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通知文章2018/07/02

成立“兴奋剂检测标准研究实验室”
-为体育赛事的准确检测做出贡献-

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  • 开始开发违禁兴奋剂快速准确分析技术
  • 为奥运会等测试可靠性提供计量支持

摘要

米乐m6官方网站[理事长:中钵良二](以下简称“AIST”)和计量标准中心[臼田隆主任](以下简称“NMIJ”)将于 2018 年 7 月 1 日启动“兴奋剂检测标准研究实验室”,开展有助于提高兴奋剂检测分析值可靠性的研究。

参加国际比赛的运动员的兴奋剂检查是根据世界反兴奋剂机构(WADA)公布的禁用兴奋剂清单进行的。近年来,由于兴奋剂的多样化,禁用物质的数量不断增加,目前已有数百种。用于兴奋剂检测的分析设备的校准必须与禁用物质的类型相同。标准材料是必需的,但许多禁用物质包括难以大量合成的代谢物,并且手头保留必要的标准物质并不容易。为了获得高度可靠的兴奋剂检测结果,必须扩大计量高质量标准物质的数量,作为加强2020年东京奥运会和残奥会检测基础设施的一部分,WADA请求AIST提供计量支持。

因此,在这个研究实验室中,AIST 是世界上第一个将其商业化的实验室定量核磁共振波谱 (qNMR)等校准技术,我们开发了一种兼具速度和准确性的违禁掺杂物质分析技术。可追溯到国际单位制 (SI)分析平台。该研究实验室开发的技术来自 NMIJ经过认证的参考资料是啊校准服务并通过试剂生产商等作为NMIJ可追溯标准物质,旨在为加强奥运会等国际赛事的兴奋剂检测基础设施做出贡献。

概览图

社会背景

在兴奋剂检测中,不仅要检测违禁物质,还要测量样品中成分的含量。为了正确测量某种成分的量,需要使用高质量的标准材料来校准分析仪,以便在分析仪上标记正确的“刻度”。使用具有不准确值的标准来校准分析仪将导致仪器校准不正确。例如,如果将实际纯度为50%的物质视为100%纯度,则分析结果会显示样品中该成分的含量是实际含量的两倍。如果在兴奋剂检测过程中发生类似情况,即使实际检测结果低于允许水平,结果也会误判为阳性,这可能会导致运动员职业生涯的结束(图1)。为了防止这种情况发生,用高质量的标准物质对分析仪进行校准非常重要,始终拥有高质量的标准物质是检验分析机构迫切需要解决的问题。

图1
图1 样品分析结果示例

关于使用 qNMR 的校准技术

在传统的标准校准技术中,只能在同一类型的化学物质之间进行数值比较,并且所有所需的标准物质都是同一类型国标材质。然而,在使用 qNMR 的校准技术中,质子 (1H)的数量,因此它的优点是,只要有几种国家标准物质,就可以用它们作为价值标准来测定各种标准物质的浓度和纯度。

AIST 着眼于 qNMR 作为校准技术的潜力,并通过经济产业省委托的“一对多校准技术的研究开发(2009 年度)”等项目,在世界上率先将其作为标准材料校准技术投入实际应用。迄今为止,我们利用qNMR在短时间内革命性地开发出了100多种用于环境和食品中农药残留分析的标准物质,以及多种用于氨基酸分析的标准物质。此外,使用qNMR的校准技术已被采用在作为药品质量标准的日本药典和食品添加剂官方标准等官方方法中,并且于2018年1月制定了日本工业标准“定量核磁共振波谱法通则(JIS K 0138)”,使其成为有机化合物纯度分析不可或缺的技术。

新成立实验室的研究内容

由于许多违禁掺杂物质是难以大量合成的代谢物,因此我们将建立廉价候选标准物质的合成和纯化技术,仅去除影响 qNMR 的杂质,并开发确保低浓度溶液稳定性的基本技术,以避免消耗大量标准物质。我们还将开发高灵敏度 qNMR 的实际应用,即使在低浓度溶液中也能进行精确测量,以及消除影响 qNMR 精度的相似结构杂质的方法。通过提高这些qNMR和相关技术的复杂性,我们将建立一个SI可追溯的分析平台,并计划从2019财年起将其作为NMIJ的认证标准物质和校准服务,以及通过试剂制造商和其他方作为NMIJ可追溯的标准物质供应给测试和分析机构(图2)。此外,未来我们希望将我们已经建立的分析平台扩展到包括违禁兴奋剂以外的物质,并将其应用于临床诊断药物等社会需求较高的领域。

图2
图2 通过qNMR及周边技术的进步,建立可溯源SI的分析平台


◆标准材料、认证标准材料、国标材料
许多化学分析中使用的分析仪没有配备标尺,因此在实际测量样品之前必须对其进行校准。此时,用作表示浓度和纯度的量尺的物质称为标准物质,一旦确认其均匀性和稳定性,则将其密封在瓶子中并进行商业销售。与待测样品中所含成分相同的化学物质制成的标准物质用于校准分析仪,因此,例如,如果要在农药残留分析中测量100种农药,则需要100种标准物质。因此,实际上不可能为所有分析准备高计量质量的标准材料,而现实情况是质量不同的标准材料正在流通。
按照国际标准物质生产商标准规定的程序生产并具有可追溯值的证书的标准物质称为“认证标准物质”,是计量上优质的标准物质。
日本国家计量研究所 (AIST) 国家计量研究所 (NMIJ) 开发并提供经过认证的标准物质,具有最高计量质量和国际单位制 (SI) 的可追溯值。这些特别被称为“国家标准材料”,作为常用标准材料值的标准。[返回来源]
◆定量核磁共振波谱(qNMR)
核磁共振波谱(NMR)是一种流行的方法,通过使材料中包含的原子核在强磁场中共振并分析共振信号来确定材料的分子结构。特别是质子 (1H)原子核获得的信号最为灵敏,并且与分子中质子的数量成正比,使其成为结构测定中不可或缺的分析技术。
另一方面,如果我们能够准确测量已知分子结构的物质中质子的数量,我们就可以确定该物质的数量,因此我们可以测量具有已知分子结构的各种物质中成分的数量。定量核磁共振波谱(qNMR)就是基于这种逆转思想而发展起来的。换句话说,如果您同时测量具有已知质子量的标准材料和想要测量其成分量的物质,则将从两者中获得单独的共振信号。此时,如果已知想要测量的物质的分子结构,以标准物质的信号量为参考,就可以根据想要测量的物质的信号量和对其做出贡献的质子数来求出成分的量。迄今为止,除非物质与标准物质相同,否则无法确定其量,但随着qNMR的出现,从质子信号量国家标准物质中准确测定各种标准物质的浓度和纯度已成为可能。[返回来源]
◆可追溯至国际单位制 (SI)
以通用单位表示标准物质的浓度和纯度可以更轻松地比较分析结果。国际单位制 (国际单位制:SI) 选择米 [m]、千克 [kg]、秒 [s]、安培 [A]、开尔文 [K]、摩尔 [mol] 和坎德拉 [cd] 作为基本单位,这些是被认为与量纲无关的七个量的明确定义的单位:长度、质量、时间、电流、热力学温度、质量和光度。在化学分析中,通常使用由这些组成的单位(组合单位),例如mg/kg和mol/kg。为了正确校准(标定)检测分析机构的分析设备,校准所用标准物质的数值必须与SI挂钩,SI是全球共享的量尺,或者换句话说,是可追溯至SI的高质量标准物质。[返回来源]
◆校准服务
除了分发经过认证的标准物质外,AIST NMIJ 还提供一项服务,即使用可追溯至 SI 的方法对试剂制造商等制造的标准物质的值进行分析并作为证书提供。这称为校准服务,检测分析机构可以从试剂制造商购买浓度和纯度有NMIJ保证的标准物质。[返回来源]