基于等离子体表面进样原子发射光谱技术的中药材中重金属元素快速分析方法研究

To quickly and accurately detect harmful heavy metals in traditional Chinese medicinal materials (TCMM) is the key to a successful quality control process. Conventional instrumental methods such as AAS and ICP-MS have shown an outstanding performance in detecting harmful heavy metals in liquid samples. However, analyzing solid samples using aforementioned methods requires to turn the solid samples into liquid before analysis. This digestion process is often very complex and time-consuming. Based on the principle of matrix-assisted plasma atomization emission spectrometry, this project aims to develop an innovative analysis method which able to quickly detecting harmful heavy metals in TCMM. In the proposed method, the surface sampling method is used for sample introduction. Comparing to conventional sampling methods, surface sampling has the capability to directly analyze solid samples, which then significantly reduced the analysis time. This project will focus on Chinese medicinal materials whose heavy metal safety limit is quantified in the ‘Chinese Pharmacopoeia’ to develop the plasma surface sampling atomic emission spectrometry analytical system. The proposed method will be able to quickly and precisely quantify the heavy metals in solid TCMM samples.

建立快捷准确的重金属分析方法是对于中药材中重金属进行质控的关键和前提。目前针对中药材重金属检测的常规仪器分析方法虽然具有良好的分析性能，但通常只能直接检测液态样品，固体中药材样品需要经过复杂耗时的消解过程转化为液态后才能进入检测，因此难以实现对重金属元素的快速分析。本项目基于基体辅助等离子体原子发射光谱法技术原理，旨在建立新型的中药材中重金属元素快速分析方法，作为常规分析方法的补充。该方法在进样方式上，摒弃了传统的流动进样法，创新性的采用表面进样的方式实现样品的引入，其优点在于可实现固体样品的直接进样，从而简化样品前处理过程，大幅提高分析速度。本项目以《中国药典》中规定重金属限量的中药材为研究对象，建立等离子体表面进样原子发射光谱分析系统；研究固体样品直接检测定性定量方法；采用基体辅助效应实现信号增强，提高方法的灵敏度；从而实现对中药材重金属元素的直接、快速、高灵敏分析。

建立快捷准确的重金属离子及有毒分子分析方法是对中药材进行质控的关键和前提。针对目前中药材重金属常规分析方法灵敏度低、能耗高等问题，本项目建立了一系列新型原子光谱/荧光光谱/可视化分析方法，用于实现中药中重金属元素及农药分子等的快速、高灵敏检测。项目主要完成了：（1）成功搭建了基于化学蒸气发生-微等离子体尖端放电-原子发射光谱（CVG-PD-AES）的小型化原子光谱分析系统，建立了中药中汞的快速分析新方法；（2）建立了氢化物发生-紫外原子化-原子荧光光谱及量子点阳离子交换-氢化物发生-原子荧光光谱分析系统，实现了对汞、银的形态分析;（3）开发了多种荧光纳米材料附载的纸片可视化分析新方法，用于锌、银等重金属离子的快速检测。（4）开发了基于免标记免分离策略的分子传感分析法，成功实现有机磷农药等分子的高灵敏分析。在项目执行过程中，相关研究工作发表学术论文12篇，其中SCI论文10篇，包括第一作者/通讯作者SCI论文7篇。本项目开发的一系列原子光谱/荧光光谱/可视化分析方法有望在中药质量评价中发挥积极作用。