آنالیز ICP-MS در بررسی سلامت آب و دارو

طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS یا ICP Mass Spectromy) روشی از روش های تعیین علظت عناصر در نمونه های آبی و یا نمونه های حل شده در اسیدها است. این روش به دلیل امکان سنجش تعداد بسیار زیاد عناصر به صورت همزمان و در زمان کم و حد تشخیص بسیار پایین و در حد ppb بسیار محبوب است. در نتیجه ICP/MS برای بررس کیفیت آب های آشامیدنی و داروها انتخاب بسیار مناسبی است. در این مقاله با کاربرد استفاده از این دستگاه در تعیین کیفیت آب ها و ترکیبات دارویی سنتری و گیاهی آشنا می شوید.

همه چیز در اطراف ما از ترکیبات مختلف عناصر ساخته شده است. هنگام شناسایی عناصر سازنده یک نمونه اغلب از روشی به نام طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS یا ICP Mass Spectromy) استفاده می­شود. ICP-MS معمولاً برای تجزیه و تحلیل نمونه هایی که مایع هستند (مانند آب) یا قابل حل یا هضم اسیدی برای تولید مایع می باشند، استفاده می­شود. همچنین ICP-MS می­تواند ایزوتوپ های منفرد یک عنصر را جدا و اندازه گیری کند، بنابراین می­توان برای کاربردهایی که فراوانی ایزوتوپی یا نسبت ایزوتوپی مورد توجه است از این آنالیز استفاده کرد. آنالیز ICP-MS عملاً در صنایع مختلف از قبیل محیط زیست، غذایی و دارویی، معدن و فلزات، هسته ای و پتروشیمی برای اندازه گیری آلاینده های فلزی مورد استفاده قرار می­گیرد.

آنالیز ICP-MS از پلاسمای آرگون برای یونیزه کردن عناصر موجود در نمونه استفاده می­کند و سپس یون ها را با استفاده از طیف سنج جرمی (MS) اندازه گیری می­ کند. ICP-MS شبیه طیف‌سنجی نشر نوری پلاسما جفت شده القایی (ICP-OES) است، اما ICP-OES از یک طیف‌سنج نوری برای اندازه‌گیری نور ساطع شده از عناصر هنگام عبور از پلاسما استفاده می‌کند. هر دو روش تجزیه و تحلیل سریع عناصر چندگانه را در یک نمونه ارائه می‌کنند، اما ICP-MS حد تشخیص بسیار پایین‌تری نسبت به ICP-OES ارائه می‌کند، بنابراین انتخاب بهتری برای تجزیه و تحلیل عناصر ردیابی است.

نمایی از دستگاه ICP-MS.

آنالیز ICP-MS

کاربرد آنالیز ICP-MS در سلامت آب

تضمین کیفیت آب آشامیدنی یک هدف اولیه برای نهادهای بهداشت عمومی در سراسر جهان است. اکثر کشورهای توسعه یافته مقررات و برنامه های نظارتی وضع کرده ­اند تا اطمینان حاصل کنند که تامین آب آشامیدنی عاری از مواد شیمیایی و ارگانیسم های بالقوه مضر است. این مقررات معمولاً شامل حداکثر غلظت مجاز برای طیف وسیعی از اجزای معدنی است. وجود فلزات کمیاب به طور معمول هم در آب تصفیه شده و هم در آب منبع مورد استفاده برای برداشت آب آشامیدنی (از رودخانه‌ها، مخازن، دریاچه‌ها، سفره‌های زیرزمینی و در برخی مناطق، آب دریا که برای نمک‌زدایی استفاده می‌شود) آنالیز می‌شوند.

نکته قوت آنالیز ICP در مطالعه نمونه های آبی، آنالیز همزمان تعداد زیادی عنصر، حد تشخیص پایین و در حد ppb و سرعت بالای تکنیک است. از طریق های گوناگون عناصر می توانند وارد منابع آبی شوند.برای مثال ایزوتوپ های رادیواکتیو در سراسر محیط پخش م می توانند پخش شوند. برخی از آنها از جمله Ra، Rn، Th و U به طور طبیعی در کانی های رادیواکتیو و در سنگ هایی مانند گرانیت وجود دارند که با تماس با آب وارد آن می شوند. سایر آن­ها به عنوان مثال عناصر فراوانی Pu، Np و Am ساخته دست بشر هستند.

این عناصر ممکن است به طور عمدی یا تصادفی از نیروگاه های هسته ای، از آزمایشگاه های تسلیحاتی، و از دفع محصولات صنعتی، پزشکی و ... آزاد شوند که از طریق آبراهه ها می­توانند وارد آب های خانگی شوند بنابراین رهایش آن­ها باید به شدت کنترل و نظارت شوند.  اثرات نامطلوب افزایش غلظت فلزات سنگین در محیط زیست و تأثیر بالقوه آنها بر سلامت انسان، حیوان و گیاه از نگرانی های کلیدی است. در نتیجه، پایش محتوای این عناصر در انواع منابع زیست‌محیطی (آب‌های زیرزمینی و سطحی، آب آشامیدنی، آب‌های فاضلاب، خاک و رسوبات) یکی از متداول‌ترین تحلیل‌هایی است که در زمینه قوانین زیست‌محیطی انجام می‌شود.

حضور برخی از فلزات سنگین مانند آهن و روی در غلظت‌های پایین به عنوان مواد مغذی ضروری هستند. اما همین عناصر در غلظت‌های بالا سمی هستند. سایر فلزات سنگین غیرضروری مانند کادمیوم، جیوه و سرب، حتی در غلظت‌های نسبتا کم هم سمی می باشند. از نقطه نظر کیفیت آب، آرسنیک شاید متالوئیدی است که بیشترین نگرانی را دارد. فلزات موجود در آب آشامیدنی می‌توانند برای سلامت انسان و آبزیان خطرناک باشند که برخی از آن­ها شامل :

آنالیز ICP-MS در سلامت دارو

عناصر ناخالصی ممکن است در مواد دارویی یا محصولات دارویی وجود داشته باشد. این ناخالصی ها ممکن است به طور طبیعی ایجاد شوند، عمداً اضافه شوند یا سهوا وارد شوند (به عنوان مثال، در اثر تعامل با تجهیزات پردازش و سیستم بسته شدن ظروف). با توجه به ماهیت فراگیر آرسنیک، کادمیوم، سرب و جیوه، آنها (حداقل) باید در ارزیابی ریسک در نظر گرفته شوند. فرآورده­های دارویی حاوی پروتئین ها و پلی پپتیدهای خالص (شامل پروتئین ها و پلی پپتیدهای تولید شده از منشاء نوترکیب یا غیر نوترکیب)، مشتقات آن­ها و محصولاتی که دارای اجزای آن­ها هستند (به عنوان مثال، مزدوجات) عبارتند از:

الیگوساکاریدها، رادیوداروها، واکسن‌ها، متابولیت‌های سلولی، محصولات DNA عصاره‌های آلرژی‌زا، سلول‌ها، خون کامل، اجزای خون سلولی یا مشتقات خون از جمله پلاسما و مشتقات پلاسما، محلول‌های دیالیز که برای گردش خون سیستمیک در نظر گرفته نشده‌اند. در حال حاضر، ICP-MS به عنوان قوی‌ترین، حساس‌ترین و انتخابی‌ترین تکنیک برای تعیین ناخالصی‌های عنصری در غلظت‌های کمیاب و فوق‌العاده در مواد دارویی و فله‌ای دارویی ظهور کرده است. از این رو، ICP-MS خدمات عمده ای را به صنایع دارویی و دارویی ارائه می­دهد و به آنها امکان می دهد ناخالصی های عنصری را شناسایی و کمی کنند. با این حال، محدودیت‌هایی برای ICP-MS وجود دارد، زیرا بسیار گران است و استانداردهای مرجع تایید شده برای اکثر داروها و محصولات دارویی را ندارد.

در داروهای گیاهی مانند مکمل‌های غذایی، ناخالصی‌های معدنی و فلزات سنگین مانند As، Cd، Hg و Pb نگرانی اصلی هستند. به طور معمول، مکمل های غذایی با استفاده از ICP-MS با وضوح بالا تجزیه و تحلیل می­شوند. روش هضم مایکروویو نیز بر اساس مواد مرجع موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) یک روش پذیرفته شده ­است. به عنوان مثال تجزیه و تحلیل آرسنیک و جیوه در مواد دارویی چینی (CMM) با استفاده از ICP-MS تکمیل شد و مقادیر کمی از آرسنیک و جیوه یافت شد. جیوه و آرسنیک اغلب در طب سنتی چینی (TCM) مورد استفاده قرار می­گیرند و به دلیل راندمان شستشوی کم مواد معدنی سینابار یا رئالگار در فرمولاسیون دارو، سولفیدهای نامحلول دارند. ICP-MS برای تعیین ناخالصی های عنصری در مواد گیاهی و جیره ای استفاده شده است و ایندیوم به عنوان استاندارد داخلی استفاده گردیده است.