隨著食品安全、環境污染與健康意識的提升，體內重金屬殘留問題日益受到關注。無論是食物攝取、空氣暴露，甚至是某些藥物，都可能讓鉛、汞、鎘、砷等毒性金屬元素進入體內，進而影響健康。那麼，我們如何檢測這些潛藏在體液或組織中的微量重金屬呢？本文將介紹生物樣品重金屬分析的基本概念、常見的前處理方法與最新的應用技術。
為什麼要檢測重金屬？
重金屬具有高毒性、難以代謝且容易在體內累積的特性，長期暴露可能對健康造成多方面的危害。例如，鉛會干擾神經系統運作，導致行為異常與學習障礙，對兒童發育影響尤其嚴重；汞與鎘則可能損害腎臟與肝臟功能；而六價鉻與無機砷等金屬，更被認為與多種癌症風險升高有關。因此，定期檢測體內的重金屬，不僅有助於及早發現潛在健康問題，也能監控環境污染的影響，為公共衛生政策提供科學依據。
樣品前處理：關鍵第一步
在進行重金屬分析前，生物樣品中往往含有大量蛋白質與脂質，若不進行適當的前處理，將嚴重影響分析的準確性與靈敏度。以下是常見的前處理方法與特色：
1. 傳統電熱板加熱消化
- 設備費用低，操作簡單
- 對操作人員的安全要求較高
- 容易受到環境背景汙染
- 加熱時間長，揮發性元素（如汞、砷）容易損失，回收率偏低
2. 密閉/常壓式微波消化
- 操作簡單、安全、高效率
- 每次消化批次最多可處理 1-40 組樣品
- 消化瓶多種尺寸選擇 (10 ml、20ml、55ml、110ml)
- 對於汞、砷等揮發性元素能夠完全保留，消化效果好
- 常壓式低溫反應採用拋棄式離心管，低耗材成本
密閉式微波消化的操作步驟
- 血液樣品前處理
- 精稱 0.5 克血液於10ml鐵氟龍消化瓶中，並加入2mL HNO3(65%，Ultra pure grade)。
- 輕輕搖晃混合，等待約15分鐘後再使用鎖上瓶蓋。
- 將各組樣品瓶分散擺放在承載轉盤上。
- 設定消化加熱程式如下表一，於主機上按“Start”，開始加熱消化。
- 消化結束待樣品冷卻至室溫，以去離子水定量至 50mL 以備分析。
| Stage | Temp (°C) | *Ramp (mm:ss) | Hold (mm:ss) | *Power (W) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 200 | 15:00 | 15:00 | 600 |
* 升溫時間與功率輸出因樣品數量而異
- 頭髮樣品前處理
- 精稱 0.25 克頭髮於55ml鐵氟龍消化瓶中，並加入10mL HNO3(65%，Ultra pure grade)。
- 輕輕搖晃混合，等待約15分鐘後再使用鎖上瓶蓋。
- 將各組樣品瓶分散擺放在承載轉盤上。
- 設定消化加熱程式如下表二，於主機上按“Start”，開始加熱消化。
- 消化結束待樣品冷卻至室溫，以去離子水定量至 50mL 以備分析。
| Stage | Temp (°C) | *Ramp (mm:ss) | Hold (mm:ss) | *Power (W) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 180 | 15:00 | 15:00 | 600 |
* 升溫時間與功率輸出因樣品數量而異
常壓式低溫微波消化的操作步驟
- 頭髮樣品前處理
- 精稱 0.20 克頭髮於拋棄式離心管中，並加入3 mL HNO3(65%，Ultra pure grade)。
- 輕輕搖晃混合，等待約15分鐘後再使用鎖上瓶蓋。
- 將離心管平均分散擺放在承載轉盤上。
- 設定消化加熱程式如下表三，於主機上按“Start”，開始加熱消化。
- 消化結束待樣品冷卻至室溫，以去離子水定量至 50mL 以備分析。
| Stage | Temp (°C) | *Ramp (mm:ss) | Hold (mm:ss) | *Power (W) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 70 | 20:00 | 10:00 | 600 |
| 2 | 115 | 20:00 | 20:00 | 600 |
* 升溫時間與功率輸出因樣品數量而異
主流分析技術：ICP-MS
感應耦合電漿質譜儀（ICP-MS）是當前分析重金屬的主流技術，具有以下優勢：
- 超高靈敏度，適合進行 ppt 級的超痕量分析。
- 可以同時分析數十種金屬元素，提高分析效率。
- 能與樣品前處理技術搭配使用，進行複雜的元素形態分析。
實際應用案例
1. 臨床毒物
- 案例：對長期服用中藥的患者進行汞與砷的尿液分析
- 方法：結合微波消化與ICP-MS，追蹤體內重金屬
2. 食品暴露調查
- 案例：食用大型魚類後，血液中的汞濃度顯著上升
- 方法：分析血液樣品以微波消化與ICP-MS 分析
3. 公共衛生監測
- 案例：對工業區居民進行生物監測，檢測其毛髮與尿液中的砷與鎘濃度
- 方法：分析樣品，用於評估公共衛生政策
結論
通過這些技術與方法，我們能夠精確檢測體內的重金屬水平，為疾病預防與環境風險評估提供強有力的數據支持。
欲了解更多的儀器資訊與實驗細節，歡迎來電洽詢 02-2728-2767或 來信與我們聯繫
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參考文獻
- Determination of Total Mercury and Methylmercury in Human Hair by
GFAAS Using 2,3-Dimercaptopropane-1-sulfonate as a Complexing Agent ), Wen-Yi CHEN, Yu-Chun WANG, and Mao-Sung KUO, ANALYTICAL SCIENCES 4, 2002, VOL.18 - Preparation of Hair For Measurement of Elements by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) – Richard Puchyr, Dean Bass, Rob Gajewski, Mishelle Calvin, William Marquardt, Karen Urek, Mary Ellen Druyan, and David Quig. Biological Trace Element Research, Vol. 62, 1998.
