1、生物材料检验考试重点生物材料检验考试重点生物材料检验第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）：3、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。4、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
2、影响。5、环境监测（environmental 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。6、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
3、物: 同健康危害或疾病有关的可测定性的生化、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
4、。 美国称生物接触指数(BEI)，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
5、用两个或两个以上指标进行检验。如氯乙烯，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
6、选择适当的效应指标。 如铅、有机磷、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：(
7、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：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
8、。 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：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
9、小时；班中：开始工作后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
10、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（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
11、合气体和末端气。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）。铁
13、（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，降低待测成分的挥发
14、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闭的
15、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
16、。 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的环境暴露水平，进入血液的铅约96%存在于红细胞。3)铅主要通过粪、尿排出另外也可通过乳汁、唾液、汗液排出。4)血铅和尿铅为铅接触和铅负荷的主要生物监测指标。血铅浓度常被用于衡量铅的暴露水平。尿铅浓度是测定体内铅负荷的最好指标。1、吸收1）呼吸道：铅尘烟蒸汽2)消化道：铅尘3）皮肤，无机物不吸收有机铅化合物可被吸收（四乙基铅）2、分析：起始分布在血中有95%与红细胞结合最终
17、主要以磷酸盐沉积于血管中，其次是肝肾脑等3、生物效应：抑制血红蛋白的合成1）抑制5氨基乙酰丙酸脱水酶，导致血尿中-ALA增加2）抑制粪川啉元氧化酶3）抑制亚铁螯合酶4、排除：吸收的铅主要经尿排出，尿铅生物半减期较长。铅接触的生物监测指标1、血铅：直接反映近期接触铅的情况2、尿铅：反应机体中铅的负荷量，是铅中毒的辅助诊断指标 3、生物效应指标：1）尿中ALA2）血中铅原卟啉 样品采集及保存1、尿样收集一次尿样，测量比重，如不能立即分析，按1%的比例加入硝酸，在4冰箱内可保存2周。2、血样采末梢血常取于手指或耳垂，在皮肤上迅速针刺一定深度，让血自然流出，不宜用力挤压，以免组织液稀释血液影响结果。
18、尿铅和血铅的测定1、二硫腙比色法是测定尿铅和血铅的经典分析方法，只需一台可见光分光光度计便可。但是接触氰化钾和三氯甲烷等有害物质。2、萃取-火焰原子吸收光谱法3、石墨炉原子吸收光谱法只需将尿样和血样稀释后便可直接测定。（1）石墨炉原子吸收光谱法注意事项：（1）基体改进剂的作用：由于尿样组分复杂不恒定，故常在尿样中加入基体改进剂（4%磷酸二氢铵-6%抗坏血酸），能有效地克服基体干扰。（2）背景吸收的减免：装有塞曼效应或自吸效应背景校正的仪器均能正确地扣除背景。21、尿镉的测定1、接触途径：锌矿的开采及冶炼工业上含镉材料的生产农业上也有镉化合物的应用二、代谢和生物监测指标（1）代谢1.吸收、呼吸道
19、和消化道2.生物效应：急性中毒靶器官：肺慢性中毒靶器官：肺、肾、骨3.排出少量由尿排出，属于蓄积性元素（二）生物监测指标：1、尿镉：只反映长期接触情况2血镉：只反映近期接触情况血和尿中镉的测定：（一）火焰原子吸收分光光度法（二）石墨炉原子吸收分光光度法（三）微分电位溶出法基体改进剂：2%磷酸氢二铵溶液（含1%硝酸）、同时测定铅镉的基体改进剂：氯化钯胶体溶液采用氯化钯与硝酸镁做基体改进剂使灰化温度提高，从而降低基体干扰22、一氧化碳中毒含量轻度一氧化碳中毒：血HbCO浓度可达10%中度一氧化碳中毒：血HbCO浓度可达30%重度一氧化碳中毒：血HbCO浓度可达60%23、血中碳氧血红蛋白的测定(一
20、)原理：血液中含有四种血红蛋白成分,即还原血红蛋白(Hb)、氧合血红蛋（HbO2）、碳氧血红蛋白（HbCO）及微量高铁血红蛋白（MetHb）。利用还原剂连二亚硫酸钠将HbO2和MetHb还原成Hb，此时血液中只含有Hb和HbCO两种成分。HbCO在420nm波长下有最大吸收峰，Hb在430nm波长下有最大吸收峰，测定受检血样在这两个波长下的吸光度值，代入含Hb和HbCO吸光系数的公式中，即可求得HbCO的百分浓度。检出下限为2碳氧血红蛋白。测定范围为2724、CS2二硫化碳 代谢及生物监测指标（一）代谢1、吸收：呼吸道、皮肤2、生物转化1）吸收后约7090%转化为多种代谢产物2）目前，接触者中
21、尿中已确认的有3种：TTCA、OTCA/2-巯基-2-噻唑啉酮-5，硫脲（其中TTCA研究较少，生物半减期为2h）3）排出：a.代谢产物随尿排出 b.约2030%以原形从呼吸道排出 c.约1%以原形从尿中排出（二）生物监测指标1、尿中TTCA：班末尿2、呼出气中CS2,目前研究较少我国二硫化碳的生物接触限值为工作末班尿TTCA 1.5mmol/mol肌酐（2.2mg/g肌酐），美国ACGIH的生物接触指数为末班尿0.5mg/g肌酐，德国为4.99mg/l。25、尿碘的测定砷-铈催化比色法测定尿碘l原理: 采用过硫酸铵溶液在100条件下将尿样消化，利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用：反应中黄色的
22、Ce4+被H3AsO3还原成无色的Ce3+，碘含量越高，反应速度越快，剩余Ce4+越少。控制反应温度和时间，测定420nm波长下体系中剩余Ce4+的吸光度，即可求出碘含量。本方法最低检测浓度为(尿样0.25ml)；线性范围0300g/L。2.说明(1)碘对砷-铈反应的催化作用受温度和反应时间的影响较大，为使测定结果恒定，应在恒温水浴中进行，用秒表准确计时，严格控制反应时间。(2)加入马钱子碱的作用是终止催化反应。I为催化剂。26、尿氟的测定（氟离子选择电极） 原理：氟离子选择电极（指示电极）与含氟离子的待测液和甘汞电极（参比电极）组成电池，该电池的电动势在定条件下与溶液中氟离子活度的对数呈直线
23、关系，可通过测定标准溶液和试液的电池电动势，求出溶液中氟离子的浓度。27、硫氰酸盐的测定主要有：气相色谱法、离子色谱法、分光光度法。28、维生素D血清中25（OH）D的含量更适合作为评价人体维生素D是否缺乏的指标血清中25（OH）D的含量低于20ng/mL维生素D缺乏血清中25（OH）D的含量20-29ng/mL维生素D不足血清中25（OH）D的含量高于30ng/mL保证维生素D充分满足各项生理功能需要血清中25（OH）D的含量超过80ng/mL可能产生毒性29、负荷试验评价人体维生素C营养状况，具体方法： 受试者口服维生素C 5mg，收集服维生素C后4小时内全部尿样，测定其中维生素C含量。
24、评价标准为排出维生素C小于5mg为维生素缺乏，5-13mg为合格，大于13mg为充裕。30、苯的生物监测指标反，反-黏糠酸（t,t-MA）和苯巯基尿酸（S-PMA）是苯在机体内具有较强特异性和较高敏感性的代谢产物，是较理想的职业苯接触生物标志物。尿中苯酚、呼出气的苯含量也可以作为苯接触的另一个生物监测指标。31、甲苯和二甲苯代谢和生物监测指标1）代谢(1)甲苯约15%25%以原型呼出约1%从尿中排出 约80%代谢甲苯O苯甲酸马尿酸马尿酸排出的半减期为23人。(2)二甲苯约5%原形从肺中呼出 60%80%生物转化主要终产物是甲基马尿酸2）生物监测指标(1)甲苯尿中马尿酸非特异性对群体判断有一定的
25、定义呼出气体中甲苯作为确认(2)二甲苯：尿中马尿酸正常人尿中无甲基马尿酸特异性指标32、多环芳烃 人尿中1-羟基芘是多环芳烃一个灵敏有效的生物监测指标，但是其不是苯并芘的直接代谢产物，用1-羟基芘只能间接地监测苯并芘的生物暴露水平。 3-羟基苯并芘是苯并芘的主要代谢产物，通过检测尿液中的3-羟基苯并芘，可以更直接的反应BaP的暴露情况和致癌风险。33、苯胺中毒轻度中毒时，血液中高铁血红蛋白总量在10%-30%左右。中度中毒时，血液中高铁血红蛋白总量达30%以上中度中毒时，高铁血红蛋白达50%以上。硝基苯中毒也可引起高铁血红蛋白含量增加。34、氯乙烯的生物检测指标 终末呼出气中氯乙烯浓度为其接触
26、的特异性指标。 尿中的硫代二乙酸刻作为氯乙烯生物接触指标。35、四氯化碳对肝、肾、心的毒性强烈。36、氯苯的代谢和生物监测指标 主要经呼吸道吸入，也可经消化道、皮肤吸收。 氯苯在单加氧化酶体系作用下氧化成中间代谢产物4氯苯1,2环氧化物，后者或与谷胱甘肽结合，或发生水合作用，或通过转变而形成相应的代谢产物。其中，N-乙酰基-S（4-氯苯基）半胱氨酸和 4-邻氯苯二酚是其主要代谢产物，通过尿液排出体外。 生物监测指标：呼出气中的苯氯升高是苯氯暴露的特异性标志；尿液中的4-邻氯苯二酚和4-氯酚可作为接触氯苯的生物监测指标37、有机磷农药一、理化特性有机磷农药多数为淡黄色或棕黄色油状液体，少数为白色
27、结晶，有大蒜样臭味。多数有机磷农药在水中易发生水解，尤其在碱性条件下；对光、样、热较稳定。二、代谢和生物监测指标 有机磷农药可经消化道、呼吸道和皮肤吸收，经皮肤的吸收率相对较低。吸收后经血液和淋巴系统很快分布到全身各组织，其中以肝脏含量最高，其次为肾、肺，可通过血脑屏障和胎盘屏障，从而进入脑和胎儿体内。某些亲脂性有机磷农药可在脂肪组织中蓄积。 有机磷农药由于在脂肪组织中可有蓄积并可通过磷脂化作用与蛋白质共价结合，因而有可能诱发有机磷农药中毒的迟发性神经毒性。 有机磷农药的生化作用主要是对胆碱酯酶的抑制，导致神经系统乙酰胆碱酯酶的积聚，从而产生一系列中枢和周围神经系统功能障碍。急性中毒表现为腺体分泌亢进、平滑肌痉、瞳孔缩小、心律失常等神经系统症状，严重者可因呼吸麻痹而死亡。轻度中毒全血胆碱酯酶活性降至正常人的70%-50%中度中毒降至50%-30%中度中毒降至30%以下38、气相色谱法测定血浆中有机磷农药的注意事项：39、全血胆碱酯酶活性的测定方法：滴定法、酸度法、分光光度法。 最常用的是三氯化铁光度法，其重现性好，准确度高，设备简单。DNTB光度法。40、脂肪组织是有机氯农药及其代谢产物的主要蓄积场所，脂肪中的有机氯浓度最高。41、二噁英
