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研究生:林琦峪
研究生(外文):Lin chi yu
論文名稱:利用Desalter-ICP-MS連線技術進行離體生物樣品中Cr(III,VI)物種分析及活體動物體內微量元素線上連續動態監測之研究
論文名稱(外文):Application of on-line Desalter-ICP-MS system on in vitro Cr(III,VI) speciation and in vivo, continuously monitoring the dynamic variation of trace elements in living rat
指導教授:楊末雄楊末雄引用關係孫毓璋
指導教授(外文):Yang mo hsiungSun yuh chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:原子科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:微透析取樣活體動物微量元素鉻物種感應耦合電漿質譜儀去鹽裝置
外文關鍵詞:Microdialysisin vivotrace elementsCr speciationICP-MSDesalter
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本研究的目的旨在開發一套適合進行小量高鹽基質樣品中微量元素(<10 g/L)及鉻物種的連線分析系統。為達到直接監測活體動物體內微量Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、Mn、As及Se等元素動態變化的目的,本研究嘗試結合體內微透析取樣技術(in vivo microdialysis)的使用,建立Microdialysis-Desalter-ICP-MS連線分析系統,並成功地完成大白鼠肝臟及腦部細胞外液中微量元素的連續動態監測。此外,在鉻物種分析研究中,本研究業已初步針對利用Desalter-ICP-MS連線分析系統進行尿液樣品中Cr(III,VI)物種分析可行性完成評估。
在微型化Microdialysis-Desalter-ICP-MS連線分析系統的建立過程中,本研究曾針對各項ICP-MS最適化操作參數及系統空白值控制完成探討。實驗結果顯示,在載流液及外層交換液中分別添加濃度為10 mg/L的EDTA,即能大幅降低分析系統的空白值,各元素的偵測極限亦均可控制在ng/L至g/L之間。此外,為期能達到連續監控活體動物體內微量元素動態變化的需求,在每次取樣體積設定為10 L的條件下,每次測定所需的時間可控制在每15分鐘內(時間解析度),如此一來,當利用本研究所建立之連線取樣分析系統進行麻醉大白鼠肝臟及腦部細胞外液中微量元素的連續動態監測時,即可清楚地將活體動物體內不同器官細胞外液中微量元素的動態變化趨勢測定出來。根據本研究中實際進行活體動物連線測定的結果,利用所建立的方法應已具備進行麻醉大白鼠器官細胞外液中微量元素線上取樣分析的可行性。
在探求利用Desalter-ICP-MS連線分析系統進行生物樣品中Cr(III,VI)物種連線分析的可行性研究中,首先係針對選擇性薄膜分離裝置(Desalter)各項最適化操作條件進行探討。研究結果顯示,當進樣流速為0.2 mL/min時,配合流速為7 mL/min的 650 mM NH4Cl外層交換液的使用,即能有效地將樣品中大量鹽類基質予以移除,同時亦可達到分離Cr(III)及Cr(VI)的目的。在分析系統可行性的評估方面,本研究係分別利用NIST SRM 2670E尿液標準參考樣品及自行配製含有不同比例Cr(III,VI)的林格氏液進行方法準確度的評估。實驗結果顯示,本研究所建立之Desalter-ICP-MS連線分析系統應已具備連線測定生物樣品中Cr(III,VI)物種的能力。
綜合各項實驗結果顯示,本研究所建立之微型化Desalter-ICP-MS連線分析系統,不但已可配合微透析取樣技術的使用,直接應用在活體動物體內微量元素總量的連續動態的分析上,根據初步Cr(III,VI)物種分析結果顯示,所建立的Microdialysis-Desalter-ICP-MS應亦具有直接進行活體動物體內鉻物種的分析上的可行性。
The aim of this study is to examine the applicability of Desalter-ICP-MS system in in vivo, in-situ and continuously monitoring the dynamic variation of trace elements in anesthetized rat and differentiation of Cr(III) and Cr(VI) in biological samples. In the first part of this study, a sensitive and reliable method for the determination of trace metals in microdialysis samples using flow injection combined with permselective membrane separation technique and inductively coupled plasma mass spectrometry has been developed and optimized. Under the optimized conditions, the method can be successfully applied to the in vivo determination of Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、Mn、As, and Se in extracellular fluid anesthetized rat. According to our preliminary experiments, as the analyte concentrations decrease to the levels of < 30 ng/mL, demanding challenge resulting from analytical blank appears due to the residue in the tubing and cross-contamination from regenerant. In order to figure out encountered blank problem, 10 mg/L EDTA and 650 mM NH4Cl + 10 mg/L EDTA were employed as carrier solution and regenerant. With the use of the proposed microdialysis-Desalter-ICP-MS system, the response time can be controlled down to 30 min and the precision of ≦10% RSD can also reached for 5 hr measurement. The robustness of proposed method is expected to be satisfactory for long-term analysis of high salt content dialysate. From the analytical results of desired elements in the liver and brain of anesthetized rats, the proposed on-line analytical system is proved to be applicable for in vivo, in-situ and continuously monitoring the dynamic variation of Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、Mn、As, and Se in anesthetized rat with a temporal resolution of 15 min.
In the second part of this work, the feasibility of Desalter-ICP-MS system for the differentiation of Cr(III) and Cr(VI) in Ringer solution and urine sample has also been completed. In order to optimized the separation of Cr(VI), Cr(III) and Na+ matrice, the effects of flow rate of sample solution and regenerant, the composition of regenerant and the electrolysis current were examined. With the used of optimized conditions, the complete separation of Cr(VI)/Cr(III) and removal of dissolved salts can be reached. In light of the concentration of Cr(III) is obtained by subtracting Cr(VI) from total Cr concentration, the condition of using H2O2 to oxidize Cr(III) into Cr(VI) was also explored. The validity of proposed method was examined by the analysis of spiked Ringer solution and urine Standard Reference Material (NIST SRM 2670E). According to the analytical results of Ringer solution and urine sample, the applicability of on-line Desalter-ICP-MS system for the differentiation of Cr(III) and Cr(VI) in biological sample has also been initiatively proven.
謝 誌………………………………………………………………...
中文摘要………………………………………………...………………
英文摘要………………………………………………...………………
目 錄……………………………………………...………………....
表 目 錄………………………………………...………………….…..
圖 目 錄…………………………………………………………….…..
第一章 緒論……………………………….…………………………....
1.1 發展體內連續動態及Cr(III,VI)物種分析技術的需求……....
1.1.1 發展體內連續動態分析技術的需求………………..….
1.1.2 發展生物樣品中Cr (III, VI)物種分析技術的需求….....
1.2 連續採樣分析系統的發展現況..………………..……………
1.3 Cr (III,VI)物種分析方法的發展現況…...…………………….
1.4 線上樣品前處理技術的發展現況及需求…..………………..
1.5 研究目的……………………………………..………………..
第二章 儀器與分析原理………………………………………..……...
2.1 微透析取樣技術法(Microdialysis)..…..………………………
2.2 選擇性薄膜分離裝置分析原理……………..………………..
2.3 感應耦合電漿質譜分析法(ICP-MS)..…………..……………
第三章 實驗步驟……………………………………...………………..
3.1 體內動態連線微量分析系統……………..…………………..
3.1.1 儀器裝置……………………………………..………….
3.1.2 實驗環境及用水………………………..……………….
3.1.3 實驗試劑………………………………………………...
3.1.4 容器清洗………………………………………………...
3.1.5 活體動物基本資料及來源……………………………...
3.1.6 微透析取樣裝置(Microdialysis)的活化、使用及保存..
3.1.7 Desalter系統的活化、使用及保存…………………..….
3.1.8 Microdialysis-Desalter-ICP-MS連線系統的建立………
3.1.9 實驗流程………………………………………………...
3.2 Cr (III,VI) 物種連線分析系統……………………………......
3.2.1 儀器裝置………………………………………..……….
3.2.2 實驗環境、用水及試劑……………………..…………..
3.2.3 容器清洗………………………………………..……….
3.2.4 Desalter系統的活化、使用及保存……………….…….
3.2.5 Desalter-ICP-MS連線系統的建立………………….…..
3.2.6 實驗流程………………………………………………...
第四章 結果與討論…………………………………………………...
第一部份:活體老鼠體內連續動態分析技術的建立………………..
4.1 Micodialysis-Desalter-ICP-MS連線分析系統的建立………..
4.1.1 ICP-MS儀器最適化探討………………….………...…..
4.1.2 Desalter系統空白值探討……………………………….
4.1.3 微透析取樣裝置(Microdialysis)濃度回應時間探討..….
4.1.4 連線分析系統效能探討………………………………...
4.2 利用Micodialysis-Desalter-ICP-MS系統進行活體動物連續動態測定……………………………………………………...
4.2.1 微透析取樣裝置(Microdialysys)回收效率評估………..
4.2.2 以連線系統進行活體動物動態測定…………..……….
第二部分:利用Desalter-ICP-MS連線系統進行Cr (III,VI)物種分析之可行性研究
4.3 開發Desalter-ICP-MS系統進行Cr(III,VI)物種的分析….….
4.3.1 ICP-MS儀器最適化探討………….……….……..……..
4.3.2 Desalter最適化條件探討………………….…………….
4.3.3 氧化劑H2O2對Cr(III)氧化反應探討……………….….
4.3.4 ICP-MS干擾效應的探討………………….…………….
4.3.5 連線分析系統之方法可行性探討……………..……….
第五章 結論……………………………………………………….........
第六章 參考文獻………………………………………………….........
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 建立Microdialysis-desalter-ICP-MS連線分析技術應用於模擬活體動物體內微量元素之現場、原位、連續、動態分析研究
2. 線上前濃縮連接ICP-MS分析系統之開發及其應用於高純度之化學品(KOH)及活體動物腦中超微量元素之分析研究
3. 建立線上微管柱分離及感應耦合電漿質譜儀連線分析系統應用於微透析樣品中重金屬元素分析研究
4. 發展微透析取樣配合流動注入火焰式原子吸收光譜儀之連線分析系統進行離體與活體動物血液中可透析鎂之研究
5. 動力反應室結合感應耦合電漿質譜儀在環境及生物樣品中鉻元素及鉻物種之分析應用
6. 線上微透析取樣配合原子吸收光譜連線分析系統之研究及其生物醫學應用
7. 建立Microdialysis-ETV-ICP-MS連線分析技術應用於模擬活體動物體內微量元素之現場、原位、連續、動態分析研究
8. 開發Microdialysis-Desalter-ICP-MS連線分析系統進行活體動物肝臟中量子點穩定性及鎘元素拮抗作用之分析研究
9. 利用Neutralizer-(micro-column)-ICP-MS連線系統測定高濃度酸中超微量雜質元素之分析研究
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