77mSe bằng kích hoạt lặp vòng
Selen được xem là một nguyên tố vi lượng thiết yếu. Sự phát hiện Selen như là một nguyên tố cần thiết cho động vật được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1957. Từ đó, Selen trong cơ thể người được chú ý và ngày càng nhiều kiến thức đã được biết về vai trò dinh dưỡng của nó [58, 59]. Selen phân bố rộng trong môi trường (nước, đất, không khí và các vật chất sinh học) mặc dù ở hàm lượng rất thấp ( 1 mg/kg) [60, 61]. Selen và thành phần của nó đã được tìm thấy trong dải rộng của các ứng dụng công nghệ, đặc biệt là trong dược phẩm (các chế phẩm Selen trong điều trị bệnh do thiếu hụt Selen) [59]. Selen hiện được công nhận là chất dinh dưỡng quan trọng về mặt sinh học. Trong chế độ ăn uống hàng ngày không đủ cung cấp Selen sẽ có hậu quả bất lợi trong việc duy trì sức khỏe [58].
Nhiều phương pháp phân tích có thể được ứng dụng cho việc xác định hàm lượng nguyờn tố vết Selen (àg/kg) trong nhiều đối tượng mẫu, gồm cỏc phương pháp chủ yếu như NAA, AAS, ICP-MS, XRF và một số phương pháp khác [59].
Trong số đó, NAA, AAS và XRF là những kỹ thuật phân tích thường được sử dụng nhất để xác định Selen trong mẫu sinh học [60-64]. Trong đó, phương pháp XRF được xem là mất thời gian và phức tạp, còn phương pháp AAS có thể bị nhiễu bởi nền phông như thực phẩm [61]. Hơn nữa, Selen thường có mặt trong cả môi trường và mẫu sinh học với hàm lượng rất thấp. Vì vậy kỹ thuật phân tích có độ nhạy cao là cần thiết để ngăn ngừa tổn thất do bay hơi hoặc nhiễm bẩn. Phương pháp NAA cho độ nhạy cao bởi sử dụng hạt nhân sống dài 75Se (T1/2 = 120 ngày) hoặc hạt nhân sống ngắn 77mSe (T1/2 = 17,4 giây). Cả hai đều có những ưu và nhược điểm riêng.
Việc xác định Selen qua 75Se là một phương pháp khả thi, nhưng phải mất thời gian phân tích tương đối dài, do đó làm tăng chi phí phân tích. Sử dụng 77mSe có thể tránh được việc phải chiếu – rã – đo dài, do đó giảm đáng kể thời gian thí nghiệm.
Hình 4.12: Phổ gamma tại đỉnh 161,9 keV của 77mSe trong mẫu chuẩn NIST-1566b tích lũy theo các vòng lặp
Mẫu chuẩn NIST-1566b được chiếu và đo với một số vòng lặp. Các phổ riêng lẻ được cộng lại thành phổ tổng ứng với số vòng lặp. Đỉnh phổ 161,9 keV của 77mSe ứng với 7 vòng lặp được trình bày trong Hình 4.12 và cho thấy sự cải thiện đáng kể của diện tích đỉnh 161,9 keV và tỉ số số đếm đỉnh trên căn phông theo số vòng lặp được tăng dần.
Hình 4.13: Kết quả khảo sát thời gian chiếu tối ưu để xác định Selen trong mẫu chuẩn IAEA-436 và NIST-1566b
Phép đo giới hạn phát hiện của Selen trong mẫu chuẩn IAEA-436 và NIST- 1566b với các khoảng thời gian chiếu khác nhau đã được khảo sát. Kết quả được trình bày trong Hình 4.13 cho thấy, khoảng thời gian chiếu từ 15 30 giây tại Kênh 13-2 và đo trong khoảng 20 giây tại khoảng cách 10 cm, giới hạn phát hiện đạt được là thấp nhất, khoảng từ 0,06 0,08 àg đối với mẫu chuẩn IAEA-436. Trong khi đú giới hạn phỏt hiện thấp nhất đối với mẫu chuẩn NIST-1566b ở khoảng 0,08 0,10 àg.
Lý do giới hạn phát hiện của Selen trong mẫu chuẩn NIST-1566b cao hơn trong mẫu chuẩn IAEA-436 là vì trong mẫu NIST-1566b có chứa một lượng lớn hàm lượng muối (5140 ppm Cl và 3297 ppm Na) và Al (197,2 ppm).
Kỹ thuật phân tích nhanh để xác định hàm lượng Selen trong mẫu sinh học thông qua hạt nhân sống ngắn 77mSe đã được phát triển tại LPƯĐL. Kỹ thuật này đơn giản và tiết kiệm thời gian thực hiện, bao gồm phép chiếu mẫu khoảng 5 ÷ 20 giây, thời gian để rã trong vài giây và đo mẫu trong khoảng 20 giây. Độ chính xác của kỹ thuật này đã từng được đánh giá thông qua phân tích Selen trong một vài mẫu chuẩn với
mức hàm lượng khác nhau. Bên cạnh đó, kết quả khảo sát cho thấy việc sử dụng hạt nhân sống ngắn có nhiều ưu điểm hơn sử dụng hạt nhân sống dài 75Se.
Bảng 4.18: Phân tích Selen trong mẫu chuẩn IAEA-436 bằng NAA sử dụng 77mSe và 75Se
Hạt nhân Hạt nhân sống dài, Hạt nhân sống ngắn,
75Se 77mSe
Chu kỳ bán hủy 120 d 17,4 s
Thời gian chiếu 10 h tại 3,5 x 1012 20 s tại 4,2 x 1012
(n/cm2/s) (n/cm2/s)
Thời gian rã 20 d 20 s
Thời gian đếm 5 10 h tại GMX- 20 s tại GMX-4076
30190
Giới hạn phỏt hiện 0,06 0,07 àg 0,06 0,09 àg
Độ tái lặp 8% 11%
Kết quả phõn tớch 4,35 ± 1,1 àg/g 4,25 ± 0,46 àg/g Đối với phép xác định Selen bằng NAA tại LPƯĐL, cả hạt nhân sống ngắn
77mSe và hạt nhân sống dài 75Se đều được sử dụng. Bảng 4.18 trình bày các thông số thí nghiệm đã được dùng để phân tích Selen trong mẫu sinh học bằng NAA sử dụng 77mSe và 75Se. Đối với NAA sử dụng hạt nhân sống ngắn 77mSe, không chỉ cạnh tranh về mặt thời gian phân tích mà độ nhạy có thể đạt gần bằng với NAA sử dụng hạt nhân sống dài. Phép phân tích 77mSe được thực hiện nhanh và đơn giản trong qui trình. Độ lặp lại của phép đo thông thường là 11%. Độ chính xác khoảng 8% trong hầu hết trường hợp. Giới hạn phát hiện có thể đạt được khoảng 0,06 0,09 àg đối với một vài mẫu cú nền phụng là sinh học. Tuy nhiờn, một số mẫu cú giới hạn phát hiện cao hơn vì bao gồm một lượng lớn Al, Na và Cl.
Số đếm
Năng lượng (keV)
vòng 1 vòng 2 vòng 3 vòng 4 vòng 5
Hình 4.14: Phổ tích lũy tại đỉnh 161,9 keV của 77mSe trong mẫu NIST-1598a Đối với một số đối tượng mẫu, hàm lượng của Selen khá thấp thường dưới mức ppm, số đếm thu được qua một phép chiếu và đo bằng NAA thông thường thì rất thấp như được chỉ ra trong Hình 4.14. Vì vậy, các nỗ lực đã được thực hiện để cải thiện giới hạn phát hiện của Selen bằng việc áp dụng các kiểu lặp vòng khác nhau, bao gồm lặp vòng thông thường (CNAA), giả lặp vòng (PCNAA), chiếu mẫu lặp (Re-NAA) và kết hợp Re-NAA với CNAA hoặc PCNAA.
Hình 4.15: Giới hạn phát hiện của Selen trong mẫu chuẩn IAEA- 436 bằng việc kết hợp phổ của hai phương pháp Re-NAA và
PCNAA
Hình 4.15 cho thấy giới hạn phát hiện của Selen được cải thiện đáng kể khi kết hợp 2 phương pháp Re-NAA và PCNAA. Giới hạn phát hiện được cải thiện theo số mẫu lặp và số vòng lặp tăng dần. Giới hạn phát hiện được cải thiện 2,8 lần khi tích lũy phổ của 3 mẫu lặp tại vòng lặp thứ 3. Hệ số này có thể tăng lên khi tăng số mẫu lặp và số vòng lặp. Nếu cần thiết, 5 mẫu lặp được chiếu lặp lại 5 lần mỗi mẫu thì sẽ đạt được hệ số cải thiện khá đáng kể là 4,5 lần. Giới hạn phát hiện của Selen trong mẫu IAEA-436 được xác định bằng Re-NAA và PCNAA có kết quả tốt hơn khoảng 1,3 lần và thời gian phân tích nhanh hơn nhiều so với kỹ thuật trùng phùng gamma - gamma ghi sự kiện – sự kiện đã được phát triển trên LPƯĐL [64].
Độ tái lặp và độ chính xác của phương pháp CNAA đã được đánh giá bởi phân tích một số mẫu chuẩn với mức hàm lượng Selen khác nhau. Kết quả trung bình của 3 phép phân tích được trình bày trong Bảng 4.19. Số liệu thu được cho thấy độ tái lặp của phép đo giảm từ vòng lặp thứ nhất đến vòng lặp thứ 3 hoặc vòng lặp thứ 4 và sau đó lại tăng dần. Độ tái lặp khoảng ± 4% đến 6% có thể dễ dàng đạt được đối với 3 loại mẫu chuẩn IAEA-436, NIST-1566b và NIST-1577b. Kết quả phân tích hàm
lượng Selen khá phù hợp với ce, với độlệch nhỏ hơn 8% và u-score < 1,64 đối với tất cả các giá trị.
Bảng 4.19: Kết quả hàm lượng thực nghiệm (mg/kg) của nguyên tố Selen theo số vòng lặp trong một số mẫu chuẩn bằng kích hoạt lặp vòng
Mẫu chuẩn N ex u-score
( ce ± ce) σ ± (%)
Tuna Fish, IAEA-436 1 4,64 ± 0,62 13,5 0,01
(4,63 ± 0,48) 2 4,87 ± 0,60 12,3 0,31
3 4,32 ± 0,23 5,4 -0,58
4 4,29 ± 0,17 4,0 -0,67
5 4,42 ± 0,43 9,8 -0,32
6 4,51 ± 0,39 8,6 -0,20
Oyster Tissue, NIST-1566b 1 2,19 ± 0,29 13,2 0,40
(2,06 ± 0,15) 2 2,13 ± 0,23 10,8 0,25
3 1,96 ± 0,08 4,0 -0,58
4 1,96 ± 0,10 5,3 -0,55
5 2,01 ± 0,15 7,6 -0,24
6 2,04 ± 0,15 7,1 -0,09
Bovine Liver, NIST-1577b 1 0,79 ± 0,13 16,7 0,44
(0,73 ± 0,06) 2 0,72 ± 0,10 13,8 -0,07
3 0,81 ± 0,05 6,3 1,07
4 0,82 ± 0,04 4,8 1,20
5 0,81 ± 0,11 13,3 0,61
6 0,79 ± 0,10 13,2 0,46
“GTTB” và “RSD” là giá trị trung bình (mg/kg) và độ lệch chuẩn tương đối của các giá trị phân tích