CN103884771A

CN103884771A - 一种用于检测血液中丙泊酚麻醉剂的精准方法

Info

Publication number: CN103884771A
Application number: CN201210560492.0A
Authority: CN
Inventors: 王新; 李海洋; 鞠帮玉; 李杭; 渠团帅
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种快速、灵敏的检测血液中丙泊酚麻醉剂的方法，以离子迁移谱技术为基本检测技术，采用负离子模式，建立了离子迁移谱检测血液中丙泊酚麻醉剂的快速定性和定量分析方法。测量检测限可以达到1ng以下（0.1ppm以下浓度），定量分析浓度范围在0.5-20ppm之间，满足人体血液给药浓度分析范围。单个样品分析时间小于30S，无需任何前处理技术。本测量方法简便、快速、高效、可靠性好，可广泛用于临床给药深度分析，指导医生用药。

Description

一种用于检测血液中丙泊酚麻醉剂的精准方法

技术领域

本发明公开了一种用于血液中丙泊酚麻醉剂的精准检测方法，以离子迁移谱技术为基本检测技术，采用负离子模式，建立离子迁移谱快速检测血液中丙泊酚麻醉剂的定性和定量分析方法。本测量方法简便、快速、高效、可靠性好，可广泛用于医学临床给药浓度分析，指导医生临床用药。

背景技术

血液是流动在心脏和血管内的不透明红色液体，主要成分为血浆、血细胞。属于结缔组织，即生命系统中的结构层次。血液中含有各种营养成分，如无机盐、氧、以及细胞代谢产物、激素、酶和抗体等，有营养组织、调节器官活动和防御有害物质的作用。

多年来，科学家们一直在对麻醉药物的副作用进行研究，大多数还停留在动物实验和细胞培养阶段，在麻醉药物对人类健康的影响方面很难得出肯定的结论，但零零散散的实验结果表明麻醉药物确实对人类健康会产生不良影响，比如有的实验表明使用全身麻醉的病人麻醉用药过量容易得帕金森病等神经萎缩性疾病，将细胞培养的神经元暴露在氯仿等麻醉药中很短时间，就会引起蛋白质凝集等异常反应，而蛋白质凝集会增加神经萎缩性疾病的发生。还有的实验表明，麻醉药物会对免疫系统造成伤害，体内的麻醉药物能诱导白细胞中的程序性细胞凋亡。美国FDA发出一项最新警告称：使用麻醉剂药物过量将产生致命的副作用。这些产品所含有的药物如：利多卡因、丁卡因、苯佐卡因和丙胺卡因，有处方药，也有非处方药。病人将大量的麻醉药品涂抹到皮肤上，可能产生很高的血药浓度，导致心跳不规则、癫痫发作，以及昏迷，甚至死亡。病人打麻醉药过程中，如果用药过浅会很清醒，能感觉到手术带来的痛苦。而临床医学麻醉深度的判断仅仅依靠多年用药经验，人体差异带来的影响很难用药精准。因此，指导麻醉师临床用药量，检测麻醉深度已经成为迫不及待需要解决的问题。

离子迁移谱（Ion Mobility Spectrometry，IMS）技术20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与传统的质谱、色谱仪器相比，具有结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。离子迁移谱主要由离子化室、离子门、漂移区和检测器组成。样品气体在离子化室电离产生分子、离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区。在与逆流的中性漂移气体分子不断碰撞的过程中，由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子得到分离，先后到达收集极被检测。因此通过迁移时间就可确定分析目标物质的存在，而应用峰面积或峰高可确定相应物质的浓度。能够在大气环境中对微量物质进行检测，适于现场使用。目前我们研究的IMS已经广泛应用在化学战剂、毒品、爆炸物探测、环境监测、有毒气体监测、火灾监测、水污染监测和食品检测等领域。

发明内容

一种用于检测血液中丙泊酚麻醉剂的精准方法，以离子迁移谱技术为基本检测技术，采用负离子模式，将含有不同浓度麻醉剂的血液样品通过进样片，直接送入到离子迁移谱热解析进样器内进行热解析，由载气携带目标样品进入离子迁移管进行分析获得丙泊酚检测信号，并进行定性和定量分析。

所述离子迁移谱电离源为放射性⁶³Ni源，紫外光电离源和放电电离源。

所述离子迁移谱热解析进样器是适合固体或液体进样的步进电机进样器。进样器选择热解析温度范围为室温-180℃。

此仪器实验中使用的载气和漂气气源可以是空气、氮气、氧气、惰性气体中的一种或几种混合气源。气源供气方式可以是抽气泵或气体发生器自供气、气瓶供气或是其他外源气体。气源气体需要经过活化处理的硅胶、分子筛和活性炭过滤，除去水、有机物和灰尘。气源条件固定，可以保证离子迁移谱背景信号稳定。

进样片为四氟片、不锈钢片、石墨片、石英片、玻璃片、金属铁或铝片。进样片宽2.5-3.5cm、长7-10cm，厚度小于热解析进样器进样口高度（3mm）；取样处是以0.5-1.2cm为半径、深度为0.5-3mm的圆孔。此圆孔底部为粗糙的表面或是在圆孔处填充一次性网状结构小片（聚四氟乙烯或铁、铝金属材料），使血浆样品平铺于取样处表面，增大与载气接触面积，更有利于载气热吹扫。

含有丙泊酚的血液可以是无任何前处理的血液样品或是血浆样品。可以直接手动取样和进样，进样体积为1-50μL。也可以实现自动取样和进样分析。

离子迁移谱的工作站分析软件中手动设置“终端模式数据采集累加谱图数”和“终端下曲线数”，同时点击“累加谱图”功能；可以实现多张谱图连续采集、信号加和，提高检测灵敏度；

手动或自动设置锁定检测峰的迁移时间范围和线性标线方程的系数数据，可以实现定性和定量分析功能。自动生成标线方程实现自动测试。

定性分析试验：用微量进样器取1-50μL含丙泊酚麻醉剂的血液样品，在负离子模式下以离子迁移谱为检测仪器，载气携带样品热解析后挥发蒸汽进入离子迁移谱迁移管进行分析检测获得检测信号；根据迁移时间进行定性分析实验。如实验条件下，丙泊酚在负离子模式下获得检测信号，临床使用血药浓度范围内单体信号峰迁移时间约在8.3ms。

定量分析试验：取血液样品作溶剂，将丙泊酚注射液稀释（如将丙泊酚注射液稀释配制血药浓度依次为20ppm、15ppm、10ppm、7.5ppm、5ppm、2.5ppm、1ppm、0.5ppm）。用微量进样器取等体积（1-50μL）麻醉剂血液样品滴在进样片上取样处，直接送入到离子迁移谱热解析进样器内进行热解析，由载气携带样品进入离子迁移管进行分析获得麻醉剂检测信号。根据不同浓度下的信号强度，确定定量分析范围，并生成标线方程、相关系数。

通过改变离子迁移谱高压源，可以采用正离子模式、负离子模式或正、负切换离子模式试验，可以分别检测丙泊酚、一氧化二氮（亦称“笑气”）、七氟醚、地氟烷、异氟烷、氟烷、巴比妥酸盐、异丙酚、开他敏、甲苄咪唑、吗啡以及苯二氮。

目前，医学上麻醉问题已然成为中国人心中挥之不去的梦魇。这种检测设备的成功开发必将用于弥补我国医学界麻醉剂检测方面的落后和差距。

本发明的优点如下：

1．与传统的气相色谱、质谱方法相比，将离子迁移谱作为分析血液中麻醉剂样品的手段具有以下优点：整个仪器重量小于15kg，携带方便；仪器可以独立运行，能够现场使用；测量速度快，单个样品测试时间小于30S；仪器的运行费用很低，消耗品很少；仪器的性价比高，分析速度比GC-MS等快10倍以上。

2．本测量方法简便、快速、可靠性好，无需专业背景人员操作。进样体积小、无需进行任何前处理、灵敏度很高、定性、定量分析精准，非常适合临床手术现场麻醉深度的快速分析精准检测。

附图说明

图1为检测血液中麻醉剂的离子迁移谱装置结构原理示意图；

图2为负离子模式下离子迁移谱的背景信号离子迁移谱图(RIP)；

图3为负离子模式下离子迁移谱检测10μL血液空白的离子迁移谱图；

图4为负离子模式下离子迁移谱检测10μL、含1ppm丙泊酚麻醉剂的血液离子迁移谱图；

图5为负离子模式下离子迁移谱检测10μL、含5ppm丙泊酚麻醉剂的血液离子迁移谱图；

图6负离子模式下离子迁移谱检测10μL、含10ppm丙泊酚麻醉剂的血液离子迁移谱图；

图7负离子模式下离子迁移谱检测10μL、含20ppm丙泊酚麻醉剂的血液离子迁移谱图；

图8为负离子模式下离子迁移谱检测10μL、含0.5-20ppm丙泊酚麻醉剂的血液，信号强度与血药浓度的标准曲线图；

具体实施方式

图1为检测血液中丙泊酚麻醉剂的离子迁移谱装置结构原理示意图，电离区为1，迁移区为2，热解析进样器为3，载气管路为4，离子源为5，出气口为6，离子门为7，迁移管中迁移环为8，栅网为9，漂气管路为10，检测器为11。

图2-8给出了一些实验谱图对本发明给与说明。这些谱图的实验条件均为：电离源为放射性⁶³Ni源的离子迁移谱，负离子模式高压源，步进电机进样器。实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度180℃，载气（空气）、漂气（空气）气流分别为400mL/min、600mL/min。软件连续采集15张谱图信号加和，单张谱图间隔时间为1S。

实施例1

丙泊酚麻醉剂样品在负离子模式下获得理想的检测信号，实验使用的离子迁移谱快速检测仪在试验操作条件下，空气试剂离子峰出现在约5ms（如图2）。

实施例2

用微量进样器取1-50μL的血液样品于进样片取样处。负离子模式下离子迁移谱检测血液样品进行分析，空白血浆中的内源性物质不干扰丙泊酚检测，如图3所示。丙泊酚标准出峰迁移时间在8.3ms，血液空白背景在8.3ms本底信号平均约45mv。

实施例3

定性分析试验：用微量进样器分别取10μL，含1ppm、5ppm、10ppm、20ppm丙泊酚麻醉剂的血液样品溶液于进样片取样处。使用的离子迁移谱在试验操作条件下，丙泊酚麻醉剂样品信号峰出峰迁移时间约在8.3ms。用本发明方法分析加和平均信号（未扣除背景信号）依次为100mv、325mv、526mv、1120mv（如图4-7所示）。

实施例4

定量分析试验：取血液样品作溶剂，将丙泊酚麻醉剂样品稀释（如将丙泊酚注射液稀释配制浓度依次为20ppm、15ppm、10ppm、5ppm、2.5ppm、1ppm、0.5ppm）。用微量进样器取10μL，0.5-20ppm含丙泊酚麻醉剂的血液样品溶液于进样片取样处，离子迁移谱获得检测信号。记录对应的信号峰信号强度（扣除背景信号），连续三次重复试验取平均值，建立血药浓度（0.5-20ppm）与信号强度之间的线性关系式。标线方程为y=53.556x+2.6629，相关系数大于99%。应用这个关系式做重复性验证实验，相同条件下样品重复的变异系数小于20%。这个关系式的建立，可以更好的指导临床医学病人给药深度的分析。另外，医学上临床给药浓度一般在1-6ppm之间，标线方程满足临床实际需求（如图8所示）。

Claims

1.一种用于检测血液中丙泊酚麻醉剂的精准方法，其特征在于：

1）定性分析试验：用微量进样器取1-50μL丙泊酚注射液样品，在负离子模式下以离子迁移谱为检测仪器，载气携带样品热解析后挥发蒸汽进入离子迁移谱迁移管进行分析检测，获得检测信号；确定其信号峰迁移时间；

2）定量分析试验：取血液或血浆样品作溶剂，将丙泊酚注射液稀释成5个以上不同浓度的麻醉剂血液样品，用微量进样器取1-50μL麻醉剂血液样品滴在进样片上的取样处，直接送入到离子迁移谱热解析进样器内进行热解析，由载气携带样品进入离子迁移管进行分析，获得麻醉剂检测信号；以麻醉剂血液样品中丙泊酚浓度为横坐标，以不同浓度下的检测信号强度为纵坐标，建立标准曲线，生成相关系数，并拟合成线性方程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

将丙泊酚注射液稀释成5个以上不同浓度的麻醉剂血液样品，丙泊酚注射液于麻醉剂血液样品中的浓度为0.5ppm-20ppm，其也为定量分析范围。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述离子迁移谱电离源为放射性⁶³Ni源，紫外光电离源或放电电离源；

所述离子迁移谱热解析进样器是适合固体或液体进样的电磁阀或步进电机进样器；进样器选择热解析温度范围为室温-180℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子迁移谱实验中使用的载气和漂气气源可以是空气、氮气、氧气或惰性气体中的一种或几种混合气源；

气源供气方式可以是抽气泵自供气、气瓶供气、气体发生器产生的外供气体或是其他外源气体；气源气体需要经过活化处理的硅胶、分子筛和活性炭过滤，除去水、有机物和灰尘；气源条件固定，可以保证离子迁移谱背景信号稳定。

5.根据权利要求1和3所述的方法，其特征在于：进样片为四氟片、不锈钢片、石墨片、石英片、玻璃片、金属铁或铝片；

进样片宽2.5-3.5cm、长7-10cm，厚度小于热解析进样器进样口高度；取样处是以0.5-1.2cm为半径、深度为0.5-3mm的凹槽；

此凹槽底部为粗糙的表面或是在凹槽处填充一次性网状结构小片，使血浆样品平铺于取样处表面，增大与载气接触面积，更有利于载气热吹扫。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱的进样方式为：直接手动取样或进样，或自动取样和进样；进样体积为1-50μL。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子迁移谱的工作站分析软件中手动设置“终端模式数据采集累加谱图数”和“终端下曲线数”，同时点击“累加谱图”功能；可以实现多张谱图连续采集、信号加和，提高检测灵敏度；

手动或自动设置锁定检测峰的迁移时间范围和线性标线方程的系数数据，可以实现定性和定量分析功能，自动生成标线方程实现自动测试。