元素是生命体的基本组成成分，具有重要的生物学功能。元素组学通常关注元素组及其对外源性或内源性刺激的动态响应，以此来探究元素的功能。基于大型人群队列的多元素研究可以有效地揭示元素稳态失衡和人体病理状态间的密切关系，但生物样品数量大、可用体积小的特点对多元素定量方法提出了更高的要求。复旦大学生命科学学院唐惠儒教授团队针对上述难题，于2022年7月发表“Simultaneous quantification of 70 elements in biofluids within 5 min using inductively coupled plasma mass spectrometry to reveal elementomic phenotypes of healthy Chinese adults”于Talanta，该文章建立了一种操作简便、元素覆盖度高、样品消耗少的多元素定量分析方法，可实现5分钟内在50微升血液样品中同时定量70种元素。该团队利用所建方法测定了大批量血液样品，证明该方法可较好地应用于大型人群队列研究，并初步建立了健康成人血浆元素浓度的参考区间。
研究结果：
1、高通量的多元素定量分析方法建立及方法学验证
本研究基于元素浓度、样品量、样品基质、样品制备环境、ICP-MS检测参数等多个因素，对方法进行了全面的优化。为了同时定量70种元素，作者根据元素的浓度和特性将其分为4组进行标准曲线溶液的配制，共设计了16条不同的标准曲线。作者进一步对泵管、泵速、样品前处理和进样流程等进行了细致地优化，以获得更小的样品消耗量和更短的分析时间。另外，本研究采用了基质匹配的策略削弱了基质效应。方法学验证表明，该方法具有良好的线性、高灵敏度、高精密度、高准确度、高回收率和稳定性，适用于小体积血清样本的高通量元素组定量分析。
2、定量方法拓展应用于其他生物样本
本研究采用所建立的方法对人血清、血浆、尿液和山羊血清四种生物体液进行元素组定量分析，分别定量了53、44、42、50种元素，观察到不同生物样本中的元素水平差异，并初步证实了该方法的稳健性良好。
3、健康成人血浆样本的多元素测定
本研究利用所建方法测定了大批量血液样品（约3950例），根据健康成人的选择标准从中筛选出127例健康成人的血浆样品，基于此建立了血浆中31个元素的浓度参考区间[P2.5, P97.5]。通过该结果，我们可以直观地观察到人血浆中各元素浓度水平的巨大差异。据了解，该研究首次报道了包含较多元素的中国健康成人血浆元素参考区间，并且大多数元素的参考区间与不同国家的研究结果相接近，具有可比性。
本研究建立了一个基于电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的高通量多元素定量检测方法，具有操作简便、元素覆盖度高、样品消耗量少等优势，可拓展应用于多种生物体液的元素分析，并利用该方法初步建立了中国健康成人血浆元素参考区间。本研究为人体生理、营养和环境科学等相关的元素组学研究提供了有效的新工具和重要的元素定量数据。
论文链接点击查看：https://doi.org/10.1016/j.talanta.2022.123720