自動(dòng)凈化及新型酶聯(lián)免疫法測(cè)定廢氣中的二噁英

周志廣，許鵬軍，任 玥，李 楠，齊 麗，鄭 森，趙 虎，范 爽，張 烴，劉愛民，黃業(yè)茹，高木陽(yáng)子

(1.國(guó)家環(huán)境分析測(cè)試中心 國(guó)家環(huán)境保護(hù)二英污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029;2.京都電子工業(yè)株式會(huì)社，日本 京都 601－8317)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

正己烷(美國(guó)J.T-Baker)，DMSO(日本W(wǎng)ako Pure Chemical)，13C取代的凈化內(nèi)標(biāo)和13C取代的進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)(加拿大Wellington Laboratory)，多層硅膠柱和氧化鋁柱(日本三浦環(huán)境科學(xué)研究所)，Milli-Q plus純水器(美國(guó)Millipore公司);分析儀器采用Waters公司生產(chǎn)的AutoSpec ULtima NT型高分辨氣相色譜－高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀(HRGC－HRMS)以及與京都電子公司共同開發(fā)研制的SPD－600、DXS－600。

實(shí)驗(yàn)所用的樣品為廢棄物焚燒后產(chǎn)生的廢氣樣品。

1.2 自動(dòng)前處理儀器實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

SPD－600儀器基本結(jié)構(gòu)如圖1，其中2和3是簡(jiǎn)化的多層硅膠柱和氧化鋁柱。簡(jiǎn)化多層硅膠柱的基本構(gòu)成為:硫酸鈉(2 g)+2%氫氧化鉀硅膠(0.8 g)+硅膠(0.05 g)+44% 硫酸硅膠(7.3 g)+硅膠(0.05 g)+10% 硝酸銀硅膠(3.5 g)+硫酸鈉(2 g)。

采用廢氣樣品，首先研究了加熱對(duì)多層硅膠柱凈化效率的影響，將采集到的廢氣樣品均分為兩份，分別加到多層硅膠柱上，按照下述條件進(jìn)行凈化處理:①130 mL正己烷、室溫下淋洗;②90 mL正己烷、60℃下淋洗。

其次進(jìn)行了溶劑置換效率的研究:凈化完畢的樣品經(jīng)氧化鋁柱分離后，置換成DMSO，溶劑置換效率將直接影響后續(xù)測(cè)定結(jié)果，為此通過對(duì)比凈化內(nèi)標(biāo)回收率來驗(yàn)證溶劑的置換效率。將兩份分別添加了凈化內(nèi)標(biāo)的廢氣樣品，1份按照HJ77.2－2008方法凈化，另1份按照SPD－600設(shè)定的條件凈化，將此凈化完畢溶解在DMSO中的樣品，采用液－液萃取置換成正己烷，然后進(jìn)行高分辨氣相色譜－高分辨質(zhì)譜(HRGC－HRMS)分析，每個(gè)樣品分別做3次平行實(shí)驗(yàn)。

1.3 自動(dòng)測(cè)定儀器的原理及其與普通酶聯(lián)免疫方法的比較

DXS－600是一種自動(dòng)測(cè)定儀器，其原理為基于酶聯(lián)免疫的結(jié)合平衡除外法。抗體的制備過程如下:將牛血清蛋白(BSA)與二英類物質(zhì)結(jié)合得到的復(fù)合物(DXN－BSA)作為抗原，注射到小鼠的體內(nèi)，使其在體內(nèi)產(chǎn)生二英抗體，取出脾臟細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞，然后結(jié)合制備雜交瘤細(xì)胞。以該雜交瘤細(xì)胞與廢氣中TEQ高相關(guān)性的異構(gòu)體的結(jié)合性為指標(biāo)進(jìn)行篩選，再通過克隆培養(yǎng)，取得能與二英類產(chǎn)生特異性結(jié)合的抗二英類單克隆抗體細(xì)胞;測(cè)定單元中的固相抗原為2，4，5-TCP－BSA。采用標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度系列分別進(jìn)行普通酶聯(lián)免疫方法和DXS－600測(cè)試，每種方法進(jìn)行3次平行測(cè)試，將測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行四參數(shù)回歸得出標(biāo)準(zhǔn)曲線，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較。

圖1 樣品凈化和溶劑置換裝置示意圖Fig.1 Diagram of experimental purification and solvent substitution system

2 結(jié)果與討論

2.1 自動(dòng)前處理儀器實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.1.1 加熱對(duì)多層硅膠柱凈化效率的影響 將在不同條件下凈化完畢的樣品分別進(jìn)行紫外光譜分析(圖2)，從圖2可以看出，室溫下、130 mL正己烷淋洗，凈化后的樣品在260 nm下具有很強(qiáng)的吸收。這表明凈化的樣品中存在不飽和芳香族化合物，此類化合物中，其中一些物質(zhì)具有與二英類物質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出相似的毒性，因此極易與抗體結(jié)合，影響檢測(cè)結(jié)果，必須去除［17］。而60℃加熱、90 mL正己烷淋洗，凈化完畢的樣品，在260 nm下的吸收較弱。為了得到詳細(xì)的信息，將此兩份樣品進(jìn)行氣相色譜－質(zhì)譜(GC－LRMS)分析(如圖3)。從色譜圖的對(duì)比可以看出，在加熱條件下凈化的樣品，多環(huán)芳烴(PAH)、烷基苯(ABz)、烷基聯(lián)苯類等化合物峰明顯減少。而且研究表明加熱后二英類化合物的出峰時(shí)間會(huì)提前，從而縮短凈化時(shí)間［17］。從以上對(duì)比研究可以看出，60℃加熱條件下進(jìn)行凈化可以提高凈化效率、縮短凈化時(shí)間。

圖2 在室溫和60℃條件下凈化后廢氣樣品的紫外光譜圖Fig.2 UV spectra of flue gas samples purified by multilayer silica gel column at room temperature and 60℃

圖3 在室溫和60℃條件下凈化后的廢氣樣品的GC－LR/MS圖Fig.3 GC－LRMS chromatograms of flue gas samples purified by multi-layer silica at room temperature and 60℃

2.1.2 凈化內(nèi)標(biāo)回收率的對(duì)比研究 按“1.2”的有關(guān)步驟進(jìn)行了加標(biāo)回收對(duì)比(見表1)。從對(duì)比結(jié)果可以看出，按照HJ77.2－2008標(biāo)準(zhǔn)分析方法人工填制的凈化柱的回收率為78%～122%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1%～19%，而SPD－600的回收率為87%～107%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%～8%。SPD－600凈化分離后的樣品內(nèi)標(biāo)回收率高于按照標(biāo)準(zhǔn)分析方法人工填制的凈化柱，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍也較小，很大程度上消除了人為因素的影響。同時(shí)本方法只采用90 mL正己烷淋洗，而HJ77.2－2008標(biāo)準(zhǔn)分析方法中則需用200 mL正己烷淋洗凈化柱，200 mL二氯甲烷－正己烷(1∶3)以及200 mL甲苯淋洗活性炭柱。因此，SPD－600儀器使用較少的溶劑，就可使回收率滿足分析要求。因此該系統(tǒng)完全可以滿足各種生物檢測(cè)方法中樣品前處理的需要。

綜合上述研究，確定最佳的樣品處理流程如下:樣品采用簡(jiǎn)化的多層硅膠柱和氧化鋁柱凈化，對(duì)此組合柱進(jìn)行60℃加熱，采用90 mL正己烷以2.5 mL/min的速率進(jìn)行淋洗。最后采用0.7 mL DMSO將二英類化合物溶出，DMSO的淋洗速率為2.5 mL/min，樣品制備完畢后，避光、0℃以上保存。

表1 人工凈化柱和SPD－600凈化柱回收率之間的比較Table 1 Comparison of recoveries between manually packed column and alumina column used by SPD－600

2.2 自動(dòng)測(cè)定儀器

圖4 測(cè)量的基本原理Fig.4 The principle of measurement

在酶聯(lián)免疫方法中，標(biāo)準(zhǔn)曲線中只有直線部分是可取的。從圖5兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線的對(duì)比可以看出，DXS－600曲線的直線范圍比普通的酶聯(lián)免疫方法大，檢出下限由1.1 μg/L降低至0.025 μg/L，靈敏度提高了近40倍，同時(shí)由于DXS－600是自動(dòng)測(cè)定儀器，消除了實(shí)驗(yàn)過程中不確定因素的影響。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)由8.0%～18%變?yōu)?.2%～4.8%，另外此儀器一次可測(cè)定3個(gè)樣品，縮短了分析時(shí)間，可用于大批量樣品的測(cè)試。

圖5 DXS－600和ELISA標(biāo)準(zhǔn)曲線的比較Fig.5 Comparison of calibration curves between DXS－600 and ELISA

表2 WHO－TEF(2005)與交叉反應(yīng)值的比較Table 2 Comparison of WHO－TEF(2005)and cross reactivity

2.3 SPD－600凈化+DXS－600測(cè)定與HRGC－HRMS測(cè)定結(jié)果之間的比較

實(shí)驗(yàn)采用SPD－600和DXS－600聯(lián)用分析了21個(gè)廢棄物焚燒產(chǎn)生的廢氣樣品，并將測(cè)定的結(jié)果與HRGC－HRMS進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，在一定濃度范圍內(nèi)此儀器組合測(cè)定的結(jié)果與HRGC－HRMS測(cè)定的結(jié)果表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，兩者的換算方程為y=1.541x－1.906，r2=0.985 8。由于此儀器組合操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度較高、凈化時(shí)間和測(cè)定時(shí)間較短，因此在一定的使用范圍內(nèi)可用于二英的快速篩查。

3 結(jié)論

致謝:本研究承蒙日本京都電子株式會(huì)社立石典生、竹內(nèi)義清等人員的幫助，在此表示感謝。

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