齐鲁医学中国尿碘水平与检测标准.pptx
2021/7/27 星期二江苏省丝网印刷电极式生物传感器工程技术研究中心江苏省丝网印刷电极式生物传感器工程技术研究中心中国居民的尿碘水平评价与检测标准中国居民的尿碘水平评价与检测标准主讲人：辛君伟1Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province2Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province目录目录l1.碘的生理功能l2.碘营养状况对健康的影响l3.碘营养评价标准l4.中国居民基于尿碘水平的碘营养状况l5.碘检测方法l6.未来几年中国政府的行为3Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘的理化性质：碘是一种非金属元素。化合价有-1，+1，+3，+5，+7。微溶于水，易溶于有机溶剂。自然界中的碘主要存在于海洋中，并以雾态或气态的形式参与循环。4Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘的吸收 碘通过空气、食物、饮水等多种途径进入人体。一般情况下，人体摄取的碘约80%-90%来自食物，10%-20%来自饮水，来自空气的碘不足5%。食物的水中的碘进入消化道后，主要以碘化物的形式吸收，另一部分需要消化道转化为无机碘后再吸收。某些成分会阻碍碘的吸收。5Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l中国居民的碘摄入 在水碘150g/L地区：碘盐-84.2%，食物-13.1%，饮用水-2.7%在水碘150-300g/L地区：碘盐-48.7%，食物-6.0%，饮用水-45.4%在水碘300g/L地区：碘盐-35.2%，食物-4.4%，饮用水-60.4%6Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘的分布 碘主要分布在甲状腺，约占人体总碘量的70%-90%。肌肉、皮肤、骨骼以及其他内分泌腺和中枢神经系统也都含有一定量的碘。7Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘的代谢和利用 甲状腺从血液中提取碘(I-1),用于甲状腺素的合成。碘以甲状腺素的形式实现其生理功能。除此之外，至今尚未发现碘有其他独立的生理作用。当人体碘缺乏时，会引起生化紊乱及生理功能异常；并导致甲状腺代偿性增生。8Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘的排泄 碘的排出途径主要为肾脏，其次为肠道。一般约有90%的碘经尿液排出，5%-10%经粪便排出，也有极少量随汗液或通过呼吸排出。乳汁中也可排出一定量的碘。9Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘的生理功能碘的生理功能l碘在血浆和尿液中的形式：血浆中的碘形态与含量：10g/L for I-，1.5g/L for MIT和DIT，3g/L for rT3，45g/L for T4。尿液中90%的碘为无机碘，在无机碘中，-1价态的碘离子占主导地位。正常尿液中不存在IO3-10Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘营养状况对健康的影响碘营养状况对健康的影响l碘缺乏(Iodine deficiency discorders,IDD)的危害IDD在人类不同生长发育阶段的表现形式不一：成人：甲状腺肿大、甲状腺功能减退、智能和体能低下等症状儿童和青春期：影响骨骼、肌肉、神经和生殖系统的生长发育孕妇：影响胎儿的脑发育，严重者还会引起流产、胎儿畸形和死亡婴幼儿：克丁病(呆小症)，大脑功能不可逆改变-智力低下。11Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘营养状况对健康的影响碘营养状况对健康的影响lIDD危害 我国是受碘缺乏威胁最严重的国家之一。上世纪70年代，我国有地方性甲状腺肿患者3500万人，典、型地方性克汀病患者约25万人。到90年代，全国IDD分布于1807个县、27128个乡。更为严重的是，还有数百万之多的亚克汀病病人。病区学龄前儿童智商比正常人低10%-11%。12Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province甲状腺肿与克汀病甲状腺肿与克汀病13Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘营养状况对健康的影响碘营养状况对健康的影响l碘过量的危害 摄入过量的碘会扰乱甲状腺的正常功能，既可以导致甲状腺功能亢进，也可以导致甲状腺功能减退，孕妇暴露于高碘可导致新生儿甲状腺肿和甲状腺功能减退。l流行病学 高碘甲状腺肿 碘致甲亢 对智力的影响 14Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘营养评价标准碘营养评价标准l碘营养评价标准：尿碘水平尿碘水平膳食碘摄入量评价标准其他指标：甲状腺肿患病率甲状腺肿患病率、(甲状腺功能低下症血液)TSH、甲状腺球蛋白(Tg)15Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province生化指标检测生化指标检测T3及及T4的含量的含量lT3（三碘甲状腺原氨酸）和T4（四碘甲状腺原氨酸）是人体血清中存在两种主要的甲状腺激素。T3和T4在血液中大部分与血浆中的甲状腺素结合球蛋白（TBG）相结合。当体内甲状腺功能异常时，T3和T4值也会发生异常。但某些药物可影响检查结果，如阿司匹林、苯妥英钠能抑制TBG与T4结合而使T4降低，地塞米松也可使T4和T3值降低。因此，在做上述检查前1周内应禁止使用这些药物。另外，关于碘131吸收率，以甲状腺机能亢进为例，其碘131吸收率增高，峰值时间也提前。单纯性甲状腺肿吸碘131率也较正常值高，但无峰值提前。甲状腺机能低下者则吸碘131率明显降低。1、某些食物和药物可影响试验结果，例如含碘丰富的发菜、海鱼、海带、海蜇、苔菜等，患者至少在试验前46周内应禁食。2、某些药物（如含碘喉片）也要避免服用。甲状腺激素药（如降钙素、甲状腺粉、碘赛罗宁等）应在检验前6周停用，抗甲状腺药（如甲巯咪唑、卡比马唑）应停用24周。利血平、普鲁本辛、利尿剂（如呋喃苯胺酸）、安眠药、保泰松、肾上腺皮质激素（泼尼松、地塞米松等）等应停用1周再做检验。16Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province17Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province尿碘评价标准尿碘评价标准WHO/UNICEF/ICCIDD推荐的人群碘营养状况评价标准（p33）18Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province膳食碘摄入量评价标准膳食碘摄入量评价标准l中国营养学会的碘推荐摄入量：0-3岁：50g/d 4-10岁：90g/d 11-13岁以上：120g/d14岁以上：150g/d 孕妇和乳母：200g/d19Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province膳食碘摄入量评价标准膳食碘摄入量评价标准不同年龄段人群UL值(SCF)20Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province中国普通人群尿碘水平中国普通人群尿碘水平21Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province碘缺乏高危地区人群尿碘水平碘缺乏高危地区人群尿碘水平22Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province沿海地区人群尿碘水平频数分布沿海地区人群尿碘水平频数分布23Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province未来几年国家尿碘政策变化未来几年国家尿碘政策变化l1.沿海地区居民碘营养状况总体处于适宜水平，食盐加碘未造成沿海居民碘摄入过量。部分沿海地区孕妇的碘营养不足。l2.水碘含量150ug/L的地区，食用碘盐，碘过量的风险较高；如不食用，碘缺乏风险低，则可不食用碘盐。在少数水碘含量高的地区，即使停供碘盐，碘含量仍过高，存在健康风险，应加强监测。l4.总之，继续实行食盐加碘政策，但应因地制宜。24Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province复杂介质中的碘检测方法复杂介质中的碘检测方法l分光光度法 S-K法、As-Sb法、TMB显色法、chlorpormazine显色法、lICP-MSl电化学方法l色谱法25Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province砷铈催化分光光度法砷铈催化分光光度法l尿样经氯酸（或过硫酸铵）在110-115C（或100C）下消化。利用在酸性环境下，碘对砷铈氧化还原反应的催化作用：反应中黄色的Ce4+被还原成无色的Ce3+,碘含量越高，反应速度越快，所剩余的Ce4+越少。控制反应温度和时间，于420nm下测试剩余的吸光度，求出碘含量。26Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province砷铈催化分光光度法砷铈催化分光光度法l该方法的原理可参考砷铈催化分光光度法的在两篇原始文献(E.B.Sandell 1934和E.B.Sandell 1936)。后续所有关于砷铈催化的研究基本上都是基于这两篇文献。方法的测试标准可参考卫生部1995和2003的两篇行业标准、世卫组织66页27Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province溶液配制溶液配制1.过硫酸铵溶液配置：称取228.2g过硫酸铵溶解1L去离子水中。在黑暗中冷藏(4-10C)，防止分解。溶液可保存4周。28Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province溶液配制溶液配制2.亚砷酸溶液配置：称取5g三氧化二砷和25g氯化钠放置于1L的容量瓶中，然后加入200mL浓度为5N的硫酸溶液，再加入300mL去离子水，缓慢加热，搅拌至溶解。冷却后用去离子水定容至1L。避光保存，可稳定6个月。29Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province溶液配制溶液配制3.硫酸铈铵溶液配置：称取24g硫酸铈铵溶解在1L浓度为3.5N的硫酸溶液中，放置24小时以上。室温避光保存，可稳定6个月。30Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province溶液配制溶液配制4，5N硫酸溶液配置：为了操作安全，使用冰浴。在1L的PP容量中加入500mL去离子水，然后缓慢加入139mL浓硫酸，然后稀释至1L。31Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province溶液配制溶液配制5，3.5N硫酸溶液配置：为了操作安全，使用冰浴。在1L的PP容量中加入500mL去离子水，然后缓慢加入97mL浓硫酸，然后稀释至1L。32Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province测试程序测试程序1.确保尿样和质控样已复温至室温。振荡样本至瓶子底部没有颗粒物存在。2.移取250uL尿样、标准溶液、质控样至试管中。3.每根试管中加入1mL的过硫酸铵溶液4.将试管中的溶液混合均匀后置于91-95C的水浴中消解60分钟。5.取出试管，复温至室温。6.每根试管中加入3.5mL亚砷酸溶液，混匀后放置15分钟。7.每隔30秒在每根试管中加入400uL硫酸铈铵溶液，用漩涡混匀器或其他方法快速混匀。33Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province测试程序测试程序反应开始30分钟后，在420nm下按照加样顺序，每隔30秒测试一个样本的吸光度。34Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu ProvincelAg+、Hg2+等能与I-结合的重金属离子会干扰测试。l亚硝酸盐、抗坏血酸、亚铁离子等还原性物质也会干扰测试。l上述干扰物质经过消解后可以去除。35Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel硫酸马钱子碱可以淬灭砷铈催化反应，因此可以通过测试硫酸马钱子碱-铈在428nm下的吸光度进行定量分析。lCe4+能够氧化Fe2+为Fe3+，后者可与菲啰啉等形成红色络合物，可通过测量460nm下的吸光度法和通过颜色突变点定量分析碘含量。lAs3+可以使用Sb3+代替。36Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu ProvinceICP-MS37Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu ProvinceTMB显色半定量法显色半定量法 在pH=4.0的柠檬酸缓冲液中，TMB在I-的催化作用下被H2O2氧化，反应产物为蓝色的二胺/二亚胺电荷复合体与复合体平衡的阳离子自由基及二亚胺。碘离子浓度越高，反应速度越快，蓝色产物越多，控制反应温度和时间，在646,655nm下测定吸光度。38Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province39Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu ProvinceTMB显色半定量法显色半定量法l默克法40Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel中生金域法41Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel显色剂除了联胺类外，还可以使用chloropromazine，该反应机理如下：42Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province用于碘离子测试的电化学方法用于碘离子测试的电化学方法l1.极谱法l2.阴极溶出伏安法l4.电位溶出法l5.离子选择电极l6.催化电化学方法43Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel极谱法：极谱法的检测限在5g/L以下，线性范围约在7-1000g/L间。可参考：Herring.J.R,Liss.p.s Deep SeacRes.1974,21,777-783Takayanagl.K,Wong.G.T.F.Talanta.1986,33,451-45444Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel阴极溶出法(CSV)阴极溶出法在海水中碘的测量中有着广泛的应用，通过文献来看，方波阴极溶出伏安法有较好的测试效果。相关文献可参考：资料77页，85页，92页，125页，131页，143页，172页，183页45Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel伏安法主要依据AgX+e-Ag+X-中产生的氧化电流测试卤素离子的浓度。AgX溶解度(Ksp)的不同使氧化/还原电位有明显的差异，以电位来区分卤素X的种类。文献：资料71页，92页，100页，105页，135页，163页46Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province电位溶出法电位溶出法l主要以铜、银为工作电极。相关文献可以参考：资料80页周公伟.电位溶出分析法及其应用于碘分析的探讨.广东卫生检疫，1992滕久委.碘的氧化电位溶出法测定.暨南理医学报.198847Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province离子选择电极离子选择电极l大多数的离子选择电极在测试同时含有氯、溴、碘离子的溶液中的碘离子时，选择性不够好。另外，离子选择电极的灵敏度不足以检测尿液中碘的含量。资料157页48Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province银电极、铜电极、汞膜电极基础研究银电极、铜电极、汞膜电极基础研究银电极：银微盘电极上碘离子的示差脉冲溶出伏安法；Arai,K.,Kusu,F.,Noguchi,N.,Takamura,K.,Osawa,H.,1996.Anal.Biochem.240,109113；80页；铜电极：碘离子在铜电极上阴极溶出伏安法的研究汞膜电极：Ball,R.G.,Manning,D.L.,Menis,O.,1960.Anal.Chem.32,621623.资料143页碳电极：105页，135页，49Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province复杂基质中的碘离子碘化学测试技术复杂基质中的碘离子碘化学测试技术l1.离子选择电极：尿样需要经过阴离子交换树脂，树脂吸附尿样中的碘离子，然后使用高浓度的硝酸钾洗脱后测试。普通的商业化碘离子选择电极线性范围20uM-1mM，基于AgI/Ag2S体系的离子选择电极检测限可达到1.47ug/L,线性范围5-400ug/L。l色谱与银电极联用50Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Province催化电化学催化电化学51Screen-Printed Biosensor Research Centre of Jiangsu Provincel更详细的内容可参见：52
