آنالیز عناصر فلزی در محیط کشت با دستگاه ICPMS-2050 Shimadzu

یک محیط کشت معمولاً حاوی عناصری است که طیف وسیعی از غلظت‌ها را شامل می‌شود، از عناصر کمیاب مانند (Co، Cu، Se و غیره) گرفته تا عناصری با غلظت چندین هزار ppm مانند سدیم (Na). عناصر موجود در محیط، در کشت سلولی مهم هستند زیرا توسط سلول ها جذب می شوند و به فعالیت آنزیم و واکنش های اکسایش-کاهش (redox) کمک می کنند. از سوی دیگر، آلودگی غیرمنتظره از مواد خام و تجهیزات در فرآیند تولید محیط کشت ممکن است باعث تفاوت در غلظت عناصر در بین دسته ها شود. بنابراین، دانستن مشخصات غلظت عنصر در محیط کشت برای دستیابی به یک کشت سلولی همگن مهم است. دستگاه های ICP-MS برای این منظور مناسب است زیرا می تواند چندین عنصر را با حساسیت بالا آنالیز کند و دامنه دینامیکی وسیعی دارد.

در این مقاله کاربردی، دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو برای آنالیز عناصر کمیاب و با غلظت بالا در یک محیط کشتی که با نمونه رقیق شده آماده سازی شده است، استفاده شده. علاوه بر این، بازیابی Spike و پایداری طولانی مدت در محیط کشت با استفاده از دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو که در شکل [1] مشاهده می کنید، مورد ارزیابی قرار گرفت تا مشخص شود که هیچ تأثیری بر ارزش تحلیلی به دلیل استفاده از نمونه ای که بصورت رقیق شده آماده سازی شده است، ندارد.

عناصر آنالیز شده در محیط کشت با استفاده از دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو

دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو قادر به آنالیز طیف وسیعی از عناصر شامل عناصر کمیاب و عناصر با غلظت بالا می باشد که در ادامه برخی از این عناصر اشاره شده است.

عناصر کمیاب: Ag, Al, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ge, Li, Mn, Mo, Ni, Se, Sn, Ti, V, Zn

عناصر با غلظت بالا: کلسیم (CA)، پتاسیم (K)، منیزیم(Mg)، سدیم(Na)، فسفر(p)

نمونه های آنالیزی و نحوه آماده سازی نمونه ها

در ادامه با نمونه های آنالیز شده و نحوه آماده سازی نمونه ها در این بررسی آشنا می شوید.

نمونه های آنالیزی

در این مقاله DMEM (گلوکز بالا) به عنوان یک نمونه آنالیز شده استفاده شده است. علاوه بر آن، برای ارزیابی تأثیر پروتئین‌های تولید شده در طی فرآیند کشت بر روی آنالیز، یک محیط با ماتریکس بالا با افزودن پروتئین خالص شده با غلظت 10 گرم در لیتر به DMEM (از این پس به عنوان محیط ماتریکس بالا نامیده می‌شود) تهیه شد.

نحوه آماده سازی نمونه ها

نمونه‌های بدون Spike: نمونه‌های بدون Spike از طریق 20 بار رقیق سازی محیط کشت با مخلوط اسیدهای 1V/v% اسید نیتریک و 0.5v/v% اسید کلریدریک، تهیه شده اند.

نمونه های دارای Spike: نمونه های دارای Spike با افزودن محلول های استاندارد تک عنصری و رقیق کردن محیط کشت 20 بار با مخلوط اسیدهای 1v/v% اسید نیتریک و 0.5v/v% اسید هیدروکلریک تهیه شد.

نمونه های استاندارد برای آنالیز

در این آزمایش نمونه های استاندارد برای آنالیز با دستگاه ICPMS-2050 Shimadzu در نظر گرفته شده که شامل استانداردهای کالیبراسیون، محلول استاندارد داخلی و نمونه استاندارد شاهد می باشند. در ادامه با این موارد بیشتر آشنا خواهیم شد:

استانداردهای کالیبراسیون

استانداردهای منحنی کالیبراسیون با مخلوط کردن محلول‌های استاندارد تک عنصری موجود در بازار و رقیق کردن آن‌ها با مخلوط اسیدهای 1v/v% اسید نیتریک و 0.5v/v% اسید هیدروکلریک تهیه شد. غلظت در هر استاندارد منحنی کالیبراسیون در جدول [1] نشان داده شده است.

جدول [1]: استانداردهای منحنی کالیبراسیون

Concentration						Unit	Elemen ts
STD5	STD4	STD3	STD2	STD1	STD0
–	10	5	1	0.5	0	µg/L	Ag, Al, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ge, Li, Mn, Mo, Ni, Se, Sn, V, Zn
–	100	50	10	5	0	µg/L	Ti
–	10	5	1	–	0	mg/L	Ca, Mg, P
–	25	12.5	2.5	–	0	mg/L	K
300	60	30	–	–	0	mg/L	Na

محلول استاندارد داخلی

محلول استاندارد داخلی با مخلوط کردن محلول های استاندارد تک عنصری موجود در بازار (Be، Ga، Sc، Rh، Tl) و رقیق شده با مخلوط اسیدهای 1v/v% اسید نیتریک و 0.5v/v% اسید هیدروکلریک تهیه شده است. غلظت Be، Ga و Sc در محلول استاندارد داخلی 1 mg/L و غلظت Rh و Tl 0.2 mg/L بود.

نمونه استاندارد شاهد

نمونه استاندارد شاهد نوعی کنترل کیفیت است که بعنوان یک استاندارد کالیبراسیون متوسط، اعتبار مداوم کالیبراسیون اولیه را بررسی می کند. نمونه استاندارد شاهد (CCV) در همان غلظت STD3 تهیه شده است.

پیکربندی تجهیزات و شرایط آنالیز با دستگاه ICPMS-2050 Shimadzu

نحوه پیکربندی سیستم با دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو در جدول [2] نشان داده شده است. برای کاهش هزینه های جاری، آنالیز، با استفاده از یک تورچ (Torch) کوچک انجام شد که گاز آرگون کمتری نسبت به یک تورچ پلاسما معمولی مصرف می کند. برای صرفه جویی در آماده سازی نمونه، استانداردهای داخلی با استفاده از یک کیت استاندارد داخلی آنلاین، به صورت آنلاین اضافه شدند.

جدول [2]: پیکربندی سیستم ICP-MS-2050 Shimadzu

ICPMS-2050	System:
Nebulizer DC04	Nebulizer:
Cyclone Chamber	Chamber:
Mini-Torch	Torch:
Nickel	Skimmer Cone:
Nickel	Sampling Cone:
AS-20	Autosampler:
Online Internal Standard Kit (sample: internal standard = about 9: 1)	Internal Standard Elements:

در جدول [3] شرایط آنالیز عناصر فلزی در محیط کشت با دستگاه ICPMS-2050 Shimadzu را ملاحظه میکنید.

جدول [3]: شرایط آنالیز

1.20 kW	RF Power:
7.0 mm	Sampling Depth:
9.0 L/min	Plasma Gas Flowrate:
1.10 L/min	Auxiliary Gas Flowrate:
0.60 L/min	Carrier Gas Flowrate:
0.25 L/min	Dilution Gas Flowrate:
15 r.p.m	Pump Speed:
He / H2	Collision / Reaction Gas:

آنالیز نمونه و بازیابی Spike

نمونه های آنالیز شده که با استفاده از منحنی های کالیبراسیون نشان داده شده اند، در جدول [1] به صورت کمی مورد آنالیز قرار گرفتند.

جدول [4] نتایج کمی را برای محلول و محیط کشت نشان می دهد. نتایج برای محیط کشت با ضریب رقیق سازی شده محاسبه شده است. مشخص شد که آنالیز همزمان چند عنصر در محیط کشت که در طیف وسیعی از غلظت‌ها، در محدوده ای کمتر از ppb تا چندین هزار ppm وجود دارند، امکان‌پذیر است.

جدول [4]: نتایج کمی سازی در محلول و در محیط کشت

High Matrix Medium		DMEM		DL in Sample**	Instrument Detection Limit (IDL)*	Internal Standard Element	Collision / Reaction Gas	Elements
Mean Measured Value in Sample	Mean Measured Value in Solution	Mean Measured Value in Sample	Mean Measured Value in Solution
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.***	0.1	0.005	103Rh	He	107Ag	Trace Elements (µg/L)
91.4	4.57	1	0.06	1	0.05	45Sc	No Gas	27Al
10.3	0.517	0.32	0.016	0.1	0.005	103Rh	He	138Ba
0.06	0.003	N.D.	N.D.	0.04	0.002	205Tl	He	209Bi
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	0.2	0.01	103Rh	He	111Cd
1	0.06	N.D.	N.D.	0.2	0.01	71Ga	He	59Co
3.4	0.17	0.4	0.02	0.4	0.02	71Ga	He	52Cr
12.0	0.599	0.1	0.007	0.1	0.006	71Ga	He	63Cu
77.4	3.87	15	0.73	0.2	0.01	71Ga	H2	56Fe
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	0.6	0.03	71Ga	He	72Ge
0.40	0.020	0.1	0.007	0.06	0.003	9Be	No Gas	7Li
1.0	0.05	N.D.	N.D.	0.4	0.02	71Ga	He	55Mn
0.44	0.022	N.D.	N.D.	0.1	0.007	103Rh	He	98Mo
8.0	0.40	0.4	0.02	0.4	0.02	71Ga	He	60Ni
1	0.07	N.D.	N.D.	0.2	0.01	71Ga	H2	78Se
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	0.4	0.02	103Rh	He	118Sn
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	10	0.5	45Sc	He	47Ti
N.D.	N.D.	N.D.	N.D.	0.6	0.03	45Sc	He	51V
2.2	0.11	N.D.	N.D.	0.4	0.02	71Ga	He	66Zn
69.6	3.48	70.4	3.52	1	0.05	45Sc	He	44Ca	High-Concentration Elements (mg/L)
212	10.6	214	10.7	0.2	0.008	45Sc	He	39K
19.3	0.965	19.4	0.971	0.02	0.0008	45Sc	He	24Mg
3540	177	3560	178	0.8	0.04	45Sc	He	23Na
28.0	1.40	28.8	1.44	0.4	0.02	45Sc	He	31P

علاوه بر این، آزمایش‌های بازیابی اسپایک (Spike) رسانه‌ای ماتریکس بالا و DMEM برای نشان دادن اینکه نمونه ای که بصورت رقیق شده آماده سازی شده است تأثیری بر مقادیر تحلیلی ندارد، انجام شد. بازیابی Spike محاسبه شد و می توانید نتایج را در جدول [5] مشاهده کنید.

بازیابی Spike بین 94 تا 107 درصد برای همه عناصر اندازه‌گیری شده به دست آمد، که نشان می‌دهد محیط کشت (Culture Medium) را می‌توان با نمونه رقیق از پیش آماده سازی شده با استفاده از دستگاه ICPMS-2050 به‌دقت آنالیز کرد.

جدول [5]: نتیجه بازیابی Spike

High Matrix Medium		High Matrix Medium	Spiked DMEM		DMEM	Spike Concentration	Instrument Detection Limit (IDL)*	Elements
Recovery (%)	Mean Measured Value in Solution	Mean Measured Value in Solution	Recovery (%)	Mean Measured Value in Solution	b Mean Measured Value in Solution
99	4.94	N.D.	99	4.93	N.D.**	5	0.005	107Ag	Trace Elements (µg/L)
107	9.93	4.57	100	5.06	0.06	5	0.05	27Al
104	5.72	0.517	102	5.10	0.016	5	0.005	138Ba
98	4.91	0.003	98	4.90	N.D.	5	0.002	209Bi
98	4.92	N.D.	98	4.91	N.D.	5	0.01	111Cd
98	4.98	0.06	99	4.96	N.D.	5	0.01	59Co
103	5.33	0.17	101	5.09	0.02	5	0.02	52Cr
96	5.39	0.599	97	4.85	0.007	5	0.006	63Cu
102	8.98	3.87	98	5.65	0.73	5	0.01	56Fe
99	4.94	N.D.	100	4.98	N.D.	5	0.03	72Ge
94	4.74	0.020	98	4.98	0.007	5	0.003	7Li
102	5.16	0.05	100	5.02	N.D.	5	0.02	55Mn
102	5.11	0.022	102	5.12	N.D.	5	0.007	98Mo
98	5.28	0.40	98	4.92	0.02	5	0.02	60Ni
106	5.36	0.07	99	4.95	N.D.	5	0.01	78Se
101	5.07	N.D.	101	5.03	N.D.	5	0.02	118Sn
101	50.6	N.D.	101	50.8	N.D.	50	0.5	47Ti
98	4.90	N.D.	100	4.98	N.D.	5	0.03	51V
98	4.99	0.11	97	4.83	N.D.	5	0.02	66Zn
101	8.52	3.48	100	8.51	3.52	5	0.05	44Ca	High-Concentration Elements (mg/L)
102	23.4	10.6	98	23.0	10.7	12.5	0.008	39K
99	5.91	0.965	97	5.84	0.971	5	0.0008	24Mg
106	283	177	99	277	178	100	0.04	23Na
105	6.67	1.40	102	6.56	1.44	5	0.02	31P

پایداری بلند مدت

هر دو محیط DMEM و ماتریکس بالا برای حدود 8 ساعت برای ارزیابی پایداری طولانی مدت دستگاه ICPMS-2050 مورد آنالیز قرار گرفتند. CCV هر 10 نمونه (در مجموع 100 نمونه) اندازه گیری شد تا اعتبار منحنی های کالیبراسیون تایید شود. بازیابی CCV در طول آنالیز در شکل [2] نشان داده شده است.

بازیابی CCV تمام عناصر اندازه‌گیری شده در طول آنالیز بین 90 تا 110 درصد (خط نقطه‌دار قرمز) بود که اعتبار منحنی کالیبراسیون را در طول آنالیز بلندمدت تأیید کرد.

علاوه بر این، بازیابی استاندارد داخلی در طول آنالیز در شکل [3] نشان داده شده است. شدت هر عنصر استاندارد داخلی در STD0 به عنوان 100٪ تعریف شده است. تمام بازیابی های استاندارد داخلی اندازه گیری شده بین 70 تا 130 درصد (خط نقطه چین قرمز) بود. CCV و بازیابی استاندارد داخلی پایداری بلندمدت خوبی در آنالیز دستگاه ICPMS-2050 نشان دادند.

در این مقاله، دستگاه ICPMS-2050 شیمادزو برای آنالیز عناصر کمیاب و با غلظت بالا در محیط کشت، با استفاده از نمونه رقیق از پیش آماده شده استفاده شد. بازیابی اسپایک های خوبی برای همه عناصر اندازه گیری شده به دست آمد و تأیید می کند که محیط کشت را می توان به طور دقیق با نمونه رقیق از پیش آماده سازی شده آنالیز کرد. علاوه بر این، نتایج بازیابی CCV و استاندارد داخلی پایداری بلندمدت خوبی را نشان داد.

شرکت ری نور آزما به ارائه انواع دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاهی مانند دستگاه طیف سنج ICPMS با طیف وسیعی از برند های برتر جهان می پردازد. کارشناسان مجرب شرکت ری نور آزما آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان در زمینه خرید و ارائه خدمات فنی می باشند.