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1、生物材料检验第1章 绪论1、 生物材料（biological material）：人体体液（如血液）、分泌物（唾液、乳汁、汗液）、排泄物（如呼出气、尿液）、毛发、指甲以及组织（脂肪组织）等的总称。2、 生物材料检验（Analysis of biological materials）：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的科学。3、 生物监测（biological monitoring）系统收集人体生物材料样品，定期检测其中毒物或其代谢产物的含量或由它们所引起的效应水平，以评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。4、 环境监测（environm
2、ental monitoring）：强调空气、水等外环境中有害物质的含量水平，评价的是毒物的外剂量水平。5、 生物标志物（biomarker）一般指生物系统接触外源性物质后出现的一种改变，主要是化学物质在生物体内形成的代谢产物，以及可测定的生化、生理、免疫、细胞或分子的变化，主要用于接触评价、健康危害评价以及临床诊断等。 可分为接触性生物标志物、效应性生物标志物和敏感性生物标志物。生物标志物的分类接触性生物标志物: 测定组织、体液或排泄物中吸收的化学物、其代谢产物或内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于接触外源性化学物的信息。效应性生物标志物: 同健康危害或疾病有关的可测定
3、性的生化、生理、行为以及其它生物学变化。如接触苯出现再生障碍性贫血时各项血液学检查指标，中毒性肝病和肾病患者各项肝肾功能检查指标等。敏感性生物标志物: 关于个体对外源性化学物的生物易感性的指标。指机体先天固有或后天获得的对外界有害因素所引起的有害效应的反应能力。敏感性的生物标志物可用于筛检易感人群，保护高危人群。6、生物接触限值（biological exposure limit, BEL）： 对生物材料中有害物质或其代谢产物规定的最高容许浓度，或某些效应指标改变所容许的浓度范围，相当于健康工人吸入或接触车间空气最高容许浓度的毒物时，生物材料中被测物的含量水平。 美国称生物接触指数(BEI)，
4、德国称生物学耐受量(BAT)。7、正常参考值（normal reference range）无明显肝、肾及血液系统疾病和无职业有害因素接触史的“健康正常人”的生物材料样品中某种成分的含量或生化指标值。8、混合呼出气（mixed expired gas）：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（end expired gas）：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。接触毒物时混合呼出气中毒物浓度高于终末呼出气，停止接触毒物后则相反9、 检验指标选择基本要求1. 特异性好：如果特异性不好，可考虑选用两个或两个以上指标进行检验。如
5、氯乙烯，检测血、尿、呼出气中的氯乙烯，也可检测其代谢产物尿中亚硫基二乙酸。2.具有良好的剂量-效应关系 ：内剂量与外接触量，内剂量与生物学效应。如铅，ZPP、ALAD、ALA与血铅有良好的剂量关系，血铅与环境中的铅有良好的剂量反应关系。3.稳定性好：在一定时间内可以稳定不变化4.有准确可靠的检验方法10、生物材料检验指标的分类1.化学物质原形 ：检测方法的特异性分：特异性指标，铅、汞； 非特异性指标，苯、甲苯2.化学物质代谢产物 如BaP、二甲苯（马尿酸）、氯乙烯（硫代二乙酸）3. 生物效应指标：根据化学物质进入机体后，在体内的某些生化、生理行为或其他方面的改变选择适当的效应指标。 如铅、有机
6、磷、致癌物与靶分子的结合产物、降解产物。11、 生物接触限值（BEL): 指职业接触毒物后，未产生有害效应时，机体内存在的毒物和毒物代谢的最高容许含量，或由它们所致的无害性效应指标的最高容许水平。12、 基准剂量（benchmark dose, BMD）：根据有毒物质的某种接触剂量可引发某种不良健康效应的反应率发生预期变化（增高范围通常为1%10%）而推算出的一种剂量。13、生物材料检验指标的选择原则：特异性好；具有良好的剂量-效应关系；稳定性好；有准确可靠的检测方法3.生物材料检验指标的分类生物材料检验指标主要有以下三个方面：(1) 生物材料中化学物质原形的检验：(2)生物材料中化学物质代谢
7、产物的检验：(3)生物效应指标的检验：14.生物样品的选择原则(1) 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；(2)样品和待测成分(指标)足够稳定以便于运输和保存；(3)采集生物样品对人体无损害，能为受检者所接受。目前用得最多的生物材料是尿液，其次是血液和呼出气。1 尿液：采集方便、无损伤、易被受检者接受，能采集较大量的样品。2 血液：特别是静脉血，是最为理想的生物材料检验样品。3 头发：样品稳定性好，易保存4 呼出气：可连续采样，样品中干扰物质少。16、 尿液 尿样可分为全日尿（24小时尿）、晨尿、随机尿和定时尿，如班前尿、班中尿、班末尿、班后尿等。 随机尿样：
8、收取方便，但由于尿中待测物浓度波动较大，分析结果往往不能反映实际情况 24小时尿样：能较好地反映及其代谢产物的排泄量和机体的内剂量，所得结果不受某些成分排出无规律的影响，也不受饮水和排汗的影响，但收集24小时尿样较麻烦，在夏天尿样易腐败； 晨尿：收集受检者早晨起床后的第一次尿样进行分析，对多数测定能反映实际情况，收集方便，应用最多 晨尿、随机尿和定时尿收集比较容易，但因尿样比重变化而引起测定结果偏差较大，故需用尿比重或尿肌酐法校正被测物的浓度。 对作业工人进行生物监测时，可根据化学物质的生物半减期、检验要求和生物标志物的特点，选择班前、班中、班后尿或晨尿。 班前：进入工作岗位前一小时；班中：开
9、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。尿样测定结果的两种校正方法；校正方法有比重校正法和肌酐校正法两种。(1) 比重校正法：将尿中被测物浓度校正为标准比重(我国规定尿样的标准比重为1.020)下的浓度，校正公式为：C校=C（1.020-1.000）（d-1.000）=CK式中C校-经校正后尿中待测成分的浓度(mg/L)；C-测得的尿中待测成分的浓(mg/L)；1.020-为我国采用的尿的标准比重；d-实际测得的尿样比重；K-校正尿比1.020的系数。(2)肌酐校正法：在一般情况下饮食、饮水量和利尿剂对肌酐的排出率没有太大影响，健康人一天排尿所排出的肌酐量
10、变化很小，一般在1.8g左右。因此，可用经尿液排出1g肌酐所相应的待测成分的量来表示尿中待测物的浓度,或经尿液排出1.8g肌酐所相应的待测成分的量来代表全天尿中待测成分的含量。校正公式为：尿中待测成分浓度（mgg肌酐）=实测浓度（mg/L）肌酐浓度(g/L)尿中待测成分浓度（mgd）=实测浓度（mg/L）肌酐浓度(g/L)1.8g/d例：取混匀尿样25ml经硝酸-高氯酸消化后，用10ml双硫腙三氯甲烷液萃取，测得萃取液中铅浓度为0.30mg/ml，同时测得该尿样的肌酐浓度为1.5g/L，试计算该尿样的铅含量(以mg/g肌酐和mg/d表示)。17、 呼出气的采样方式： 塑料袋：可收集混合气体和末
11、端气。注射器操作简单，但不便保存，且只适合于高含量样品的收集。 玻璃管：主要采集末端气。 采集呼出气，应先深吸一口清洁空气，屏气约10秒后呼出，用密闭性良好的采气管收集混合气或末端呼出气。并记录采样点的气温和气压。18、无机物分析的样品处理基本要求：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1、稀释法.：（名解） 有的样品可不经过复杂的预处理过程，可用水、稀酸溶液、含表面活性剂（如TntonX100）或有机溶剂的水溶液简单稀释后进行。 例如：血清样品可用6%正丁醇水溶液或1%硝酸水溶液稀释10倍后用火焰原子
12、吸收法测定其中的铜铁锌等；血中的镍等金属也可用0.01%TntonX100水溶液或稀硝酸溶液稀释后测定。 如果基体效应对测定影响大，也可用基体改进剂的溶液稀释后测定。2、 酸提取法 用硝酸、盐酸、三氯乙酸等酸溶液直接从样品中提取待测成分，不需完全破坏有机物，只需将待测成分定量转移到溶液中，故所用实际量少，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。 例如：用1%的盐酸浸提粪便中的锌；三氯乙酸溶液不仅可以沉淀血清蛋白还可以从中提取铁等多种金属元素。 1）.硝酸提取，测定血铅.6mol/L硝酸离心取上清液。标准物质被测成分的含量是已知的2，盐酸提取3，三氯乙酸（固体）。
13、铁（有效）提取+2价铁3、消解法（名解） 绝大多数生物材料检验样品都是以有机物为基体的，元素存在于有机物质内部，不仅不能对元素进行测定，有机物还可能对测定产生干扰，最有效的方法就是将有机物彻底分解破坏，将生物材料样品转化为无机物，即消解法。可分为干灰化和湿消化两类。 干灰化：是在供给能量的前提下，直接利用氧以氧化分解样品中有机物的方法。高温炉干灰化法最常用，一般步骤：干燥、碳化、灰化和溶解灰分。（名解） 干灰化法操作简便，加入试剂少，空白值低，特别适用于大批样品的处理。但干灰化法使用的温度高，待测成分易挥发损失，同时待测成分被坩埚材料吸留，难于溶出，使回收率降低。为了帮助灰化，降低待测成分的挥
14、发和吸留损失，可加入适当的助灰化剂，如硝酸、硫酸、硝酸镁和氧化镁、氢氧化钾等。 湿法消化又称湿消解法，是利用氧化性酸和氧化剂对有机物进行分解破坏的一种方法。常用的氧化性酸和氧化剂有H2SO4、HNO3、HClO4、H2O2。（名解）4、微波消解法利用微波作为加热源进行消解。仍属于湿法消化。5、酶分解法利用酶分解蛋白质而进行样品处理的方法称为酶分解法。19、 有机物分析样品的预处理（一）顶空法：是用于气象色谱分析的样品预处理技术，有静态和动态顶空之分，但静态顶空法使用最多。即将样品置于一密闭系统中，在一定温度下恒温一定时间后，抽取样品上层气相进样进行气相色谱分析。动态顶空法：将少量样品置于一个密
15、闭的容器中，适当加热后并向液体连续吹入氮气，将易挥发的成分吹入另一个浓缩富集管中，然后热解吸后进样色谱分析。（二）水蒸气蒸馏法： 适用于分离纯化挥发性化合物（三）溶剂萃取法是利用待测组分与样品的干扰杂志在互不相溶的两种溶剂中的分配系数不同而达到分离。（4） 固相萃取法将样品溶液导入预先经活化过的固相萃取柱，待测组分通过吸附、分配或离子交换等呗固相萃取柱保留，而其他杂质组分不被保留，残存在柱上的杂质组分用适宜溶剂冲洗掉。（5） 固相微萃取法（6） 液相微萃取法（7） 其他提取方法20、 铅的代谢过程、生物标志物铅 理化性质：铅（Pb）灰蓝色或银灰色的软金属，四乙基铅曾作为汽油防爆剂，是大气铅污染的主要来源之一。 代谢和生物监测指标1) 铅及其化合物可通过呼吸道、消化道吸收，少数化合物可通过皮肤吸收。2) 吸收的铅很快进入血液并分布到各个软组织，以肝、肾、肺的浓度最高，以后又重新分布，主要进入矿化组织，如骨骼和牙齿。血铅浓度常代表近期
