu forskjell, men kan ikke skille polyatomiske interferenser. Kollisjon/Reaksjonscelle (kvadropol instrumenter) Matriskmatching og blanksubstrahering: Samme interferens i prøve, standard, blank. Dekomponering: Separasjon av analytt fra matriks på forhånd Reaksjonscelle Ladningsoverføring: 56 Fe + : 56 ArO + + NH 3 Ar + O + NH Se + : 80 Ar 2+ + CH 4 Ar 2 + CH

17 Kollisjonscelle ICP-QQQ 17

18 Hvordan håndtere matriks interferenser Fortynning av prøven: Tommelfingerregel: Ikke bruke mer en 0,1% løst fast stoff i prøven. Optimal kalibreringsmetode: Matriksmatching, blanksubstrahering og bruk av internstandard. Dekomponering: Separasjon av analytt fra interfererende komponent i matriks på forhånd. Metodene våre 18

19 Enkel fortynning Serum 0,1% HNO 3 Internstd 0,5% Butanol Urin 0,1% HNO 3 Internstd 5 ppm Au Blod 0,1% HNO 3 Internstd 0,2%Triton X 5 ppm Au 1: µl prøve µl fortynningsløsning Hvorfor bruker vi hva? Salpetersyre: Syre brukes for å stabilisere grunnstoffene i løsning. HNO 3 brukes i ICP-MS, siden det er den syren som introduserer minst interferenser. Gull: Brukes for å stabilisere kvikksølv. Butanol: Øker forstøvingseffekten i spraykammeret (brukes for å øke følsomheten på selen). Triton-X: Hemolyserer de røde blodlegemene i fullblod, i tillegg til å øke forstøvingseffekten. 19

20 Bruk av internstandard Grunnstoff som ikke finnes naturlig i prøven Ikke interfererende masse Ikke lett å kontaminere Noenlunde samme masse som det vi måler Måler ratio mellom analyttsignal og IS-signal Optimalisering av instrument Interferenser lavest mulig Følsomhet høyest mulig 20

21 Spørsmål? 21