我校本科生在分析化学知名期刊《Analytical and Bioanalytical Chemistry》上发表重要研究成果

本网讯   近日，我校国家市场监管重点实验室（稀土产品检测与溯源）（以下简称“重点实验室”）柯于球副教授课题组的研究论文“Multi‑element imaging of urinary stones by LA‑ICP‑MS with a homogeneous co‑precipitation CaC₂O₄‑matrix calibration standard”成功发表在分析化学领域知名期刊《Analytical and Bioanalytical Chemistry》（SCI二区期刊），该论文被编辑部遴选为封面文章（图1）。论文第一作者为我校材料冶金化学学部应用化学专业2019级本科生邓浩，通讯作者为重点实验室柯于球副教授。

图1《Analytical and Bioanalytical Chemistry》2023年第415卷第9期封面

日常饮食中如果摄入过多草酸含量较高的食物会导致人体草酸大量积存，容易产生尿路结石。尿结石在生物体内形成和生长过程中，会通过生物吸收、物理吸附和化学共沉淀等作用引入多种微量元素，如Cu、Cr、Cd、Co、Sr、Fe、Mn、Zn、Pb、Mg等。受生物作用和生长环境变化等因素的影响，不同组织结构中微量元素浓度和分布往往存在较大差异，这种差异在一定程度上可用于反演生物的生长规律及其生长环境的变化。因此，对尿结石样品进行准确微区分析及定量元素成像研究具有重要意义。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术（LA-ICP-MS）是一项新型的固体样品直接进样分析技术，它由激光剥蚀进样系统（LA）和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）串联组成。由激光剥蚀系统实现固体样品微区采样并由ICP-MS进行准确定量分析，从而实现各类固体样品微量元素的原位微区分析，如生物组织切片、月壤、化石、矿物、合金和其他固体材料。该分析技术不仅具有高灵敏度、低检出限（ng/g级别）、高空间分辨率（5-200 μm）、多元素同时检测等优点，而且能够进行快速、原位、微区进样，特别适合用于考察尿结石中微区环带结构（图2）中的元素分布差异。

图2 尿结石样品微区环带形貌图

本文针对尿结石微区分析及定量元素成像研究，为了研制微量元素分布均匀的草酸钙定量校正标准，对比考察了均相沉淀和异相沉淀法制得的CaC₂O₄粉末中微量元素的均一性（图3），从而选择了性能更佳（微量元素分布更均匀）的尿素基均相共沉淀法并用该法制备了Mg、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn和Sr掺杂的CaC₂O₄粉末，压片后将其作为草酸钙基体尿结石LA-ICP-MS微区分析的定量校正标准，在充分验证分析方法准确度的基础上，对实际尿结石样品开展LA-ICP-MS定量元素成像研究，获得了尿结石中Mg、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn和Sr的定量元素分布图（图4），为结石病的诊疗提供科学依据。

图3 均相沉淀法和异相沉淀法制得的CaC₂O₄粉末中微量元素分布均一性

图4 尿结石样品微量元素LA-ICP-MS定量元素成像图

据悉，该项研究由重点实验室柯于球副教授课题组与重点实验室2022年度开放研究基金获得者、中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室周健宗博士和赣南医学院第一附属医院徐辉副教授合作完成；主要实验是在柯于球副教授的指导下，由我校材料冶金化学学部应化191班邓浩、汤地生，应化201班杨婉晴和材化171班胡冕等本科生共同完成。

以上工作得到了国家自然科学基金和国家市场监管重点实验室（稀土产品检测与溯源）开放研究基金的资助。

(文、图/柯于球   编辑/王金花)