ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Liên NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ DẠNG ASEN TRONG MẪU HUYẾT THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP GHÉP NỐI HPLC-ICP/MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Liên NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ DẠNG ASEN TRONG MẪU HUYẾT THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP GHÉP NỐI HPLC-ICP/MS Ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Tạ Thị Thảo Hà Nội – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu hướng dẫn PGS TS Tạ Thị Thảo Các số liệu, kết luận văn hồn tồn trung thực, chưa cơng bố tạp chí đến thời điểm ngồi cơng trình tác giả Hà Nội, ngày 17 tháng 01 năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Liên Xác nhận Xác nhận giáo viên hướng dẫn Chủ tịch HĐ chấm luận văn Tạ Thị Thảo PGS.TS Nguyễn Văn Ri LỜI CẢM ƠN Luận văn hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ cấp ĐHQG Hà Nội đề tài mã số: QG 17 17 Bản luận văn thực hoàn thành trường ĐH Khoa học tự nhiên Hà Nội với hướng dẫn PGS.TS Tạ Thị Thảo Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo định hướng nghiên cứu, hướng dẫn, góp ý, cung cấp tài liệu giúp em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến TS Chu Đình Bính Ths-NCS Nguyễn Mạnh Hà thầy, mơn Hóa Phân tích - Khoa Hóa Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến quý báu để em hoàn thiện luận văn Em xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Phòng Sau đại học, Phòng, Ban chức tạo điều kiện tốt để em học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân anh, chị, em, bạn bè, đặc biệt thành viên lớp K26 chun ngành Hóa Phân tích ln bên em, động viên giúp em học tập q trình hồn thành luận văn Do thời gian thực đề tài có hạn, thân thiếu kinh nghiệm thực tiễn kiến thức chuyên môn sâu nên nội dung không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô, bạn để luận văn hồn thiện có ích cho thực tiễn nghiên cứu sau Em xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả Nguyễn Thị Liên MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 CHƯƠNG I – TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quang Asen 1.1.1 Trạng thái nguồn gốc Asen tự nhiên 1.1.2 Asen hệ sinh thái 1.1.3 Dạng Asen chuyển hóa dạng Asen 1.1.4 Độc tính chế gây độc Asen 10 1.2 Các phương pháp phân tích Asen 15 1.2.1 Phương pháp điện di mao quản (CE) 16 1.2.2 Phương pháp điện hóa 18 1.2.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-AES) 18 1.2.4 Phương pháp khối phổ nguyên tử nguồn ion hóa cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS) 19 1.2.5 Phương pháp Sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với hệ Hydrua quang phổ huỳnh quang nguyên tử (HPLC – UV – HG – AFS) 19 1.2.6 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với hệ quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hydrua hóa (HPLC-HG-AAS) 20 1.2.7 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với cảm ứng cao tần quang phổ phát xạ nguyên tử (HPLC – ICP – AES) 22 1.2.8 Sắc ký lỏng hiệu cao kết hợp quang phổ cảm ứng cao tần Plasma HPLC – ICP/MS 23 CHƯƠNG II - THỰC NGHIỆM .31 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 31 2.1.1 Hóa chất 31 2.1.2 Chuẩn bị hóa chất dung dịch chuẩn 31 2.1.3 Dụng cụ 33 2.1.4 Thiết bị thí nghiệm 34 2.2 Điều kiện phân tích 75As hệ ICP/MS 34 2.3 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu phân tích 36 2.3.1 Lấy mẫu tiền xử lý mẫu 36 2.3.2 Bảo quản mẫu .36 2.4 Xử lý mẫu 37 2.5 Phương pháp phân tích HPLC – ICP/MS 38 2.5.1 Nguyên tắc 38 2.5.2 Phương pháp khảo sát điều kiện tối ưu 38 2.5.3 Đánh giá phương pháp phân tích 39 2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 41 CHƯƠNG III – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện hệ thống HPLC 42 3.1.1 Lựa chọn cột tách 42 3.1.2 Khảo sát thời gian lưu dạng Asentrên cột tách 42 3.1.3 Khảo sát lựa chọn pha động 44 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng Ion cản trở đến trình phân tích dạng Asen 50 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Ion Cl- 50 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng kim loại Ca, Mg, Fe .52 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng cacbon pha động tới cường độ tín hiệu Asen 54 3.3 Tối ưu hóa q trình xử lý mẫu huyết 58 3.4 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích dạng 61 3.4.1 Xây dựng đường chuẩn xác định dạng Asen .61 3.4.2 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng độ lặp lại 65 3.4.3 Độ thu hồi .66 3.4.4 Độ lặp lại .67 3.5 Ứng dụng phân tích mẫu thực tế 67 KẾT LUẬN .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hóa dạng Asen mơi trường tự nhiên Hình 1.2 Sơ đồ chuyển hóa dạng Asen thể người Hình 1.3 Sự nhiễm độc tích tụ Asen thể người động vật Hình 1.4 Quá trình nhiễm độc Asen can thiệp vào q trình tổng hợp ATP Hình 1.5 Sự chuyển hóa Asen trình Trao đổi chất Hình 1.6 Cấu tạo hệ điện di mao quản CE Hình 1.7 Hệ ghép nối HPLC – UV – HG – AFS Hình 1.8 Sơ đồ ghép nối hệ HPLC – HG – AAS Hình 1.9 Sơ đồ ghép nối hệ HPLC – HG – ICP – AES Hình 1.10 Hệ thống HPLC – ICP/MS Hình 2.1 Thiết bị phân tích dạng Asen Hình 2.2 Quy trình xử lý mẫu huyết theo phương pháp Hình 2.3 Quy trình xử lý mẫu huyết theo phương pháp (lần 1) Hình 2.4 Quy trình xử lý mẫu huyết theo phương pháp (lần 2) Hình 3.1 Sắc đồ dạng As 50ppb xác định thời gian lưu Hình 3.2 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi loại pha động Hình 3.3 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi nồng độ MeOH Hình 3.4 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi pH pha động Hình 3.5 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi tốc độ dịng pha động Hình 3.6 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi phương pháp rửa giải Hình 3.7 Sắc đồ dạng As 50ppb thay đổi nồng độ clorua Hình 3.8 Sắc đồ tổng dạng As nồng độ 50ppb Hình 3.9 Sắc đồ dạng As 50ppb thêm khơng thêm EDTA Hình 3.10 Sắc đồ đường Hình 3.11 Sắc đồ As(V) 50ppb, bơm lặp lần/phút Hình 3.12 Sắc đồ đường nền, khơng gradient, pha động nước deion Hình 3.13 Sắc đồ As(V), khơng gradient, pha động nước deion Hình 3.14 Sắc đồ dạng Asen huyết theo phương pháp Hình 3.15 Sắc đồ dạng Asen huyết theo phương pháp Hình 3.16 Quy trình xử lý mẫu huyết tối ưu Hình 3.17 Sắc đồ dạng Asen nồng độ khác Hình 3.18 Đường hồi quy tuyến tính dạng Asen Hình 3.19 Sắc đồ dạng As huyết bệnh nhân mã 4387 4397 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loại cột sắc ký cho hệ HPLC-ICP/MS pha động tương ứng Bảng 2.1 Điều kiện phân tích thiết bị ICP/MS Bảng 3.1 Nồng độ As, Ca, Mg, Fe thêm vào mẫu chuẩn dạng As nồng độ 50ppb Bảng 3.2 Điều kiện phân tích thiết bị HPLC-ICP/MS Bảng 3.3 Phương trình đường chuẩn dạng Asen Bảng 3.4 Các đại lượng đặc trưng phép phân tích dạng Asen phương pháp HPLC-ICP/MS Bảng 3.5 Hiệu suất thu hồi mẫu huyết Bảng 3.6 Đánh giá độ lặp phương pháp Bảng 3.7 Nồng độ dạng Asen huyết bệnh nhân DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Số thứ tự Tên viết tắt AAS Quang phổ hấp thụ nguyên tử AES Quang phổ phát xạ nguyên tử As AsB Arsenobetaine AsIII Arsenite AsV Arsenate DMA Dimethylarsonic 13 EDTA Ethylendiaminetetraacetic acid HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao ICP-MS 10 LOD Giới hạn phát 11 LOQ Giới hạn định lư 12 MMA Monomethylarsonic acid 13 ppb Một phần tỷ 14 ppm Một phần triệu 14 RSD Độ lệch tương đối 15 TBHA Arsen Quang phổ nguồn plasma cao tần kết hợp khối phổ Tetrabutylammonium hydroxide 27 Jonathan Borak, H Dean Hosgood (2007), "Seafood arsenic: Implications for human risk assessment", Regulatory Toxicology and Pharmacology, 47, 204212 28 J F Ferguson et al (1972), “A review of the arsenic cycle in natural waters,” Water Res.,vol.6,no.11,1259-1274 29 J Feldmann et al (1995), “Occurrence of volatile metal and metalloid species in landfill and sewwage gases,” Int.J.Environ.Anal.Chem, vol.60, no.2-4, 339-359 30 J O Nriagu (Mar.1989), “A global assessment of natural sources of atmospheric trace metal”, Nature, vol.338, 47 31 J R Scudlark et al (1988), “The atmospheric deposotion of arsenic and association with acid precipitation,” Atmos Environ., vol.22, no.5, 937-943 32 Jorge Yanez, Vladimir Fierro, Hector Mansilla, Leonardo Figueroa, Lorena Cornejo and Ramon M Barnes (2005), “Arsenic speciation in human hair: a new perspective for epidemiological assessment in chronic arsenicism” 33 Jose Luis Gosmez-Arina, Daniel Sasnchez-rodas, Inmaculada Giráldez, Emilio Morales (1999), “A comparision between ICP-MS and AFS detection for arsenic speciation in environmental samples”, Talanta, Vol 51, 257 - 268 34 H Greschonig and K J Irgolic (1992), “Electrochemical methods for the determination of total arsenic and arsenic compounds”, Appl Organomet Chem., vol 6(7), 565–577 35 Peter Heitland Martin Blohm (May 2017), “Application of ICP-MS and HPLCICP–MS for diagnosis and therapy of a severe intoxication with hexavalent chromium and inorganic arsenic”, Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, Volume 41, 36-40 36 K S Squibb and B A Fowler (1983), “The toxicity of arsenic and aompounds” Arsen, vol.223 37 K Yamanaka, Y Yamano , Y Yoshimura , Y Shimoda , Y Endo and G Endo (2013), “Speciation analysis of arsenic compounds in the serum and urine of a patient with acute arsine poisoning”, EDP Sciences, E3S Web of Conferences 1, 39003 76 38 K Yamanaka, Y Yamano, Y Yoshimura, Y Shimoda, Y Endo and G Endo (2013), “Speciation analysis of arsenic compounds in the serum and urine of a patient with acute arsine poisoning”, JAPAN 39 Kanna Ito, Walter Goessler, Hakan Gurleyuk, Brain Wels, Christopher D Palmer, Mary Frances Verostek, Patrick J Parsons (2011), “An interlaboratory study of arsenic speciation analysis of whole blood” 40 Kanna Ito, Walter Goessler, Hakan Gurleyuk, Brian Wels, Christopher D Palmer, Mary Frances Verostek and Patrick J Parsons (2011), “An interlaboratory study of arsenic speciation analysis of whole blood”, J Anal At Spectrom, Vol 26, 1740–1745 41 Kazi Farzana Akter, Zuliang Chena, Lester Smith, David Davey, Ravi Naidu (2005), “Speciation of arsenic in ground water samples; A comparative study of CE-UV, HG-AAS and LC-ICP/MS”, Talanta, vol.68, 406-415 42 Le, X Chris, et al (2000), ‘‘ Speciation of key arsenic metabolic intermediates in human urine” Analtical chemistry, Vol 72(21), 5172-5177 43 Le, X Chris, et al (2000), ‘‘Determination of monomethylarsonous acid, a key arsenic methylation intermediate, in human urine” Enviromental Health Perspectives, Vol 108(11), 1015 44 Les Ebdon, Andrew Fisher, Norman B Roberts and Magdi Yaqoob (1999) “Determination of Organoarsenic Species in Blood Plasma by HPLC-ICP MS”, Appl Organometal chem Vol 13, 183 – 187 45 Lintschinger, J, et al (1998), “A new method for the analysis of arsenic species in urine by using HPLC-ICP/MS” Fresenius’ journal of analytical chemistry, Vol 362(3), 313-318 46 M Ando, T Roychowdhury, T Uchino, H Tokunaga (2002), “Survey of arsenic in food composites from an arsenic-affected area of West Bengal, India”, Food and Chemical Toxicology, Vol 40 (11), 1611–1621 47 Macholz R (1987), “DC Adriano: Trace Elements in the Terrestrial Environment 533 Seiten, 99 Abb., zahlr Tab Springer-Verlag, New York, 77 Berlin, Heidelberg, Tokyo 1986 Preis: 228, -DM” Molecular Nutrition & Food Research, Vol 31(3), 259 48 Mandal, Badal Kumar, Yasumitsu Ogra, and Kazuo T Suzuki (2001), “Indentification of dimethylarsinous and monomethylarsonous acids in human urine of the arsenic-affected ereas in West Bengal, India” Chemical research in toxicology,Vol 14(4), 371-378 49 Margaret E Farago (2009), Chemical Speciation & Bioavailability Vol 21 No.1 50 McCleskey, R Blaine, D Kirk Nordstrom, and Ann S Maest (2004), "Preservation of water samples for arsenic (III/V) determinations: an evaluation of the literature and new analytical results" Applied Geochemistry, Vol 19(7), 995-1009 51 Meharg, Andrew A and Md Mazibur Rahman (2003), “Arsenic contamination of Bangladesh paddy field soils: implications for rice contribution to arsenic consumption” Environmental Science & Technology, Vol 37(2), 229-234 52 Michael Berg, Tran Hong Con et al (July - 2001), “Arsenic contamination of ground water and drinking water in Viet Nam – Human Health theat”, Evironmental Science and techlogogy,9-15 53 N R Council (1999), Arsenic in drinking water National Academies Press 54 Pal, Arup, et al (2009), “Geographical variation in total and inorganic arsenic content of polished (white) rice” Environmental Science & Technology, Vol 43(5), 1612-1617 55 Rahman, M Azizur, et al (2008), ‘‘Arsenic accumulation in rice (Oryza sativa L.) : human exposure through food chain” Ecotoxicology and environmental safety, Vol 69(2), 317-324 56 Rahman, Mahfuzar and Olav Axelson (1995), “Diabetes mellitus and arsenic exposure: a second look at case-control data from a Swedish copper smelter” Occupational and environmental medicine, Vol 52(11), 773-774 78 57 S B Rasul, A K M Munir, Z A Hossain, A H Khan, M Alauddin and A Hussam (2002), “Electrochemiscal measurement and speciation of inorganic arsenic in ground water of Bangladesh”, Talanta, Vol.58, Issue 1, 16, 33-43 58 Segura M., Munoz J., Madrid Y., Camara C (2002), “Stability study of As(III), As(V), MMA and DMA by anion exchange chromatography and HG – AFS in wastewater samples”, Anal Bioanal Chem, 374, 513 – 519 59 Shirkhanloo, Hamid, Ahmad Rouhollahi, and Hassan Zavvar Mousavi (2011), “Ultra-trace arsenic determination in urine and whole blood sample by flow injection-hydride preconcentration generation and atomic speciation absorption based on spectrometry dispersive after liquid-liquid microextraction” Bulletin of the Korean Chemiscal Society, Vol 32(11), 39233927 60 Shizuko Hirata, Hideki Toshimitsu (2007), “Determination of arsenic species and arsenosugars in marine samples by HPLC-ICP/MS”, Applied Organometallic Chemistry, Vol 21(6), 447 - 454 61 Smedley P and Kinniburgh D (2002) “A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters”, Applied Geochemistry, 17(5), 517-568 62 Todor I Todorov, et al (2005), “ Arsenic speciation in urine and blood reference materials”, Microchimica Acta, 151, 263-268 63 V K Sharma and M Sohn (2009), “Aquatic arsenic: Toxycity, speciation, transformations and remediation,” Environmen Int., vol 35, no.4, 743 – 759 64 W R Cullen and K J Raimer (1989), “Rsennic speciation in the environment”, Chem, Rev, vol 89(4), 713-764 65 W R Penrose et al (1974) “Arseniv in the marine and aquatic environment: analysis, occrrence, and significance,”Crit Rev Environ Sci Techmol., vol.4, no.1-4, 465-482 66 Weast, Robert C, Melvin J Astle, and William H Beyer (1998), “CRC handbook of chemistry and physics” Vol 69, CRC press Boca Raton FL 67 Xinrong Zhang, Rita Cornelis, Jurgen De Kimpe, Louis Mees (1996), “Speciation of Toxicologically Important Arsenic Species in Human Serum by 79 Liquid Chromatography-Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry”, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, Vol 5, 1075-1079 68 Yen-Ching Chen, Chitra J Amarasiriwardena, Yu-Mei Hsueh, and David C Christiani (2002), Stability of Arsenic Species and Insoluble Arsenic in Human Urine, Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, Vol.11, 1427–1433 69 Zhilong Gong, Xiufen Lu, Mingsheng Ma, Corinna Watt, X Chris Le (2002), “Arsenic speciation analysis”, Talanta, Vol 58, p 77–96 70 Zoltan Mester, Janusz Pawliszyn (2000), “Speciation of dimethylarsinic acid and monomethylarsonic acid by solid-phase microextraction–gas chromatography– ion trap mass spectrometry”, Journal of Chromatography A, Vol 873, 129-135 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 ... phân tích dạng tồn asen mẫu sinh học (huyết thanh) với tiêu đề “NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ DẠNG ASEN TRONG MẪU HUYẾT THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP GHÉP NỐI HPLC- ICP/ MS? ?? Mục tiêu... Nguyễn Thị Liên NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ DẠNG ASEN TRONG MẪU HUYẾT THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP GHÉP NỐI HPLC- ICP/ MS Ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... tích dạng Asen gồm (AsB, As(III), DMA, MMA, As(V)) mẫu sinh học mà cụ thể mẫu huyết phương pháp ghép nối HPLC- ICP- MS Nội dung nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu Asen hệ ICP- MS,