生物材料检验（卫生理化检验课件）

生物材料检验是研究人体体液、排泄物、分泌物、毛发、指甲以及组织脏器等生物材料中化学物质及其代谢产物，或由化学物质引起人体产生的生物学效应指标变化的检验方法。意义：评价人体接触有毒有害物质的水平及其对机体造成的危害程度，为职业健康风险评价提供重要的参考依据为制定相关卫生标准、正常参考值范围和生物接触限值等提供科学依据。一、化学物质在体内的吸收、代谢生物标志物是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变或可能发生的改变的生化指标，具有非常广泛的用途。生物标志物可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。分类接触（暴露）生物标志物效应生物标志物敏感性生物标志物。一、化学物质在体内的吸收、代谢生物接触限值指劳动者在职业活动过程中长期反复接触，对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平正常参考范围是指无职业有害因素接触史和无明显肝、肾及血液系统疾病的“健康人”的生物样品中某种成分的含量或生化指标值，通过对某地区的“健康人”的生物材料抽样测定结果进行统计分析而得。一、化学物质在体内的吸收、代谢（一）吸收污染物从机体的接触部位透过生物膜进入血液的过程。吸收的主要部位是呼吸道、消化道和皮肤。（三）排泄指机体在新陈代谢过程中，把所产生的不能再利用的(尿素、尿酸、二氧化碳、氨等)、过剩的(水和无机盐类)以及进入人体的各种异物排出体外的过程。一、化学物质在体内的吸收、代谢（二）分布化学物质原形化学物质的代谢产物生物效应指标有害物质进入机体后会引起相应的生化、生理指标及其他功能和结构的改变，可以选择适当的生物效应指标作为接触有害物质的检测指标。二、生物材料检验指标分类

（一）血液

血液标本通常采集的是静脉血或末梢血，容器一般用聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质具塞玻璃管。采集量至少是0.1ml，当样品量要求大于0.5ml时，应取静脉血。血液样品若不能及时检测，应于-20℃长期冷冻干燥保存，4℃冰箱冷藏短期保存。样品的采集、保存和预处理（二）尿液

尿样标本通常收集在透明、不渗透、不与尿液发生反应的样品容器中，如硬质玻璃瓶、聚乙烯瓶、聚四氟乙烯瓶等。检测有机化合物的尿样应收集在玻璃或铝合金容器中，尿样采集应大于50ml。样品的采集、保存和预处理（二）尿液

为减少饮食和尿量等影响，使随机尿与24小时尿的结果有可比性，应取部分尿样尽快测定尿比重或肌酐含量，以便对测定结果进行校正。C校正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)；d为实际测得的尿液比重；方法一、尿比重校正样品的采集、保存和预处理（二）尿液

尿样应尽快分析，如不能立即分析，则应储存于4℃冰箱；如需长期保存，则贮存于-20℃冰箱。当检验金属元素含量的尿样时，可加0.5%~1%硝酸酸化需要抑制细菌生长时，可加入5~10mg/L的三氮化钠，也可加入1%三氯甲烷方法二、肌酐校正样品的采集、保存和预处理（三）呼出气

混合呼出气：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：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样品的采集、保存和预处理采集呼出气常用的有玻璃管或塑料袋等。采集呼出气时，应记录采样点的气温和气压，以便将采集的呼出气体积换算成20℃和101.3kPa时的采样体积。（四）头发

样品的采集、保存和预处理采集发样要尽量避免年龄、性别、染发、生理状态和疾病等各种因素的影响。在同一时期内，采得的发样只能代表该时期机体的代谢情况。通常采集的是枕部发根处头发，用不锈钢剪刀剪下距头皮约2.5cm的发段1~2g。采样前两个月内禁止染发和使用含有待测化学物质的洗发护发品。样品的采集、保存和预处理（二）预处理当做无机元素分析的样品预处理时，可选用稀释法、酸提取法、干灰化法、湿消解法和微波消解法等当做有机物分析的样品预处理时，可选用顶空法、水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、固相萃取法、固相微萃取法和液液微萃取法等。

目前用得最多的生物材料是尿液，其次是血液、头发和呼出气。

选用的生物材料中被测物的浓度与环境接触水平或与健康效应有剂量相关关系样品和待测成分(指标)足够稳定以便于运输和保存采集生物样品对人体无损害，能为受检者所接受。

一、样品的种类

选择生物材料样品时，一般需满足：被测物浓度与环境基础水平或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；采样方便、对人体无损害、能为受检者所接受。血液、尿液、头发是最常用的生物材料检验样品

一、样品的种类种类适用范围优点缺点血液机体近期的接触水平是最为理想的生物材料检验样品提高分析成本，增加解释检验结果的难度，且采集血液样品是损伤性的，收集也不太方便尿液水溶性化学物质、金属等的检测项目可反映机体接触化学物质的程度和体内的平衡状况含量会受到水分摄入量和其他与膳食相关因素的影响，活动强度以及代谢特征等也会影响其检测结果。呼出气在血液中溶解度低的挥发性有机溶剂和在呼出气中以原形排泄的化学物质的生物监测采样便捷，干扰物少，为受试者所接受待测组分含量较低时，需要浓缩，或者需要更为灵敏的分析方法头发某些金属元素的检验于采集、保存和运输的便捷性，稳定性好表面易受污染，测定结果与接触量的关系难以确定

血液全血：红细胞、白细胞、血小板等有形成分（约为45%）和血浆（约为55%）组成血浆：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（不含纤维蛋白原）

优点：待测成分含量较高且较稳定，取样污染机会小缺点：因血样的复杂性，一般需提取或分离；血液样品的收集不方便；采集血样有传播疾病的可能性。

尿样可分为晨尿、随机尿、计时尿和特殊尿样品

尿液班前：进入工作岗位前1小时班中：开始工作后2小时至下班前1小时班末：下班前1小时之内班后：下班后1小时之内缺点：因尿样比重变化而引起测定结果偏差需用尿比重或尿肌酐校正。可根据检验要求，选择班前、班中、班后或晨尿。头发头发代谢缓慢，金属元素在毛囊与角质蛋白的巯基、氨基结合进入毛发。不同长度毛发中的物质含量可反映血液浓度的历史记录。优点：采样时受检者无疼痛、无创伤，样品易采集、贮存和运输，样品稳定性好。缺点：表面易受空气污染物的影响，染发和头发护理时使用的化学品对头发样品带来污染，因此采样后需洗涤。呼出气患肺气肿者不能用呼出气监测检测挥发性毒物原型时，呼出气是常用样品。呼出气监测仅限于挥发性物质。呼出气监测的结果能反映采样期间毒物的平均浓度。优点：样品收集方便，可连续采样，样中干扰较少。缺点：被测物含量较低；肺泡气中水分、肺部“死腔”的环境空气等使测定结果的可能不太准确。

铅是银白色的金属，铅很容易氧化，在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物所覆盖。

铅是柔软且延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。铅的氧化态为+2、+3、+4。铅的重要理化性质铅和汞的测定（一）概述汞是种密度大、室温下为液态的过渡金属，俗称水银，常温下可挥发。氧化态+1、+2氯化亚汞（Hg2Cl2，甘汞）+1有毒，在日光下渐渐分解成氯化汞和汞。汞的重要理化性质铅和汞的测定（一）概述（一）概述元素存在的部位排泄方式生物监测指标或生物标志物铅约有95%的铅沉积于骨骼系统，仅5%左右的铅存留于肝、肾、脑、心、脾、基底核、皮质灰白质等器官和血液中主要通过尿液排出，部分经粪便、乳汁、胆汁、月经、汗液、唾液、头发、指甲等排出生物监测指标：血铅和尿铅生物标志物：血液中的δ-氨基乙酰丙酸脱水酶活性水平、游离原卟啉和锌原卟啉水平、尿中δ-氨基乙酰丙酸和粪卟啉原排出量汞主要蓄积在肾脏，其次是肝、肾和脑等组织金属汞和无机汞主要由粪便和尿液排出，约90％有机汞通过肠道由粪便排出，10％经尿液排出。接触金属汞和无机汞化合物的生物监测指标：尿汞和血汞接触有机汞的生物监测指标：血汞和发汞2.代谢和生物监测指标

铅和汞的测定血样铅应采集静脉血置于枸橼酸钠抗凝剂真空管中并混匀。汞一般于清晨空腹采集静脉血，置于已装有肝素的具塞试管中，混匀。（一）概述

3.样品采集及保存铅和汞的测定尿样尿样一般收集晨尿或全日尿，保存在干净干燥的聚乙烯塑料瓶中，尽快测量尿比重或肌酐，然后按1%的比例加入硝酸，混匀，于4℃冰箱可保存2周。测定汞含量时，需采集接触6个月后工作班末尿样，并加入一定量氢氧化钠或少量盐酸，不能加入防腐剂，避免生成沉淀而使汞损失。（二）测定意义铅铅毒主要抑制细胞内含巯基的酶，而使人体的生化和生理功能发生障碍，以神经系统肾脏造血系统和血管等方面的改变更为显著汞与生物体内的巯基、羟基、氨基等结合，从而破坏细胞内的酶系统和蛋白质的巯基，引起急性中毒和慢性中毒，主要损害神经系统和肾脏，对口、粘膜和牙齿有不良影响。铅和汞的测定（二）测定原理石墨炉原子吸收分光光度法测铅

样品注入石墨炉原子化器中进行原子化，产生的基态铅原子蒸气吸收由铅空心阴极灯辐射出的特征谱线，在一定条件下，其吸光度值与溶液中被测元素的浓度成正比，据此定量。铅和汞的测定（二）、测定原理原子荧光法测定尿汞

尿样经酸加热消解处理后，各种形式的汞转化为二价汞，在酸性条件下，汞被还原成基态汞原子蒸气，由载气（氩气）带入电加热石英原子化器中分解为基态原子，在汞的高性能空心阴极灯发射谱线照射下，基态原子被激发至激发态，返回基态时发出原子荧光。在一定条件下，其荧光强度与溶液中汞的含量成正比，标准曲线法定量。铅和汞的测定延时符铜的重要理化性质一、铜、铁、锌、钙和镁的测定在含CO2潮湿空气中可形成铜绿；在空气中加热时表面形成黑色氧化铜；氧不足时生成氧化亚铜；铜的主要氧化态为+1和+2。（一）概述铁的重要理化性质在潮湿空气中易被腐蚀，若含有酸性气体或卤素蒸气时，腐蚀更快。可从溶液中将金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子还原成单质。常见价态为+2和+3。一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（一）概述锌的重要理化性质是两性金属元素；能与铜等多种金属形成合金；锌在加热条件下可与绝大多数非金属发生化学反应；锌与含CO2的潮湿空气接触，可生成碱式碳酸盐[ZnCO3.2Zn(OH)2]。一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（一）概述钙的重要理化性质是银白色的轻金属，质软化学性质活泼，能与水、酸反应，有氢气产生，跟碳在高温下反应生成碳化钙。空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜，以防止继续受到腐蚀。加热时，几乎能还原所有的金属氧化物（一）概述

在潮湿空气中由于表面被氧化，但在干燥空气中稳定。能与大多数非金属和酸反应。镁粉很容易燃烧并放出强烈的白光。镁的重要理化性质一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（一）概述一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（一）概述元素存在的部位排泄方式铜于肌肉、骨骼和肝，少量分布于血液中，其中93%以铜蓝蛋白的形式存在80%通过胆汁排出，其余经汗液和尿液排出铁肝、脾含量最高主要经胆汁、粪便、尿液排出体外，也可经皮肤、汗液和毛发排出锌骨骼、肌肉、血和发，大部分结合在血清蛋白中粪便、尿液、汗、乳汁和毛发钙骨骼和牙齿主要经尿排出镁60%~65%存在于骨和牙齿中，30%分布于软组织中主要经尿排出，部分可由汗排出2.代谢和生物监测指标

铜铁锌钙镁测定的样品主要是血液（血清），头发，偶尔采用骨、组织和体液等。血样置冰箱4℃保存，-20℃冰箱可长期存放。注意：1.采集头发要注意季节性，尽量避免年龄、性别、染发、病理状态和疾病等各种因素的影响。2.铜在肝脏和毛发中分布不均匀。一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（一）概述

3.样品采集及保存一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（二）测定意义元素缺乏引起的病症过量引起的病症铜低蛋白贫血症，还可能导致类风湿关节炎、肝硬化、冠心病等导致消化系统产生多种症状铁缺铁性贫血会损伤肝脏、脑下垂体、肾脏及甲状腺的机能锌发育中的儿童缺锌时会引起厌食症、侏儒症急慢性中毒钙骨质疏松症，还可引发高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等导致骨质硬化、白内障、肾结石、胆结石等镁易引发血管硬化，心肌损害出现口干、燥热、困倦、神经肌肉反应性降低或深部腱反应消失，严重时会出现心房纤颤或呼吸衰竭，甚至死亡。

原理经处理后的血清样品溶液喷入空气-乙炔焰中，被测元素转变成基态原子蒸汽，基态原子蒸汽吸收由该元素空心阴极灯辐射出的特征谱线产生分析信号，与标准比较定量。一、铜、铁、锌、钙和镁的测定（二）测定延时符（一）概述1.理化性质一、碘碘是一种卤族元素，单质碘呈紫黑色晶体，易升华，有毒性和腐蚀性。碘单质遇淀粉会变蓝紫色。碘是人体的必需微量元素之一70%～80%存在于甲状腺，是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。主要经肾脏排泄，约有80％尿碘经尿