Kako nastanejo nam poznani elementi in v kolikšni meri so relevantni za medicino, smo že opisali v prejšnjih člankih. Po opravljenem predanalitičnem procesu, ki vključuje tudi izbiro primernega vzorčnega materiala, se zdaj postavlja vprašanje, kako se pri elementarni analitiki izvajajo meritve. Harald Hagendorfer, namestnik generalnega direktorja in vodja “Special Analytics” našega partnerskega laboratorija Ortho-Analytic, daje vpogled v kompleksen ICP-MS postopek Aniveri analize.
Pri elementarni analitiki so načeloma prevladovale tri različne metode.
- Fotometrija je metoda, pri kateri se meri absorpcija svetlobe. Ta metoda je uporabna samo za elemente v zelo visokih koncentracijah.
- Pri spektroskopiji pa se vzbudijo elektroni s plamenom ali plazmo pri čemer nastanejo merljive emisije. Ta postopek že omogoča meritve koncentracij do mikrograma na liter.
- Če pa želimo izmeriti celotno paleto elementov v različnih koncentracijskih območjih – od mg/L do ng/L – potrebujemo metode masne spektrometrije. Tako imenovana masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo – ali na kratko ICP-MS – se je uveljavila kot zlati standard na področju elementarne analitike.
ICP-MS: Podrobno o Aniverijevi analizni metodi
Kaj se torej zgodi pri ICP-MS (masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo) metodi, ki se uporablja za Aniveri analizo? Trden vzorec – v našem primeru dlako – je treba najprej pretvoriti v tekoče stanje. Prvi korak je priprava vzorcev za postopek analize z odstranitvijo zunanjih kontaminacij. V ta namen smo razvili kompleksen postopek pranja na katerega so usklajene tudi povprečne vrednosti analize. Kot je bilo že omenjeno, je treba vzorec nato pretvoriti iz trdnega v tekoče stanje. Pri Aniveri ICP-MS analizi se za pridobitev popolnoma mineraliziranih vzorcev, uporabi postopek razgradnje v mikrovalovnem sistemu. Pri tem se dlake mineralizirajo in raztopijo z solitrno kislino pod pritiskom in pri temperaturah do 250 °C.
Razgrajeni vzorci se nato s samodejnim vzorčevalnikom dovajajo v ICP-MS instrument. V prvem koraku se vzorec razprši, kapljice ki so večje od 10 µm pa se ločijo s pomočjo pršilne komore. Nastali homogeni aerosol se nato prenese v induktivno sklopljeno argonovo plazmo. Temperature, ki jih ustvarja ta plazma, so primerljive s temperaturami na površini sonca, ki znašajo med 6.000 in 8.000 stopinj Celzija. Preden je bilo mogoče ta postopek narediti tako nadzorovan in varen, je bil potreben dolg znanstveni razvoj. Prvi prototipi so nastali v začetku osemdesetih let prejšnjega stoletja, prve rutinske merilne naprave pa so prišle na trg konec devetdesetih let prejšnjega stoletja.
Kapljice v sami plazmi takoj uparijo, molekule, ki jih vsebujejo pa atomizirajo in preprosto pozitivno ionizirajo. Ione je nato mogoče ekstrahirati v visokem vakuumu ter jih ločiti in zaznati glede na maso in naboj. Z ICP-MS metodo je mogoče meriti vse elemente periodnega sistema – z nekaj izjemami (kisik, dušik, ogljik in fluor). Poleg tega ICP-MS metoda omogoča avtomatizacijo celotne elementarne analitike. Medtem ko so bile pred 25 leti naprave za to velike kot cela pisarniška soba, so danes velike približno kot pisarniška miza.
Vedno pod nadzorom: ICP-MS meritve
Da bi bila kakovost meritev vedno enaka, je bil vzpostavljen kompleksen sistem nadzora kakovosti, ki se je razvijal in izpopolnjeval več let. Celoten postopek je validiran po specifikacijah standarda ISO 15189 za medicinsko diagnostiko. Pred vsako posamezno meritvijo se naprava preveri in kalibrira z uporabo standardov, certificiranih s strani NIST. “National Institute of Standardization” je ena redkih ustanov, ki ponuja kontrolne vzorce, vsi standardi, ki se upoštevajo v procesu pa temeljijo na teh vzorcih.
Pred merjenjem dejanskih vzorcev se za zagotavljanje kakovosti izmerijo kontrolni vzorci s potrjeno vsebnostjo elementov. Ta material spremlja celotno pripravo, da se izključijo kakršnekoli napake. Nato se izmerijo vzorci bolnikov, nakar pa se ponovno preverijo kontrolni vzorci. Izvaja se tudi “blank control”. Kot sestavni del sistema zagotavljanja kakovosti se trikrat na leto izvedejo medlaboratorijski preizkusi. Neznane vzorce dlake nam pošlje kanadski inštitut “Institut national de santé publique du Québec”, ki se jih izmeri po pravkar opisani metodi. Na ta način se laboratorij vsako leto oceni glede na sporočene rezultate. Do danes smo prestali vse preizkuse zadnjih šestih let.
Kaj omogoča sodobna analiza elementov?
Če povzamemo, lahko rečemo, da uporaba najsodobnejših analitskih metod omogoča globlji vpogled v stanje oskrbe z elementi v sledovih in minerali ter v obremenitve s težkimi kovinami. Avtomatizirana analiza z natančno opredeljenimi postopki in ustreznim zagotavljanjem kakovosti omogoča, da je ta analiza dostopna končnim uporabnikom. Zato ni več dostopna le večjim raziskovalnim inštitutom ali industriji. Večelementna zmožnost ICP-MS metode, ponuja dodatno prednost: Hkrati analiziramo 39 elementov in tako lahko “zajamemo” celovitejšo sliko ter zaznamo korelacije med elementi v sledovih in obremenitvam s težkimi kovinami.
