生物材料知识点（仅供参考）第一章、绪论1.生物材料、生物材料检验、生物监测、正常值、生物接触限值的定义；生物材料(biological material)是生物体的体液(血液)、排泄物(尿液、呼出气)、毛发和试验动物脏器组织的总称。

生物材料检验(analysis of biological material)是研究生物材料中化学物质或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分析测定方法。

生物监测是指定期(有计划)地检测人体生物材料中化学物质或其代谢产物的含量或由它们所导致的无害生物效应水平，以评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。

生物监测评价的是毒物的内剂量水平。

环境监测强调空气、水等生产环境中毒物的含量水平，估计毒物进入体内的接触水平，评价的是毒物的外剂量水平。

环境监测和生物监测的结果应该是相关的。

两者相辅相成，共同提供评价职业有害因素对人体危害的基础资料。

正常值(normal reference range)是指正常人(无明显肝、肾及血液系统疾病，无职业有害因素接触史)的生物样品中某种成分的含量或生化指标值。

常通过对某地区的正常人抽样调查所得结果进行统计分析，取95%上限值( 职业接触只引起升高的时候)或97.5%和2.5%上下限之间值(过高或过低均有一定的危害的时候)。

（本底值）生物接触限值(biological exposure limit, BEL)是为保护作业人员健康，对生物材料(尿、血、呼出气)中污染物或其代谢产物所规定的最高容许浓度，或某些生物效应指标改变所容许的范围。

其值相当于健康工人吸入或接触最高容许浓度的毒物时，生物材料中被测物的含量水平。

2.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产物的检验：(3) 生物效应指标的检验：4.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。

尿样的收集随机尿样：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：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4.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）=C×K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（mg∕g肌酐）=实测浓度（mg/L）／肌酐浓度(g/L)尿中待测成分浓度（mg∕d）=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)。

4.几种常用的湿消化法破坏生物样品中有机物的方法有湿消化法和干灰化法1.湿消化法用强氧化性酸和其他氧化剂，结合加热，使样品中所有有机物破坏，待测成分变成易溶的盐类。

常用的氧化性酸有硝酸、硫酸和高氯酸，氧化剂有高锰酸钾和过氧化氢等。

（1）硝酸-高氯酸法：氧化能力强，反应速度快，消化温度低，挥发损失小。

由于硝酸和高氯酸的沸点均较低，过量的酸液容易挥发除去。

(2)硝酸-高氯酸-盐酸法：本法用于示波极谱法测定尿中铅镉等元素的测定。

加入盐酸的目的是与锡生成氯化物蒸发除去，消除锡对极谱测定的干扰。

(3)硝酸-高氯酸-硫酸法：是应用最广泛的一种有机物破坏方法，适用于除挥发性元素外的金属毒物测定时，各种生物样品的处理。

加入硫酸后，可适当地提高消化温度，充分发挥硝酸和高氯酸的氧化作用，防止烧干。

(4) 硫酸-高锰酸钾法：利用高锰酸钾-硫酸在低温下氧化尿中有机物，再用盐酸羟胺或过氧化氢将过量的高锰酸钾褪色，此法专用于分析尿汞时样品的消化。

2．干灰化法干灰化法操作简便，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。

5.几种有机物分析样品的预处理方法1. 溶剂萃取法2.挥发法和蒸馏法：这是一类利用物质的挥发性来进行分离分析的方法。

(1)扩散法：此法可用于尿氟的测定。

(2)静式顶空分析法：(3)动式顶空法：(4)氢化物发生法：(5)蒸馏法：3．固相萃取法(SPE) 是一类基于液相色谱分离原理的样品制备技术。

4.固相微萃取法(solid phase micro-extraction，SPME)示波极谱法极谱分析法是通过测定电解过程中所得到的电压-电流曲线的特性参数(如波高、半波电位)来进行电活性物质定性和定量的分析方法。

若电压呈慢速(0.2V/min)线性扫描,即为经典极谱法。

电解池中插入两支电极饱和甘汞电极:阳极；滴汞电极：阴极经典极谱法测定原理由于扩散电流表示由电活性物质扩散速度决定的电解电流，而电活性物质的扩散速度由其浓度梯度决定，浓度梯度又由体系中的电活性物质浓度决定，因此扩散电流可用于电活性物质的定量，电活性物质的浓度与扩散电流的关系由扩散电流方程式(尤可维奇方程式)给出：i d＝607nD1/2m2/3t1/6C式中：id为扩散电流(以mA表示)；607为常数，包括法拉第常数和温度(25℃)在内的常数；n为被还原离子的价数(即每一摩尔反应物的法拉第数)；D为被还原离子的扩散系数(cm2/s)；m为每秒钟自滴汞电极毛细管中流出汞的质量(mg/s)，t为每个汞滴滴下的时间(s)；C为被还原离子的浓度(以mmol/L表示)。

m2/3t1/6项称为毛细管特性常数607nD1/2项称为扩散电流常数，此项数据大，则扩散电流大，测定被测物质的灵敏度高当溶液的组成、温度和毛细管汞柱高度一定时，607nD1/2m2/3t1/6为定值，则id＝kC，扩散电流与浓度成正比在一定条件下，扩散电流与溶液中的被测离子浓度成正比(id＝KC)，所以根据扩散电流的大小就可求出被测离子的浓度，此即极谱定量分析的依据。

在一定的支持电解质溶液中和一定的实验条件下，半波电位不随被测离子的浓度而改变，只与被测离子的特性有关，被作为极谱定性的依据示波极谱法示波极谱法是应用阴极射线示波器作为显示和测量工具的极谱分析方法的总称。

根据所加扫描电压不同，示波极谱法分为两类：l直流示波极谱法：在滴汞周期的后期施加一个随时间作线性变化的锯齿波扫描电压，记录电压-电流曲线，又称单扫描示波极谱法或线性扫描示波极谱法。

l交流示波极谱法：所加的扫描电压为恒振幅的交流电压，用示波器记录电压随时间变化的曲线，目前国内应用较广的是直流示波极谱法。

直流示波极谱的测定原理在盛有待测物质的电解池中，插入饱和甘汞电极和滴汞电极，在滴汞周期的末期迅速施加一定幅度随时间作线性变化的锯齿波电压，使待测物质在汞滴上还原产生电解电流，电解电流通过与电解池串联的电阻R 而产生电压降，当电阻一定时，电压降的大小反映了电解电流的大小。

把电阻两端的电压降经放大器放大后加在示波管的垂直偏向板上，施加在电解池两电极间的电压经放大器放大后加在示波管的水平偏向板上，在示波管的荧光屏上出现随扫描电压作对应变化的电解电流曲线，这种曲线称为示波极谱的i-E 曲线或示波极谱图。

曲线峰对应的电流称为峰电流，峰电流与离子浓度C 之间的关系由峰电流方程式给出：式中：ip —峰电流；n —参与电化学反应的电子数；D —扩散系数(cm2/s)；v —电压扫描速度(V/s)；A —滴汞面积(cm2)；C —待测物质(电活性物质)浓度(mol/L)。

在一定的实验条件下，上式中2.72×105n3/2D1/2v1/2A 为常数，则即峰电流与待测离子的浓度C 成正比，这是示波极谱进行定量分析的基础。

在实际工作中，峰电流的大小是以极谱图中峰高h 来表示，则有h ＝K’C。

峰高的测量方法是直接在示波管上该取峰顶和基线间的格子数极谱定量方法:(1)标准曲线法(2)比较法(3)标准加入法在示波极谱图中，曲线峰对应的电位称为峰电位，与半波电位的关系是：Ep=E 1/2-0.028/n 峰电位Ep 值由物质的特性所决定，在一定的实验条件下是恒定的，可作为示波极谱定性的依据。

电极系统：包括三电极、贮汞瓶和振动器等。

示波极谱中，三电极是指滴汞电极、参比电极(小型饱和甘汞电极)、辅助电极(铂电极)。

由于小型饱和甘汞电极的内阻大，不宜通过电流，因此，仪器采用三电极法，让电解池电流经辅助电极流向滴汞电极，参比电极只是将滴汞电极与参比电极之间的电位反馈到补偿放大器。

使用三电极法，底液中支持电解质的浓度可以很稀，这样可减少试剂中杂质的影响，对于痕量分析有利。

同时，示波极谱法作常量分析的准确度也很好（为何采用三电极）几个基本概念极限电流(以il 表示)：由于一般电活性物质在电极上的电化学反应速度远远大于其向电极扩散的速度，当电压增加到一定值时，电极表面附近的电活性物质几乎全部被还原，电解电流就由电活性物质的扩散速度决定，电解电流达到一极限值，称为极限电流。

扩散电流(diffusion current ，以id 表示)：它表示由电活性物质扩散所决定的电流，其值为极限电流的数值减去残余电流数值，即id ＝i1-ir 。

半波电位(以E1/2表示)：是当电流等于扩散电流一半时的电位。

1.残余电流（以ir 表示）：概念：在极谱分析时，当外加电压未达分解电压时待测元素在被还原之前所观察到的微小电流 。