生物材料檢驗(yàn)（衛(wèi)生理化檢驗(yàn)課件）

生物材料檢驗(yàn)是研究人體體液、排泄物、分泌物、毛發(fā)、指甲以及組織臟器等生物材料中化學(xué)物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物，或由化學(xué)物質(zhì)引起人體產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)指標(biāo)變化的檢驗(yàn)方法。意義：評(píng)價(jià)人體接觸有毒有害物質(zhì)的水平及其對(duì)機(jī)體造成的危害程度，為職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供重要的參考依據(jù)為制定相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、正常參考值范圍和生物接觸限值等提供科學(xué)依據(jù)。一、化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)的吸收、代謝生物標(biāo)志物是指可以標(biāo)記系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)或功能的改變或可能發(fā)生的改變的生化指標(biāo)，具有非常廣泛的用途。生物標(biāo)志物可用于疾病診斷、判斷疾病分期或者用來(lái)評(píng)價(jià)新藥或新療法在目標(biāo)人群中的安全性及有效性。分類接觸（暴露）生物標(biāo)志物效應(yīng)生物標(biāo)志物敏感性生物標(biāo)志物。一、化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)的吸收、代謝生物接觸限值指勞動(dòng)者在職業(yè)活動(dòng)過(guò)程中長(zhǎng)期反復(fù)接觸，對(duì)絕大多數(shù)接觸者的健康不引起有害作用的容許接觸水平正常參考范圍是指無(wú)職業(yè)有害因素接觸史和無(wú)明顯肝、腎及血液系統(tǒng)疾病的“健康人”的生物樣品中某種成分的含量或生化指標(biāo)值，通過(guò)對(duì)某地區(qū)的“健康人”的生物材料抽樣測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析而得。一、化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)的吸收、代謝（一）吸收污染物從機(jī)體的接觸部位透過(guò)生物膜進(jìn)入血液的過(guò)程。吸收的主要部位是呼吸道、消化道和皮膚。（三）排泄指機(jī)體在新陳代謝過(guò)程中，把所產(chǎn)生的不能再利用的(尿素、尿酸、二氧化碳、氨等)、過(guò)剩的(水和無(wú)機(jī)鹽類)以及進(jìn)入人體的各種異物排出體外的過(guò)程。一、化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)的吸收、代謝（二）分布化學(xué)物質(zhì)原形化學(xué)物質(zhì)的代謝產(chǎn)物生物效應(yīng)指標(biāo)有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后會(huì)引起相應(yīng)的生化、生理指標(biāo)及其他功能和結(jié)構(gòu)的改變，可以選擇適當(dāng)?shù)纳镄?yīng)指標(biāo)作為接觸有害物質(zhì)的檢測(cè)指標(biāo)。二、生物材料檢驗(yàn)指標(biāo)分類

（一）血液

血液標(biāo)本通常采集的是靜脈血或末梢血，容器一般用聚四氟乙烯、聚乙烯或硬質(zhì)具塞玻璃管。采集量至少是0.1ml，當(dāng)樣品量要求大于0.5ml時(shí)，應(yīng)取靜脈血。血液樣品若不能及時(shí)檢測(cè)，應(yīng)于-20℃長(zhǎng)期冷凍干燥保存，4℃冰箱冷藏短期保存。樣品的采集、保存和預(yù)處理（二）尿液

尿樣標(biāo)本通常收集在透明、不滲透、不與尿液發(fā)生反應(yīng)的樣品容器中，如硬質(zhì)玻璃瓶、聚乙烯瓶、聚四氟乙烯瓶等。檢測(cè)有機(jī)化合物的尿樣應(yīng)收集在玻璃或鋁合金容器中，尿樣采集應(yīng)大于50ml。樣品的采集、保存和預(yù)處理（二）尿液

為減少飲食和尿量等影響，使隨機(jī)尿與24小時(shí)尿的結(jié)果有可比性，應(yīng)取部分尿樣盡快測(cè)定尿比重或肌酐含量，以便對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。C校正為經(jīng)校正后尿液中待測(cè)成分的濃度(mg/L)；C為測(cè)得尿液中待測(cè)成分的濃度(mg/L)；d為實(shí)際測(cè)得的尿液比重；方法一、尿比重校正樣品的采集、保存和預(yù)處理（二）尿液

尿樣應(yīng)盡快分析，如不能立即分析，則應(yīng)儲(chǔ)存于4℃冰箱；如需長(zhǎng)期保存，則貯存于-20℃冰箱。當(dāng)檢驗(yàn)金屬元素含量的尿樣時(shí)，可加0.5%~1%硝酸酸化需要抑制細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)，可加入5~10mg/L的三氮化鈉，也可加入1%三氯甲烷方法二、肌酐校正樣品的采集、保存和預(yù)處理（三）呼出氣

混合呼出氣：盡力吸氣后用最大力量呼出氣至不能再呼出氣為止所呼出的全部氣體。終末呼出氣：先盡力吸氣，在平和呼出氣后，再盡力呼出氣至不能呼出氣為止的最后一段呼出氣樣品的采集、保存和預(yù)處理采集呼出氣常用的有玻璃管或塑料袋等。采集呼出氣時(shí)，應(yīng)記錄采樣點(diǎn)的氣溫和氣壓，以便將采集的呼出氣體積換算成20℃和101.3kPa時(shí)的采樣體積。（四）頭發(fā)

樣品的采集、保存和預(yù)處理采集發(fā)樣要盡量避免年齡、性別、染發(fā)、生理狀態(tài)和疾病等各種因素的影響。在同一時(shí)期內(nèi)，采得的發(fā)樣只能代表該時(shí)期機(jī)體的代謝情況。通常采集的是枕部發(fā)根處頭發(fā)，用不銹鋼剪刀剪下距頭皮約2.5cm的發(fā)段1~2g。采樣前兩個(gè)月內(nèi)禁止染發(fā)和使用含有待測(cè)化學(xué)物質(zhì)的洗發(fā)護(hù)發(fā)品。樣品的采集、保存和預(yù)處理（二）預(yù)處理當(dāng)做無(wú)機(jī)元素分析的樣品預(yù)處理時(shí)，可選用稀釋法、酸提取法、干灰化法、濕消解法和微波消解法等當(dāng)做有機(jī)物分析的樣品預(yù)處理時(shí)，可選用頂空法、水蒸氣蒸餾法、溶劑萃取法、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、頭發(fā)和呼出氣。

選用的生物材料中被測(cè)物的濃度與環(huán)境接觸水平或與健康效應(yīng)有劑量相關(guān)關(guān)系樣品和待測(cè)成分(指標(biāo))足夠穩(wěn)定以便于運(yùn)輸和保存采集生物樣品對(duì)人體無(wú)損害，能為受檢者所接受。

一、樣品的種類

選擇生物材料樣品時(shí)，一般需滿足：被測(cè)物濃度與環(huán)境基礎(chǔ)水平或健康效應(yīng)有劑量關(guān)系；樣品和待測(cè)成分應(yīng)足夠穩(wěn)定，便于運(yùn)輸、保存和測(cè)定；采樣方便、對(duì)人體無(wú)損害、能為受檢者所接受。血液、尿液、頭發(fā)是最常用的生物材料檢驗(yàn)樣品

一、樣品的種類種類適用范圍優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)血液機(jī)體近期的接觸水平是最為理想的生物材料檢驗(yàn)樣品提高分析成本，增加解釋檢驗(yàn)結(jié)果的難度，且采集血液樣品是損傷性的，收集也不太方便尿液水溶性化學(xué)物質(zhì)、金屬等的檢測(cè)項(xiàng)目可反映機(jī)體接觸化學(xué)物質(zhì)的程度和體內(nèi)的平衡狀況含量會(huì)受到水分?jǐn)z入量和其他與膳食相關(guān)因素的影響，活動(dòng)強(qiáng)度以及代謝特征等也會(huì)影響其檢測(cè)結(jié)果。呼出氣在血液中溶解度低的揮發(fā)性有機(jī)溶劑和在呼出氣中以原形排泄的化學(xué)物質(zhì)的生物監(jiān)測(cè)采樣便捷，干擾物少，為受試者所接受待測(cè)組分含量較低時(shí)，需要濃縮，或者需要更為靈敏的分析方法頭發(fā)某些金屬元素的檢驗(yàn)于采集、保存和運(yùn)輸?shù)谋憬菪?，穩(wěn)定性好表面易受污染，測(cè)定結(jié)果與接觸量的關(guān)系難以確定

血液全血：紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等有形成分（約為45%）和血漿（約為55%）組成血漿：加抗凝劑后分離出的上層淡黃色透明液體血清：不加抗凝劑分離出的上層淡黃色清液（不含纖維蛋白原）

優(yōu)點(diǎn)：待測(cè)成分含量較高且較穩(wěn)定，取樣污染機(jī)會(huì)小缺點(diǎn)：因血樣的復(fù)雜性，一般需提取或分離；血液樣品的收集不方便；采集血樣有傳播疾病的可能性。

尿樣可分為晨尿、隨機(jī)尿、計(jì)時(shí)尿和特殊尿樣品

尿液班前：進(jìn)入工作崗位前1小時(shí)班中：開始工作后2小時(shí)至下班前1小時(shí)班末：下班前1小時(shí)之內(nèi)班后：下班后1小時(shí)之內(nèi)缺點(diǎn)：因尿樣比重變化而引起測(cè)定結(jié)果偏差需用尿比重或尿肌酐校正?？筛鶕?jù)檢驗(yàn)要求，選擇班前、班中、班后或晨尿。頭發(fā)頭發(fā)代謝緩慢，金屬元素在毛囊與角質(zhì)蛋白的巰基、氨基結(jié)合進(jìn)入毛發(fā)。不同長(zhǎng)度毛發(fā)中的物質(zhì)含量可反映血液濃度的歷史記錄。優(yōu)點(diǎn)：采樣時(shí)受檢者無(wú)疼痛、無(wú)創(chuàng)傷，樣品易采集、貯存和運(yùn)輸，樣品穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)：表面易受空氣污染物的影響，染發(fā)和頭發(fā)護(hù)理時(shí)使用的化學(xué)品對(duì)頭發(fā)樣品帶來(lái)污染，因此采樣后需洗滌。呼出氣患肺氣腫者不能用呼出氣監(jiān)測(cè)檢測(cè)揮發(fā)性毒物原型時(shí)，呼出氣是常用樣品。呼出氣監(jiān)測(cè)僅限于揮發(fā)性物質(zhì)。呼出氣監(jiān)測(cè)的結(jié)果能反映采樣期間毒物的平均濃度。優(yōu)點(diǎn)：樣品收集方便，可連續(xù)采樣，樣中干擾較少。缺點(diǎn)：被測(cè)物含量較低；肺泡氣中水分、肺部“死腔”的環(huán)境空氣等使測(cè)定結(jié)果的可能不太準(zhǔn)確。

鉛是銀白色的金屬，鉛很容易氧化，在空氣中表面很快被一層暗灰色的氧化物所覆蓋。

鉛是柔軟且延展性強(qiáng)的弱金屬，有毒，也是重金屬。鉛的氧化態(tài)為+2、+3、+4。鉛的重要理化性質(zhì)鉛和汞的測(cè)定（一）概述汞是種密度大、室溫下為液態(tài)的過(guò)渡金屬，俗稱水銀，常溫下可揮發(fā)。氧化態(tài)+1、+2氯化亞汞（Hg2Cl2，甘汞）+1有毒，在日光下漸漸分解成氯化汞和汞。汞的重要理化性質(zhì)鉛和汞的測(cè)定（一）概述（一）概述元素存在的部位排泄方式生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)或生物標(biāo)志物鉛約有95%的鉛沉積于骨骼系統(tǒng)，僅5%左右的鉛存留于肝、腎、腦、心、脾、基底核、皮質(zhì)灰白質(zhì)等器官和血液中主要通過(guò)尿液排出，部分經(jīng)糞便、乳汁、膽汁、月經(jīng)、汗液、唾液、頭發(fā)、指甲等排出生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)：血鉛和尿鉛生物標(biāo)志物：血液中的δ-氨基乙酰丙酸脫水酶活性水平、游離原卟啉和鋅原卟啉水平、尿中δ-氨基乙酰丙酸和糞卟啉原排出量汞主要蓄積在腎臟，其次是肝、腎和腦等組織金屬汞和無(wú)機(jī)汞主要由糞便和尿液排出，約90％有機(jī)汞通過(guò)腸道由糞便排出，10％經(jīng)尿液排出。接觸金屬汞和無(wú)機(jī)汞化合物的生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)：尿汞和血汞接觸有機(jī)汞的生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)：血汞和發(fā)汞2.代謝和生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)

鉛和汞的測(cè)定血樣鉛應(yīng)采集靜脈血置于枸櫞酸鈉抗凝劑真空管中并混勻。汞一般于清晨空腹采集靜脈血，置于已裝有肝素的具塞試管中，混勻。（一）概述

3.樣品采集及保存鉛和汞的測(cè)定尿樣尿樣一般收集晨尿或全日尿，保存在干凈干燥的聚乙烯塑料瓶中，盡快測(cè)量尿比重或肌酐，然后按1%的比例加入硝酸，混勻，于4℃冰箱可保存2周。測(cè)定汞含量時(shí)，需采集接觸6個(gè)月后工作班末尿樣，并加入一定量氫氧化鈉或少量鹽酸，不能加入防腐劑，避免生成沉淀而使汞損失。（二）測(cè)定意義鉛鉛毒主要抑制細(xì)胞內(nèi)含巰基的酶，而使人體的生化和生理功能發(fā)生障礙，以神經(jīng)系統(tǒng)腎臟造血系統(tǒng)和血管等方面的改變更為顯著汞與生物體內(nèi)的巰基、羥基、氨基等結(jié)合，從而破壞細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng)和蛋白質(zhì)的巰基，引起急性中毒和慢性中毒，主要損害神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟，對(duì)口、粘膜和牙齒有不良影響。鉛和汞的測(cè)定（二）測(cè)定原理石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)鉛

樣品注入石墨爐原子化器中進(jìn)行原子化，產(chǎn)生的基態(tài)鉛原子蒸氣吸收由鉛空心陰極燈輻射出的特征譜線，在一定條件下，其吸光度值與溶液中被測(cè)元素的濃度成正比，據(jù)此定量。鉛和汞的測(cè)定（二）、測(cè)定原理原子熒光法測(cè)定尿汞

尿樣經(jīng)酸加熱消解處理后，各種形式的汞轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，在酸性條件下，汞被還原成基態(tài)汞原子蒸氣，由載氣（氬氣）帶入電加熱石英原子化器中分解為基態(tài)原子，在汞的高性能空心陰極燈發(fā)射譜線照射下，基態(tài)原子被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，返回基態(tài)時(shí)發(fā)出原子熒光。在一定條件下，其熒光強(qiáng)度與溶液中汞的含量成正比，標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。鉛和汞的測(cè)定延時(shí)符銅的重要理化性質(zhì)一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定在含CO2潮濕空氣中可形成銅綠；在空氣中加熱時(shí)表面形成黑色氧化銅；氧不足時(shí)生成氧化亞銅；銅的主要氧化態(tài)為+1和+2。（一）概述鐵的重要理化性質(zhì)在潮濕空氣中易被腐蝕，若含有酸性氣體或鹵素蒸氣時(shí)，腐蝕更快。可從溶液中將金、鉑、銀、汞、鉍、錫、鎳或銅等離子還原成單質(zhì)。常見(jiàn)價(jià)態(tài)為+2和+3。一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（一）概述鋅的重要理化性質(zhì)是兩性金屬元素；能與銅等多種金屬形成合金；鋅在加熱條件下可與絕大多數(shù)非金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鋅與含CO2的潮濕空氣接觸，可生成堿式碳酸鹽[ZnCO3.2Zn(OH)2]。一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（一）概述鈣的重要理化性質(zhì)是銀白色的輕金屬，質(zhì)軟化學(xué)性質(zhì)活潑，能與水、酸反應(yīng)，有氫氣產(chǎn)生，跟碳在高溫下反應(yīng)生成碳化鈣?？諝庠谄浔砻鏁?huì)形成一層氧化物和氮化物薄膜，以防止繼續(xù)受到腐蝕。加熱時(shí)，幾乎能還原所有的金屬氧化物（一）概述

在潮濕空氣中由于表面被氧化，但在干燥空氣中穩(wěn)定。能與大多數(shù)非金屬和酸反應(yīng)。鎂粉很容易燃燒并放出強(qiáng)烈的白光。鎂的重要理化性質(zhì)一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（一）概述一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（一）概述元素存在的部位排泄方式銅于肌肉、骨骼和肝，少量分布于血液中，其中93%以銅藍(lán)蛋白的形式存在80%通過(guò)膽汁排出，其余經(jīng)汗液和尿液排出鐵肝、脾含量最高主要經(jīng)膽汁、糞便、尿液排出體外，也可經(jīng)皮膚、汗液和毛發(fā)排出鋅骨骼、肌肉、血和發(fā)，大部分結(jié)合在血清蛋白中糞便、尿液、汗、乳汁和毛發(fā)鈣骨骼和牙齒主要經(jīng)尿排出鎂60%~65%存在于骨和牙齒中，30%分布于軟組織中主要經(jīng)尿排出，部分可由汗排出2.代謝和生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)

銅鐵鋅鈣鎂測(cè)定的樣品主要是血液（血清），頭發(fā)，偶爾采用骨、組織和體液等。血樣置冰箱4℃保存，-20℃冰箱可長(zhǎng)期存放。注意：1.采集頭發(fā)要注意季節(jié)性，盡量避免年齡、性別、染發(fā)、病理狀態(tài)和疾病等各種因素的影響。2.銅在肝臟和毛發(fā)中分布不均勻。一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（一）概述

3.樣品采集及保存一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（二）測(cè)定意義元素缺乏引起的病癥過(guò)量引起的病癥銅低蛋白貧血癥，還可能導(dǎo)致類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肝硬化、冠心病等導(dǎo)致消化系統(tǒng)產(chǎn)生多種癥狀鐵缺鐵性貧血會(huì)損傷肝臟、腦下垂體、腎臟及甲狀腺的機(jī)能鋅發(fā)育中的兒童缺鋅時(shí)會(huì)引起厭食癥、侏儒癥急慢性中毒鈣骨質(zhì)疏松癥，還可引發(fā)高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病等導(dǎo)致骨質(zhì)硬化、白內(nèi)障、腎結(jié)石、膽結(jié)石等鎂易引發(fā)血管硬化，心肌損害出現(xiàn)口干、燥熱、困倦、神經(jīng)肌肉反應(yīng)性降低或深部腱反應(yīng)消失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)心房纖顫或呼吸衰竭，甚至死亡。

原理經(jīng)處理后的血清樣品溶液噴入空氣-乙炔焰中，被測(cè)元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)原子蒸汽，基態(tài)原子蒸汽吸收由該元素空心陰極燈輻射出的特征譜線產(chǎn)生分析信號(hào)，與標(biāo)準(zhǔn)比較定量。一、銅、鐵、鋅、鈣和鎂的測(cè)定（二）測(cè)定延時(shí)符（一）概述1.理化性質(zhì)一、碘碘是一種鹵族元素，單質(zhì)碘呈紫黑色晶體，易升華，有毒性和腐蝕性。碘單質(zhì)遇淀粉會(huì)變藍(lán)紫色。碘是人體的必需微量元素之一70%～80%存在于甲狀腺，是維持人體甲狀腺正常功能所必需的元素。主要經(jīng)腎臟排泄，約有80％尿碘經(jīng)尿