Hiện nay, vấn đề phân tích dạng các nguyên tố đang là nhu cầu rất cấp thiết trong đánh giá ô nhiễm thực phẩm và môi trường, trong nghiên cứu các quá trình chuyển hình ảnh và tích lũy sinh học, trong nghiên cứu các quá trình địa hóa... Tuy nhiên các phép xác định thông thường chỉ cho biết 2 tổng hàm lượng các nguyên tố chứ chưa cho biết hàm lượng các nguyên tố ở các dạng cụ thể, trong khi đó để đánh giá tính độc, các quá trình chuyển hóa chất trong cơ thể sinh vật, các chất tồn tại trong các tầng địa chất, sự tồn tại của nguyên tố trong môi trường lại cần đến thông tin về hàm lượng và số lượng của các dạng nguyên tố.

Có thể đề cập đến một nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao như As nguyên tố này được coi là chất độc bảng A vì nó gây ra bệnh ung thư nguy hiểm cho con người, nó có khả năng xâm nhập và tích lũy cao trong cơ thể, chính vì vậy hàm lượng As trong nước sinh hoạt theo tiêu chuẩn quy định khá thấp (≤10µg/lít). Trong tự nhiên As đã được tìm thấy dưới nhiều dạng hợp chất khác nhau như As(III) As(V) MMA DMA… trong đó dạng As(III) độc hơn dạng As(V); các dạng As vô cơ có độc tính cao hơn các dạng As hữu cơ các dạng lại có thể chuyển hóa qua lại với nhau nhờ tác động của các yếu tố trong môi trường sống.

Như vậy, mỗi dạng tồn tại của một nguyên tố có những tính chất khác nhau nếu chỉ phân tích tổng hàm lượng các nguyên tố thì chưa chỉ ra được độc tính hoặcứng dụng của nó, chính vì vậy việc định lượng các dạng của các nguyên tố là cần thiết. Để phân tích dạng các nguyên tố, phương pháp chủ yếu hiện nay hầu hết đều dựa trên nguyên tắc tách các dạng ra khỏi nhau rồi xác định hàm lượng của chúng bằng các phương pháp phân tích thông thường hoặc sử dụng các phương pháp ghép nối các thiết bị phân tích, quy trình phân tích có thể tách thành các giai đoạn khi áp dụng kỹ thuật phân tích không ghép nối hoặc khép kín khi xử dụng kỹ thuật ghép nối. Có thể kể đến là nh m các phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối với phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (HPLC - AAS), hoặc ghép nối với phép đo phổ khối (HPLC - ICP - MS)… Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của các phương pháp tách là qua nhiều công đoạn phức tạp, dễ làm nhiễm bẩn, mất chất phân tích hoặc chất phân tích bị chuyển hóa. Trong thực tế tại Việt Nam, mặc dù đã có rất nhiều phòng thí nghiệm được trang bị các thiết bị như HPLC AAS ICP - MS, LC - MS, GC - MS… nhưng hầu hết các thiết bị này hoạt động độc lập, việc ghép nối các thiết bị với nhau đòi hỏi kỹ thuật tiên tiến và khó thực hiện được.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Nguyễn Mạnh Hà thực hiện “Nghiên cứu phương pháp xác định lượng vết một số dạng Asen trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp ghép nối HPLC - ICPMS” với mục tiêu: Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định đồng thời một số dạng asen trong mẫu huyết tương người bằng phương pháp ghép nối HPLC - ICP/MS. Qui trình phân tích sau khi xác nhận giá trị sử dụng sẽ được áp dụng để phân tích các dạng As trong mẫu huyết thanh nhằm đánh giá độc tính và tích lũy sinh học của chúng với cư dân sống trong vùng nhiễm asen.

Để có thể phân tích đồng thời các dạng asen như As(III) As(V) vô cơ các dạng hữu cơ phổ biến như monometyl asen đimetyl asen asenobetain (tồn tại với nồng độ rất nhỏ) trong huyết tương trước hết cần tách chúng ra khỏi nhau và tách chiết ra khỏi nền mẫu sau đó phát hiện nguyên tố bằng detector đủ nhạy. Kỹ thuật phổ biến nhất và hiệu quả nhất để tách các dạng asen trong nền mẫu phức tạp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) sau đó định lượng bằng phương pháp phân tích nguyên tố với detector có độ nhạy tốt nhất hiện nay ICP-MS.

Trong bộ phân tích khối này ion dương của nguyên tố sẽ bị bẫy trong những quĩ đạo được ổn định bởi một điện trường. Tùy theo hiệu điện thế âm hay dương áp vào những thấu kính trong nguồn ICP và hệ quang học ion mà xác định những ion mang điện tích dương sẽ được dẫn tới bộ phân tích khối. Ion cần phân tích sẽ có một tỉ lệ M/z xác định nhờ đó chúng được tách chọn lọc ra khỏi bộ phân tích khối và tạo một tín hiệu đặc trưng tại hệ thống phát hiện MS. Nguồn ICP có năng lượng rất lớn nên quá trình ion hóa diễn ra triệt để hơn nên độ nhay cao nhất trong các nguồn ion hóa hiện nay khi phân tích nguyên tố.

ICP-MS được sử dụng như một detector của hệ HPLC. Trong các điều kiện của đo của ICPMS, 3 thông số quan trọng là công suất nguồn cao tần cảm ứng plasma (RF power), tốc độ khí Ar tạo sol khí (nebulizer gas flow) và thế của thấu kính hội tụ ion (lens voltage). Do đó ba thông số này được khảo sát đánh giá và chọn giá trị tối ưu nhằm đạt được tín hiệu phân tích cao nhất cho phép đo. Dung dịch chuẩn hỗn hợp 200 µg/L của As (V) và Se (VI) được chuẩn bị bằng cách pha loãng dung dịch chuẩn gốc (1000 mg/L, Merck, Sigapore) trong dung dịch HNO3 2%. Dung dịch này được sử dụng để tối ưu hóa ba thông số đề cập ở trên bằng phương pháp bơm mẫu trực tiếp vào hệ ICP-MS.

Trong cấu trúc phần cứng hệ máy ELAN 9000 ICP-MS của Perkin Elmer thì thấu kính hội tụ ion là một ống hình trụ. Do đ với thiết kế này điện thế thấu kính chỉ làm nhiệm vụ định hướng dòng ion từ nguồn ion hoá đến bộ tách khối. Thông thường thì thế của thấu kính ion được tối ưu hoá cho tất cả các nguyên tố thông qua “autotune”. Khi thế thấu kính hội tụ ion tăng thì cường độ tín hiệu phân tích tăng. Tuy nhiên khi thế của thấu kính hội tụ ion tăng thì khả năng tích luỹ các chất có trong nền mẫu tăng trên bề mặt thấu kính. Do đó tần xuất làm sạch hệ thấu kính ion tăng lên và đó là điều không mong muốn trong phân tích. Do đó thế của thấu kính được đặt trong khoảng 9V đến 10V đảm bảo độ nhạy phép phân tích và giảm thiểu tần suất làm 5 sạch thấu kính ion. Bên cạnh đó điện thế đặt vào thấu kính tăng kèm theo sự tăng lên của tín hiệu nhiễu do đó làm giảm độ nhạy của phép phân tích đặc biệt là trong phân tích lượng vết.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17684/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)