生物材料绪论

2024/8/10走进检验世界，求真向善审美1邓鸣贺白血病河南沈丘县“癌症村”2024/8/10走进检验世界，求真向善审美2生物材料检验2024/8/10走进检验世界，求真向善审美3本书内容

绪论金属、非金属及其化合物、代谢产物测定芳香族化合物及其代谢产物测定卤代烃、农药等毒物及其代谢产物测定生物材料检验中的新技术2024/8/10走进检验世界，求真向善审美4Introduction基本概念检验指标的选择与分类样品采集、保存与处理生物材料检验中的质量控制生物材料样品正常参考值制定2024/8/10走进检验世界，求真向善审美5Section1Summary

biologicalmaterial:bodyfluid(blood，saliva)excrement(expiratorygas,urine)hair,fingernail,visceralorganetal.analysisofbiologicalmaterial:

生物材料中化学物质及其代谢产物或由化学物质引起机体产生的生物学效应指标变化的检验方法。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美6了解人体内有害物质及其代谢产物的量和效应水平。为疾病诊断和防治提供依据。为卫生标准、正常参考值和生物接触限值提供依据。

“生物监测”是什么？Thesignificanceofanalysisofbiologicalmaterial2024/8/10走进检验世界，求真向善审美7生物监测生物监测——检测人体内有害物质及其代谢产物的量和效应水平，反映内剂量和水平，评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。思考：生物材料检验与生物监测的关系？前者是后者的重要组成部分，后者通过前者来实现。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美8

环境监测——强调空气或水等环境中有害物质的量和水平，评价的是毒物的外剂量水平。两者具有一定的相关性。生物监测与环境监测2024/8/10走进检验世界，求真向善审美9指生物系统接触外源性物质后出现某种改变，主要是化学物质在生物体内的代谢产物及其他变化，用以进行接触评价、健康危害评价和临床诊断。实质：生物体中可以检测到的毒物或代谢产物的浓度或者分子、细胞、个体等的改变。Biomarker2024/8/10走进检验世界，求真向善审美102024/8/10走进检验世界，求真向善审美11接触性生物标志物

（biomarkerofexposure）

生物体内可分析测定的有害物质、代谢产物以及它们同生物体内分子或细胞相互作用所形成的中间物等。接触性生物标志物暴露生物材料环境中的铅血、尿等尿等铅环境中的杀虫脒对氯邻甲苯胺2024/8/10走进检验世界，求真向善审美12效应性生物标志物

（biomarkerofeffect）

同健康危害或疾病有关的、可测定性的生化、生理、行为及其他生物学变化。效应性生物标志物暴露生物材料有机磷农药铅血、尿等胆碱酯酶活性血、尿等游离原卟啉等2024/8/10走进检验世界，求真向善审美13敏感性生物标志物

（biomarkerofsusceptibility）

生物体先天固有或后天获得的对有害因素引起的有害效应的反应能力指标。如代谢酶的缺失和基因多态性，可影响机体的敏感性和耐受性。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美14生物材料检验方法的一般要求

选择性好灵敏度高准确度高其他要求：如自动化程度、分析操作难易程度、试剂易得性、分析周期和成本等。优先考虑国家标准方法2024/8/10走进检验世界，求真向善审美15毒物进入人体的途径？经呼吸道、皮肤粘膜和胃肠道。血/气分配系数？毒物在血液中和肺泡中达到平衡时，毒物在血液中浓度与肺泡气浓度之比，对每一种毒物来说是一个常数。毒物代谢的一般机制和排泄途径2024/8/10走进检验世界，求真向善审美16血/气分配系数越大，说明什么？说明该毒物就越易进入血液，达到平衡的时间就越长。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美17呼出气

混合呼出气（mixedexpiratorygas）：尽力吸气后用最大力量呼出气至不能再呼出气为止所呼出的全部气体。终末呼出气（endexpiratorygas）：先尽力吸气，在平和呼出气后，再尽力呼出气至不能呼出气为止的最后一段呼出气。终末呼出气的应用更广泛。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美18

毒物在人体内的分布

按毒物对组织的亲和力，在体内分布可分5种类型：

溶解于体液的物质，如钠、钾、锂、铯、锶等阳离子；氟、氯、溴等阴离子。

主要贮留于肝或网状内皮系统，如镧、铈、钍等3价和4价阳离子。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美19

与骨具有亲和性，如2价阳离子铅钙钡锶镭铍等。

对某一种器官具有亲和性，如碘对甲状腺，汞对肾脏，砷对皮肤、毛发、指甲等。

脂溶性物质，如有机氯农药蓄积于体脂肪。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美20生物转化：外源性化合物在体内经过一系列化学变化并形成其衍生物和分解产物的过程。形成的衍生物叫代谢产物。转化之后可能毒性减小，也可能毒性更大。

毒物在人体内的生物转化2024/8/10走进检验世界，求真向善审美21毒物的排泄途径毒物代谢或转化后主要随尿液排泄；部分经胆汁进入肠道，随粪便排泄。少量可随乳汁、汗液、唾液、精液、月经、指甲和毛发等排泄。气态和挥发性物质可经呼出气排出，血/气分配系数小的易排出。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美22检验指标的选择及分类检验指标选择基本要求1.特异性好2.具有良好的剂量-效应关系3.稳定性好4.有准确可靠的检验方法2024/8/10走进检验世界，求真向善审美23化学物质原形化学物质代谢产物生物效应指标2024/8/10走进检验世界，求真向善审美24按照检验方法是否具有特异性2024/8/10走进检验世界，求真向善审美25检验结果的评价依据

1.我国制订的有毒物质的生物接触限值（附录1）。

2.美国政府工业卫生家协会（ACGIH，AmericanConferenceofGovernmentalIndustrialHygienist）的生物接触指数（BEI，Biologicalexposureindex附录2）。检验结果常与受试者的年龄、性别、生理状态、饮食和用药情况等因素有关。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美26生物材料样品：尿液、血液、毛发和呼出气。第二节样品的收集与保存如何选择样品？2024/8/10走进检验世界，求真向善审美27

选择生物材料样品的要求样品中被测物浓度与环境基础水平或与健康效应有剂量关系；样品和待测成分应足够稳定，便于运输、保存和测定；采样时方便、对人体无损害、能为受检者所接受。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美28尿液（Urine）适用于水溶性化学物质、金属及代谢产物的监测。分类：全日尿（24hurine）；晨尿（morningurine）；定时尿（timeurine）如班前、班中和班后尿；随机尿（randomurine）在实际工作中，可根据检验要求选择。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美29一、尿液（Urine）优点：采集方便，无损伤，易被受检者接受，能采集较大量的样品。缺点：因尿样比重变化而引起测定结果偏差较大，故需用尿比重法或尿肌酐法校正被测物浓度。

2024/8/10走进检验世界，求真向善审美30二、血液（Blood）血液：静脉血、末梢血。可分成全血、血清和血浆。血浆：加抗凝剂后分离出的上层淡黄色透明液体；血清：不加抗凝剂分离出的上层淡黄色清液。优点：待测含量较高且稳定，取样污染机会小。缺点：血样一般需提取或分离，分析成本高，不易解释检测结果；血样收集不太方便；采血还有传播疾病的可能。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美31三、毛发（Hair）

毛发代谢缓慢，金属元素在毛囊内与角质蛋白的巯基、氨基结合而进入毛发。毛发也常用于金属与吸烟者尼古丁的生物监测。优点：无疼痛创伤，样品易贮存运输，不需特殊容器，样品稳定性好。能反映过去某个时期接触毒物的情况或微量元素的吸收和代谢情况。缺点：需要清洗，洗涤过程和洗涤剂残留均有可能引入误差。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美32（四）呼出气（Expiratorygas）适用于在血中溶解度低的挥发性有机溶剂或在呼出气中以原形排泄的化合物的生物监测。优点：样品收集方便，可以连续采样，样品中的干扰物质比较少，易为受试者所接受。缺点：需浓缩采样、需灵敏度高的分析方法；肺泡气中水分可能产生干扰。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美33样品收集运输保存与取样分析中心原则：代表性按要求采样与取样分析运输保存时防止变质一般要求样品采集与保存取样分析原则2024/8/10走进检验世界，求真向善审美34一般要求

采样时间：对检验结果意义重大。生物半减期：biologicalhalflife。指进入生物体内的化学物质的量通过各种途径消除一半所需要的时间，又称代谢半减期。生物半减期越短，采样时间控制就越严格。接触后15min和lh采样之差可使测定结果相差数十倍之多。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美35生物半减期与采样时间半减期采样时间说明短：数分钟班中或班末在体内不蓄积，显示近期接触中：少于5h班中或班末同上中：大于5h每周期开始或周期末在体内蓄积，显示长期接触。长：1月以上不限定在体内有蓄积，可在接触毒物几周后的任何时间采样2024/8/10走进检验世界，求真向善审美362.采样环境采集生物材料样品时要注意周围环境对样品的污染。对于作业工人而言，采样时应离开生产工作岗位，洗净手、脸及取样部位，在清洁、无污染的环境中收集样品。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美37高压聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、石英、硬质玻璃等材料制成的容器用于检测无机金属化合物。采样前酸溶液浸泡过夜，洗净晾干。

高压聚乙烯塑料瓶采样

容器2024/8/10走进检验世界，求真向善审美38

玻璃或聚乙烯容器可用于有机化合物检测，避免使用橡胶和添加有染料的制品，用前仔细洗涤，最后用乙醇淌洗，晾干备用。玻璃瓶2024/8/10走进检验世界，求真向善审美39见光易变化的待测组分可用棕色瓶避光保存。棕色瓶2024/8/10走进检验世界，求真向善审美40样品运输与保存采集后的样品应尽快送实验室分析测定。根据被测物稳定性采用适当的保存温度。避免样品中待测成分损失。密封、易沉淀的样品如尿样，加酸控制酸度。冷冻保存的样品不要使用玻璃瓶盛放。及时做好采样记录。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美41尽快测定尿比重或肌酐量（用于结果校正）。尿比重或肌酐浓度过高过低的尿样应弃去，重新采样测定。尽快分析。4℃或-20℃。测定金属加稀硝酸酸化。有时需加细菌生长抑制剂。为使一次尿样和24h尿样的结果有可比性，采样后需尽快测定尿比重或肌酐含量，对测定结果进行校正。样品采集与保存——尿样2024/8/10走进检验世界，求真向善审美42尿样测定结果表示法一:尿比重法

C校=KC

校正系数K=(1.020-1.000)/(d-1.000)

式中：c校为经校正后尿液中待测成分的浓度(mg/L)；c为测得尿液中待测成分的浓度(mg/L)；1.020为我国采用的尿液的标准比重；d为实际测得的尿液比重；K为校正尿液比重到1.020的系数。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美43

肌酐是肌肉在人体内代谢产物，主要由肾小球排出体外。每20g肌肉代谢可产生1mg肌酐。一般健康人一天经尿排出的肌酐量约为1.8g。故可用1g肌酐所对应的待测成分的量（mg）来表示尿液中待测成分的浓度：尿样测定结果表示法二:尿肌酐法2024/8/10走进检验世界，求真向善审美4424h尿中的含量（mg/24h)=1.8×尿液中待测成分含量（mg/g肌酐）2024/8/10走进检验世界，求真向善审美45血样静脉血末梢血若测定金属，采血时应用1%硝酸和去离子水先后清洗皮肤，然后用75%乙醇消毒。取末梢血时不得用力挤压采血部位，尽量让其自然流出，并弃去第一滴血，避免因组织液渗出将血样稀释。

2024/8/10走进检验世界，求真向善审美46采集血样时，注意抗凝和避免溶血。容器一般用聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻璃试管。4℃冰箱中短期保存；-20℃冷冻干燥保存。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美473.发样用不锈钢剪刀采集颈部距头皮约2.5cm的发段1～2g。采样前两个月内不能染发和使用含有待测化学物质的洗发护发品。一般放于小纸袋中，纸袋上记录相关信息。洗净晾干的发样贮于干燥器中可长期保存。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美48

呼出气监测的依据是被测物在肺泡气与肺部血液之间存在血－气两相平衡。挥发性物质经呼吸道吸入，一段时间后达最大稳定值。。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美49

呼出气浓度变化可分为3期，开始时（1期）浓度接近零，随后浓度迅速上升（2期），达肺泡气平台期（3期）时挥发性物质从肺泡释放出来。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美50采样装置选用对被测物吸附小的采样装置常用的采集器有塑料袋两端具有三通活塞的玻璃瓶还有一种复合膜采气袋外面为塑料，内衬铝箔。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美51三通管塑料袋较低含量样品富集采样，保存一周。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美52呼出气的采集方法特点（1）塑料袋直接采样：操作简便，适用于采集浓度高的样品，混合呼出气或终末呼出气均可。但样品不能保存，需尽快分析。（2）活性炭吸附管采样：在采样中，待测物被吸附浓集在活性炭上，可连续采集一定时间，适于采集含量较低样品，可保存1周。操作较烦，需解吸。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美53（3）操作方法：采样时，受试者先深呼吸2～3次，然后按正常呼吸将口对准采样管或采样袋呼出气体后，立即将采样器密封，此为混合气体。或收集呼出气末端的气体则为终末呼出气。采集器密封性好、而且阻力小，以保证受试者正常呼吸状态下收集。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美54(三)取样分析原则1.体液类样品应充分混匀。2.骨和脏器:剔除脂肪、结缔组织等，粉碎混匀。3.低温冷冻样品应先自然解冻，放至室温后，重新混匀取样。4.烘干、粉碎、磨细或剪碎的发、骨及其他脏器组织的干样，称样前须干燥至恒重。如被测物具挥发性，可同时另称样测水分含量。5.称取样品的量应保证样品的代表性，其中待测成分的量须满足分析方法的定量下限。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美55第三节生物材料样品的预处理

生物材料样品的种类繁多、成分复杂，一般难以直接测定，需对样品进行必要的预处理后方能测定。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美56生物材料样品预处理方法选择选择预处理方法时应考虑：样品和待测物质的理化性质待测物质在样品中的含量水平共存干扰物质含量所采用的分析方法2024/8/10走进检验世界，求真向善审美57一、无机元素分析的样品预处理处理目的：使被测元素从有机物中释放出来。处理手段：稀释法、酸提取法、矿物化法、加压分解法、微波消解法、酶分解法。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美58基本要求：①避免待测元素损失及污染；②尽可能减少化学试剂的用量；③操作简便，省时；④待测组分回收率达到分析要求；⑤操作过程安全性高。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美59稀释法

dilutionmethod液体样品（血清、组织液等），如测定其中的金属元素含量，可用水、稀酸等稀释后测定。若基体效应对测定影响大，也可用基体改进剂溶液稀释后测定。固体样品（毛发、骨骼等）适宜溶液溶解后测定金属元素含量。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美60酸提取法

（acidextractionmethod）

用酸溶液直接从样品中定量提取待测成分。2mol/l的盐酸充分浸提后分离血浆中锰的提取60℃水浴加热1h2024/8/10走进检验世界，求真向善审美61酸提取法特点

（acidextractionmethod）所用试剂量比较少处理过程简单，处理条件温和空白值低且造成待测成分损失或污染的可能性小。但需注意基体干扰和提取效率是否能达到分析要求。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美62矿物化法

（mineralizationmethod）目的：提取测定元素、避免有机基体干扰。分类：干灰化和湿消化。优点：彻底破坏有机基体，理论上元素可以完全转移。缺点：操作复杂、待测成分可能损失2024/8/10走进检验世界，求真向善审美63干灰化——

干燥、炭化、灰化、溶解灰分直接用氧来破坏样品中有机物。样品必须干燥，否则在高温下发生暴溅，使样品丢失或玷污。另外，需注意某些元素的气化损失。马弗炉2024/8/10走进检验世界，求真向善审美64湿消化法（湿消解法）用硫酸硝酸等氧化性酸和氧化剂分解破坏有机物。消化过程也存在待测成分损失的可能。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美65加压分解法

（pressurizeddecompositionmethod）利用压力提高酸的沸点，加速样品有机物的破坏。在密闭内衬聚四氟乙烯压力罐中进行。优点：提高酸的利用率、避免待测成分损失、减小空白值等。缺点：处理的样品量一般小于0.5g。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美66微波消解法

（microwavedigestionmethod）

原理：试样可吸收微波，利用微波作为加热源进行消解，仍属湿消化法。特点：速度快、试剂量小、空白值低、对环境污染小、节约能源、易于自动化,并且样品制备精密度高。微波消解炉2024/8/10走进检验世界，求真向善审美67酶分解法

（enzymedecompositionmethod）利用酶来分解生物样品中的蛋白质。优点：条件温和，防止待测物挥发损失；可维持金属离子原有价态，可进行形态分析；无机和有机成分分析均适用。缺点：目前能用于这类分解方法的酶不多。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美68二、有机物分析样品的预处理顶空法水蒸气蒸馏法溶剂萃取法固相萃取法固相微萃取法其他提取方法等。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美69顶空法

（headspacemethod）

适用于易挥发有机化合物的测定。操作简便，干扰少。尿样水浴一定时间后，注射器抽取顶部空气气相色谱分析2024/8/10走进检验世界，求真向善审美70水蒸汽蒸馏法

（steamdistillationmethod）利用水蒸气将样品中的挥发性成分蒸馏出来。适用于分离和纯化挥发性化合物，如尿中酚、氟、氰化物等的分离。操作繁琐，但提取效率高，分离效果好。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美71溶剂萃取法——应用最广泛

（solventextractionmethod）

适宜于非挥发性有机化合物的分离。使用易挥发的有机溶剂，经蒸干浓缩后，将残渣溶于小体积溶剂，使样品中待测组分得到富集。常用的有机溶剂有乙醚、三氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、甲苯和丙酮等。样品和有机溶剂小体积溶剂定容2024/8/10走进检验世界，求真向善审美72萃取溶剂的选择

1.根据待测组分极性的强弱选择萃取溶剂，要求萃取充分，选择性高。

2.低沸点溶剂有利于萃取后除去溶剂。

3.低粘度溶剂可与样品基质充分接触，提高萃取效率。

4.萃取时常常加入饱和氯化钠溶液消除乳化现象。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美73固相萃取法——应用广泛

（Solidphaseextraction，SPE）1.将样液导入预先经活化过的固相萃取柱，待测组分通过吸附、分配或离子交换等原理被萃取柱保留，而其他杂质组分不被保留，并可用适宜溶剂冲洗掉。2.然后用另外一种溶剂把待测组分从固定相上洗脱下来，以达到分离、净化和富集目的。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美74SPE小柱C18键合硅胶（非极性）原理与过程2024/8/10走进检验世界，求真向善审美75SPE的应用特点主要用于高沸点有机物样品分析前的净化和富集。优点：溶剂用量少、萃取回收率高、重现性好、简便快速等优点。缺点：成本高，操作繁琐。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美76固相微萃取法

（Solidphasemicro-extraction，SPME)

新型无溶剂样品提取富集技术。石英光导纤维作载体，表面涂有机固定液，浸在样品溶液中时，被测物吸附在表面，然后转移到气相色谱仪的进样口，通过加热解吸，被测物气化并随载气进入色谱柱进行分离和测定。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美77直接插入试样中萃取或顶空萃取均可。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美78SPME的应用特点用于各种气体和液体样品，也可以用于固体样品中的挥发性物质的提取。优点：灵敏度高，无溶剂，样品体积小，提取富集简便、快速，易于自动化等。缺点：影响因素多，萃取效率有时较低，结果的准确度和重现性差。2024/8/10走进检验世界，求真向善审美79其他提取方法——应用较少超临界流体萃取(supercriticalfluidextraction，SFE)超声提取技术（ultrasonicextraction）微波萃取技术（microwaveextraction）2024/8/10走进检验世界，求真向善审美80第四节生物材料检验质量控制一、生物材料检验质量控制一般方法二、标准物质及其在生物材料检验中的应用（一）标准