Espectrometría de Masas ICP-MS Triple Cuadrupolo de Última Generación para el Análisis Clínico de Elementos Traza

Por Daniel Kutscher

Descubra el poder del ICP-MS triple cuadrupolo para la investigación clínica: Enfoque en el análisis de elementos traza

Los elementos traza desempeñan un papel fundamental en diversos procesos fisiológicos y patológicos, desde la función metabólica hasta la progresión de enfermedades. La capacidad de cuantificar con precisión estos elementos en matrices biológicas como sangre, suero y orina es clave para avanzar en diagnósticos clínicos, estudios nutricionales y la investigación toxicológica. A medida que la medicina de precisión avanza, la necesidad de medir con exactitud los elementos traza en muestras biológicas se vuelve cada vez más crítica.

Tecnología ICP-MS triple cuadrupolo para el análisis clínico de elementos traza

Las técnicas tradicionales suelen enfrentar limitaciones en sensibilidad o cobertura limitada de analitos. Sin embargo, la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) supera estos retos al ofrecer detección multielemental con un poder de detección sin igual. Reconocida como el estándar de oro en análisis de elementos traza en múltiples aplicaciones, ofrece sensibilidad, precisión y rendimiento analítico excepcionales.

Nuestra nota técnica más reciente explora cómo el sistema Thermo Scientific™ iCAP™ MTX ICP-MS ayuda a los laboratorios clínicos a alcanzar un rendimiento analítico superior.

El rol del ICP-MS en la investigación clínica

El análisis de elementos esenciales y traza en muestras biológicas proporciona información clave para apoyar la investigación clínica y la toxicología forense. Por ejemplo, la exposición a metales tóxicos es un factor de riesgo conocido para múltiples enfermedades, mientras que otros elementos, en concentraciones adecuadas, son esenciales para la función biológica normal. Las concentraciones elementales en sangre pueden correlacionarse con factores geográficos, estilo de vida y condiciones sociodemográficas.¹

Cómo el iCAP MTX ICP-MS enfrenta los desafíos analíticos

El análisis de matrices complejas, como sangre, que contienen sales, proteínas y metabolitos, representa un reto importante para la ICP-MS. Dichas matrices pueden afectar la sensibilidad, provocar supresión o deriva de los estándares internos, e incrementar el mantenimiento debido a obstrucciones en conos, antorcha, inyector o nebulizador. Además, los métodos multielementales deben cubrir un amplio rango de concentraciones y eliminar numerosas interferencias. En estos casos, los sistemas ICP-MS de triple cuadrupolo son la mejor solución.

El sistema iCAP MTX ICP-MS aborda estos desafíos con:

Mayor sensibilidad y precisión: El diseño triple cuadrupolo mejora los límites de detección para una cuantificación confiable incluso en niveles ultratraza.
Eliminación de interferencias de matriz: Técnicas avanzadas de eliminación de interferencias permiten obtener datos de alta calidad incluso en muestras biológicas complejas.
Eficiencia en el flujo de trabajo: Diseñado para laboratorios de alto rendimiento, optimiza la preparación de muestras y procesamiento de datos.

Análisis de 43 elementos en sangre total

El iCAP MTX ICP-MS fue utilizado para analizar 43 elementos en muestras de sangre total. Entre los analitos, se investigaron interferencias críticas mediante reacciones en celda de colisión/reacción con oxígeno (modo TQ-O₂), obteniendo las siguientes ventajas:

La combinación de modos He KED y TQ-O₂ permitió suprimir interferencias comunes, logrando alta sensibilidad y una respuesta lineal para todo el rango de masas (de litio a uranio), cubriendo un rango de concentración de 8 órdenes de magnitud.
El autosampler iSC-65, con la función Step Ahead, redujo el tiempo total de análisis. Junto con el manejo inteligente de matrices, se mejoró la productividad.
El modo TQ-O₂ eliminó interferencias en elementos clave como arsénico, selenio y metales de transición, incluso en muestras de sangre diluidas 50 veces.

Tabla 1. Resumen del modo de análisis, analito, calibración, R², LOD y MDL para todos los elementos analizados

Todos los valores están en µg·L⁻¹

Elemento	Modo de análisis	Analito Q3	Q1	Q3	Estándar interno	R²	LOD	MDL
⁷Li	TQ-O₂	⁷Li	Alta	Normal	Sc	> 0.9999	0.009	0.43
⁹Be	TQ-O₂	⁹Be	Alta	Normal	Sc	> 0.9999	0.014	0.71
¹¹B	TQ-O₂	¹¹B	Alta	Normal	Sc	0.9999	0.068	3.41
²³Na	He KED	–	iMS	Normal	Sc	> 0.9999	0.635	31.8
²⁴Mg	He KED	–	iMS	Normal	Sc	> 0.9999	0.049	2.43
²⁷Al	TQ-O₂	²⁷Al	iMS	Normal	Sc	0.9999	0.016	0.81
²⁸Si	TQ-O₂	²⁸Si.¹⁶O	Alta	Alta	Sc	> 0.9999	0.173	8.65
³¹P	TQ-O₂	³¹P.¹⁶O	Alta	Alta	Sc	0.9999	0.270	13.5
³³S	TQ-O₂	³³S.¹⁶O	Alta	Alta	Sc	0.9999	7.223	361.2
³⁹K	TQ-O₂	³⁹K	iMS	Normal	Sc	> 0.9999	0.102	5.10
⁴⁵Sc	He KED	–	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
⁴⁵Sc	TQ-O₂	¹⁵Sc.¹⁶O	Alta	Alta	Estándar interno	–	–	–
⁴⁴Ca	He KED	–	iMS	Normal	Sc	0.9999	1.600	79.6
⁴⁹Ti	TQ-O₂	⁴⁹Ti.¹⁶O	Alta	Normal	Sc	0.9998	0.008	0.52
⁵¹V	TQ-O₂	⁵¹V.¹⁶O	Alta	Normal	Sc	> 0.9999	0.001	0.04
⁵²Cr	TQ-O₂	⁵²Cr.¹⁶O	Alta	Normal	Sc	0.9998	0.013	0.66
⁵⁵Mn	TQ-O₂	⁵⁵Mn	Alta	Normal	Sc	0.9995	0.004	0.20
⁵⁷Fe	He KED	–	iMS	Normal	Sc	> 0.9999	2.400	118.0
⁵⁹Co	TQ-O₂	⁵⁹Co	Alta	Normal	Ge	> 0.9999	0.001	0.03
⁶⁰Ni	He KED	–	iMS	Normal	Ge	> 0.9999	0.006	0.32
⁶³Cu	TQ-O₂	⁶³Cu	iMS	Normal	Ge	> 0.9999	0.009	0.47
⁶⁶Zn	TQ-O₂	⁶⁶Zn	iMS	Normal	Ge	0.9999	0.035	1.76
⁷¹Ga	He KED	–	iMS	Normal	Ge	> 0.9999	0.005	0.24
⁷²Ge	He KED	–	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
⁷²Ge	TQ-O₂	⁷²Ge	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
⁷⁵As	TQ-O₂	⁷⁵As.¹⁶O	Alta	Normal	Ge	0.9994	0.010	0.48
⁸⁰Se	TQ-O₂	⁸⁰Se.¹⁶O	iMS	Normal	Ge	> 0.9999	0.010	0.50
⁸⁵Rb	TQ-O₂	⁸⁵Rb	iMS	Normal	Y	0.9997	0.001	0.03
⁸⁸Sr	He KED	–	iMS	Normal	Y	> 0.9999	0.003	0.14
⁸⁹Y	He KED	–	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
⁸⁹Y	TQ-O₂	⁸⁹Y.¹⁶O	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
⁹⁰Zr	TQ-O₂	⁹⁰Zr.¹⁶O	iMS	Normal	Y	0.9999	0.002	0.12
⁹³Nb	He KED	–	iMS	Normal	Y	0.9998	0.000	0.02
⁹⁵Mo	He KED	–	iMS	Normal	Y	0.9999	0.008	0.42
¹⁰³Rh	He KED	–	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
¹⁰³Rh	TQ-O₂	¹⁰³Rh	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
¹⁰⁷Ag	TQ-O₂	¹⁰⁷Ag	iMS	Normal	Rh	> 0.9999	0.002	0.12
¹¹¹Cd	TQ-O₂	¹¹¹Cd	iMS	Normal	Rh	> 0.9999	0.009	0.43
¹¹⁵In	He KED	–	iMS	Normal	Rh	0.9999	0.001	0.06
¹¹⁵In	TQ-O₂	¹¹⁵In	iMS	Normal	Rh	> 0.9999	0.001	0.05
¹¹⁸Sn	TQ-O₂	¹¹⁸Sn	iMS	Normal	Rh	> 0.9999	0.001	0.07
¹²¹Sb	TQ-O₂	¹²¹Sb	iMS	Normal	Rh	0.9988	0.004	0.20
¹³⁷Ba	He KED	–	iMS	Normal	Rh	> 0.9999	0.008	0.40
¹⁸¹Ta	He KED	–	iMS	Normal	Ir	0.9996	0.000	0.01
¹⁸²W	He KED	–	iMS	Normal	Ir	0.9999	0.000	0.02
¹⁸⁵Re	He KED	–	iMS	Normal	Ir	0.9998	0.000	0.02
¹⁹³Ir	He KED	–	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
¹⁹³Ir	TQ-O₂	¹⁹³Ir	iMS	Normal	Estándar interno	–	–	–
¹⁹⁵Pt	TQ-O₂	¹⁹⁵Pt	iMS	Normal	Ir	0.9998	0.002	0.12
²⁰²Hg	He KED	–	iMS	Normal	Ir	0.9999	0.002	0.12
²⁰⁵Tl	He KED	–	iMS	Normal	Ir	0.9997	0.001	0.04
²⁰⁸Pb	He KED	–	iMS	Normal	Ir	> 0.9999	0.001	0.05
²⁰⁹Bi	He KED	–	iMS	Normal	Ir	> 0.9999	0.001	0.03
²³⁸U	He KED	–	iMS	Normal	Ir	> 0.9999	0.000	0.02

Figura 1: Esquema del modo TQ-O₂ y reacción de cambio de masa para detectar arsénico (As) y titanio (Ti) sin interferencias.

Resultados adicionales

Tiempo total de análisis: 3 minutos y 14 segundos por muestra, incluyendo aspiración y lavado, ideal para estudios poblacionales a gran escala.
Estabilidad operativa: El iCAP MTX ICP-MS demostró un rendimiento robusto durante 15 horas continuas, analizando 287 muestras con excelentes resultados de control de calidad.

Figura 2: Respuesta reproducible de los estándares internos a lo largo de 287 muestras, durante 15 horas de análisis continuo.

Referencia bibliográfica

Simic, A. et al. Trace elements in whole blood in the general population in Trøndelag County, Norway: The HUNT3 Survey. Science of the Total Environment, 2022, 806, 150875.