Agilent ICP-MS ジャーナル

2019 年 8 月 - 第 77 号

高品質の ICP-MS データを確保するための分析条件の最適化
1 ページ

高品質の ICP-MS データを確保

Ed McCurdy, Agilent Technologies Inc.
今号の ICP-MS ジャーナルでは、ICP-MS によって得られる分析結果の品質を左右するいく

するための分析条件の最適化

つかの要因に注目します。

2-3 ページ

解能を格段に向上できること示した、オーストラリアの研究者の研究結果を紹介します。

まず、ICP-QQQ の優れた分析感度と干渉除去能力により、レーザーイメージング分析の分

LA-ICP-QQQ による皮膚組織中

また、ICP-QQQ を使用した分析困難なアプリケーションにおいて、最適な MS/MS モード

イメージング

この他、ICP-MS の性能は、標準試薬や QC 溶液、さらに 7 ページの記事に示すようにサンの Gd の高分解能元素バイオ

4-5 ページの条件を突き止めるうえでメソッド設定ツールがいかに役立つかを示します。

プリングコーンやスキマコーンの品質にも影響されます。

シンプルで一貫性の高い ICP-

MS/MS メソッドの設定に役立つ

ツールと手法

6 ページ

アジレントが ICP-MS 用無機

標準試薬ポートフォリオを拡充

7 ページ

アジレントと他社の ICP-MS

インタフェースコーンの比較調査

8 ページ

オンデマンドウェビナー、ICP-

MS 関連の最新文献

図 1. Agilent 8900 トリプル四重極 ICP-MS

2019 年 8 月 - 第 77 号

LA-ICP-QQQ による皮膚組織中の Gd の
高分解能元素バイオイメージング

David Clases1,2, Stefanie Fingerhut1, Astrid Jeibmann3, Michael Sperling1,4, Philip Doble2, Uwe Karst1
1

University of Münster, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry, 2Elemental Bioimaging Facility, University of Technology Sydney, 3University
Hospital Münster, Institute of Neuropathology, 4European Virtual Institute for Speciation Analysis (EVISA)

はじめに

表 1. 子羊脳から作製したマトリックス適合キャリブレーション用の組織切片中のキャンのコントラストを高 めるために静脈内投与される薬物です。GBCA

レベル

ガドリニウム含有造影剤 (GBCA) は、磁気共鳴イメージング (MRI) ス

由来のガドリニウム (Gd) が生体組織に滞留することが、10 年ほど前か

ら深刻な懸念として指摘されてきました (1、2)。肝機能障害を持つ患者

は、GBCA の投与後に腎性全身性線維症 (NSF) を発症するリスクが高

いことがわかっています。NSF の最も明確な症状は、皮膚の線維化や壊死として現 れますが、脳など他の器官に影響することもあります。現在、GBCA がメタル交換反応プロセスを経る過程で Gd が放出され、リン酸

カルシウムと共沈殿して不溶性のプラークを形成するものと考えられており、このプラークが線維症を誘発している疑いがあります (2)。

実験方法

サンプル前処理法: NSF 皮膚サンプルは、2013 年 4 月に 25 歳の女性患者から採取しました。この患者は、2002 年と 2005 年にそれぞれ

Gd-DTPA および Gd-HP-DO3A を使用した MRI 検査を受けています。

線維化した皮膚領域を含むサンプルは、採取直後に冷凍しました。その後、厚さ 20 µm の組織切片を切り出し、分析のため顕微鏡スライドに載せました。

元素濃度 (単位: μg/g)
P*

Ca

Fe

Zn

Gd

1

0

37.7

15.3

11.3

0.00

2

0.001

43.0

16.5

11.4

0.21

3

0.01

48.7

19.0

14.9

2.21

4

1

64.1

37.5

24.0

10.6

5

10

86.4

59.8

36.1

21.1

* P については、マトリックス適合キャリブレーション用の組織標準でのバックグラウ
ンドレベルが高かったため、ICP-QQQ の利点を ICP-QMS と比較評価するために、標準溶液を分析する必要がありました。

使用機器: New Wave Research NWR193 レーザーアブレーション装置(Kennelec Scientific 社、オーストラリア ビクトリア州) を Agilent 8800

トリプル四重極 ICP-MS (ICP-QQQ) に、また比較のため Agilent 7700

ICP-MS に連結しました。ICP-QQQ メソッドには酸素セルガスを使用し、P および Gd を酸化物イオンとしてマスシフト +16 u でモニタリングしま

した。Ca、Fe、および Zn についてはオンマスでモニタリングしました。

7700 ICP-MS のチューンは、Lear et al (4) の文献に従って開発しました。

子羊脳標準の分析には、LA-ICP-MS および LA-ICP-QQQ を使用しましキャリブレーション: 脳組織中の Gd およびその他の関連元素を定量すた。子羊脳に内在する P のバックグラウンドが高かったことから、皮膚切の元素標準溶液をスパイクしました。スパイク後の各脳組織標準から 20しました。元素の分布イメージの処理には、Robin Schmid (University

るためのマトリックス適合キャリブレーション用に、子羊脳組織に規定量µm の切片を切り出し、顕微鏡スライドに載せました。また、脳標準スパ

イクサンプルを交差定量するため、それぞれの組織切片を 1 mL の 30

～ 32 % H2O2 および 4 mL の 70 % HNO3 で分解し、一般的な液体サン

プル導入を使用して Agilent 7500cx ICP-MS で分析しました (3)。対象

元素と各元素の標準中濃度を表 1 に示します。

片中の P 濃度については、代わりに水性標準溶液の測定値をもとに定量

of Münster) が開発したイメージングソフトウェアを使用しました。

結果と考察

LA-ICP-QQQ および LA-ICP-MS により得られたデータの比較を図 1 に示します。この結果から、LA-ICP-QQQ を使用することで、すべての元素の検出下限が改善されることがわかりました。P については、ICP-QQQ

により LOD が 1/16 になりました。また、ICP-QQQ では、Gd のバックグ

ラウンド信号が 0 に低下したことで個々の Gd イオンカウントの測定が可能になり、LA-ICP-QQQ での Gd の LOD は LA-ICP-MS の 1/6 になり

ました。

2

2019 年 8 月 - 第 77 号

結論

LA-ICP-QQQ により検出下限が改善されたことで、Gd、P、Ca、およびZn による直径約 50 µm の小さな沈着部の調査に適した高い空間分解能が得られました。 マトリックス適合キャリブレーション用の組織標準を使用した Gd のキャリブレーションにより、これらの沈着部で Gd 濃度が100 µg/g を超えることが明らかになりました。これらのデータは、Gd がリン酸カルシウムおよびリン酸亜鉛と共沈殿してプラークを形成し、これが線維化を誘発するという仮説を裏付けています。

参考文献

1. FDA Drug Safety Communication, FDA warns that gadoliniumbased contrast agents (GBCAs) are retained in the body;requires new class warnings, 2018, https://www.fda.
図 1. ICP-QQQ および ICP-MS で得られた LOD の比較

NSF 皮膚組織における Gd の対象領域: NSF 皮膚組織中の Gd および関連元素を分析しました。まず、皮膚生検切片をレーザースキャンスピー

gov/drugs/drug-safety-and-availability/fda-drug-safetycommunication-fda-warns-gadolinium-based-contrast-agentsgbcas-are-retained-body

ド 200 µm/s、レーザービームスポットサイズ 50 µm で分析しました。こ2. D. Clases, M. Sperling and U. Karst, TrAC - Trends Anal. Chem.,

がわかりました。次に、平行組織切片をより高い分解能で分析しました。

3. D. J. Hare, J. Lear, D. Bishop, A. Beavis and P. A. Doble, Anal.

は LOD に反比例します。参考文献 5 に記載されているとおり、LA-ICP-

4. J. Lear, D. J. Hare, F. Fryer, P. A. Adlard, D. I. Finkelstein and P. A.

取することができました。この元素分布データの取得には、レーザース

5. D. Clases et al., J. Trace Elem. Med.Biol. 2019, 51, 212-218の全体的なデータ採取から、皮下組織中に Gd が高濃度で存在すること

高分離能イメージング: レーザースポットサイズ (すなわち空間分解能)

QQQ を使用して Gd の LOD を改善することで、高分解能イメージを採キャンスピード 20 µm/s、レーザービームスポットサイズ 5 µm を使用しました。

採取した高分解能イメージから、Gd、Ca、P、および Zn が互いに相関している直径約 50 µm のホットスポットが明らかになりました。Fe につい2018, 104, 135–147.
Methods, 2013, 5, 1915–1921.

Doble, Anal. Chem., 2012, 84, 6707–6714.

本製品は一般的な実験用途での使用を想定しており、医薬品医療機器等法に基づく登録を行っておりません。

ては、その分布に相関性は見られませんでした。対象領域全体に存在する Gd のほとんどは小さな沈着部に集中しており、Gd の濃度はその中心部で 100 µg/g を超えていました。これらの形状および位置の相関関係

は、Gd がリン酸カルシウムおよびリン酸亜鉛と共沈殿していることを示します。沈着部の中心部で最大の Gd 濃度が検出され、このシェル内では P および Ca の割合も高くなっていることが見受けられました。このことから、Gd/リン酸 Ca の沈着部が核形成の中心として働き、以降の結晶成長を促していることが示唆されます。

3

2019 年 8 月 - 第 77 号

シンプルで一貫性の高い ICP-MS/MS メソッドの設定に役立つ
ツールと手法Ed McCurdy, Naoki Sugiyama, and Glenn Woods, Agilent Technologies Inc.

はじめに

ICP-MS がルーチンアプリケーションで広く使用されるようになるにつれ、

この分析法は着実に使いやすいものになってきました。オートチューン機

能やプリセットメソッドなど一部の機能は、使いやすさを向上させることを目的としています。また、マトリックス耐性やダイナミックレンジの改善といった性能の進歩により、よりシンプルな分析ワークフローが実現されています。

さらに、 ヘリウム (He) セルガスモードでは、単一の条件セットで一般的な (多原子) スペクトル干渉を抑制できることから、シングル四重極 ICP-MS を使用したルーチンアプリケーションがシンプルになります。ただし、反応性の高いセルガスを使用するメソッドには、そのすべてに等しく有効な汎用アプローチはありません。

ICP-QQQ には、質量を 2 段階で選別する MS/MS が採用されており、シングル四重極またはバンドパス ICP-MS よりはるかに効果的に化学反応をコントロールすることができます。MS/MS では、リアクションセルに進入するイオンをターゲット成分およびそれと同じ質量を持つ干渉イオンに限定できるため、サンプルの組成が変化しても、反応プロセスや測定されるイオンには影響しません。その一方、 ヘリウムコリジョンモードとは異なり、リアクションガスモードの条件は成分に左右される傾向にあります。ただし、メソッド設定ツールを活用すれば、ルーチン操作はよりシン

図 1. 実証済みの Agilent ICP-MS/MS メソッドは、公開されている

アプリケーションノートやジャーナル記事から入手できます。

特定のアプリケーションに最適なリアクションガスを判断する際は、公開されているイオン/分子の反応率の表を役立てることができます (1、2)。

この 表では、すべての 元素 の 反応率 が 一般的 なリアクションガス (H2、O2、および NH3) で評価されています (図 2)。また、リアクションガスの種類とその反応率に従って元素が分類されているため、新しいメソッドを開発するための指針として活用できます。

プルになります。

定義済みメソッドと公開メソッド

ICP-QQQ 用のプリセットメソッドには、一般的 な多くの成分に適した標

準設定 (セルガスモード、流量、望ましい成分同位体とプロダクトイオン
質量など) が定義されています。その他の成分やメソッドについては、公開されているアプリケーションノートや査読済みのジャーナル記事が、新しい ICP-MS/MS リアクションモードメソッドを設定するユーザーにとって有益なリソースになります。

多くの場合、ICP-MS/MS メソッドは、さまざまな種類のサンプルに適用することができます。ただし、最適なセルガスモードは、通常、分離対象の成分/干渉イオンによって異なってきます。

図 2. 各元素と NH3 セルガスとの反応性

例えば、図 2 に示すように、Hg はタイプ 3 元素であり、そのイオンは

NH3 セルガスと反応して中性化されます。一方、Pb (タイプ 1) は 反応しないため、204Pb とこれにオーバーラップする同重体 204Hg の分離に

NH3 セルガスを使用することができます。

この記事では、元素の反応性の分類がメソッド設定にいかに役立つかを示すために、例として 176Hf を取り上げます。一般に、Hf の分析に望ましい同位体は 178Hf ですが、地質年代学で用いられる Hf 同位体など、アプ42019 年 8 月 - 第 77 号

リケーションによっては 176Hf が使用されることもあります。地質物質中の 176Hf 同位体の測定は、希土類元素 (REE) である 176Lu および 176Yb

や、160Gd および 160Dy の酸化物イオンが同重体としてオーバーラップす

るため、必ずしも容易ではありません。

図 2 および 3 の元素分類から、Hf (タイプ 2b) は NH3 と反応するため、反応しない Yb (タイプ 1) から容易に分離できることがわかります。

図 4. Hf 標準溶液および REE 混合液中の m/z 176 のプロダクトイオンスキャン

すなわち、干渉を受けない望ましいプロダクトイオンは、m/z 258 の HfN(NH3)4+です。

図 3. 元素と NH3 との反応性が Hf 分析用のメソッド設定の指針になります。

ただし、Lu (タイプ 2a) も NH3 と反応するため、176Hf と 176Lu を分離するためには、分析対象成分として、各元素が NH3 セルガスとそれぞれ異なる形で反応したプロダクトイオンを特定する必要があります。これについては、ICP-MS/MS によるプロダクトイオンスキャンで調査し、確認することができます。

プロダクトイオンスキャン

プロダクトイオンスキャンには、ターゲット質量のイオンのみをセルに進入させ、反応させることができる MS/MS が不可欠です。MS/MS を使用しないと、図 5 に示すように、ターゲット成分のプロダクトイオンにオー

バーラップする他のプロダクトイオンが形成される可能性があります。左側のスペクトルは、図 4 の一部を拡大したものです (MS/MS モード)。右側のスペクトルは、同じプロダクトイオンスキャンを分解能 3 u の Q1 で行った結果です (バンドパス操作)。バンドパスモードでは、175Lu がセルから排除されないため、ターゲットプロダクトイオン 176HfN(NH3)4+ に
175

LuNH(NH3)4+ がオーバーラップしています。

プロダクトイオンスキャンでは、
まず Q1 でターゲッ
Hf を分析する場合、

176

ト成分イオンの質量 m/z 176 を選択します。その後、Q2 において、分離に役立つプロダクトイオンの質量範囲 (m/z 175 ～ 265) をスキャンしま

す。このスキャンは、Hf の単一元素標準溶液と代表的なサンプルまたは

合成マトリックスについて採取します。これらの 2 つのスキャンにより、以下の成分から形成されるプロダクトイオンが示されます。

a. ターゲット成分同位体 (176Hf) のみ

b. サンプルマトリックス中の元素、干渉イオン、またはその他の成分に由来する m/z 176 のその他のイオン

この 2 つのスキャンを比較することで、どの 176Hf プロダクトイオンが、サ
ンプル中の他の化合物から生成されるプロダクトイオンとオーバーラップ

しないかがわかります。この比較を図 4 のスペクトルの重 ね表示に示します。この図には、10 ppb の Hf 標準溶液 (灰色) と 1 ppm の REE 混

合液 (ピンク色) について、m/z 176 から生成された NH3 プロダクトイオンが示されています。灰色 (Hf) の溶液でのみ現 れているプロダクトイオンを一目で特定できます。

図 5.MS/MS (左) とバンドパス (右) によるプロダクトイオンスキャン。バンド
パスでは、176HfN(NH3)4+ に 175LuNH(NH3)4+ がオーバーラップしています。

結論

ICP-MS/MS の Q1 マスフィルタにより、反応プロセスがコントロールされ、一貫性が確保されます。そのため、ICP-MS/MS では、シングル四重

極 MS やバンドパス MS よりも、リアクションモードのメソッド設定がシンプルになります。

参考文献

1. Lavrov et al. J. Phys.Chem.A, 2004, 108, 26, 5610–5624
2. Agilent technical note, 2014, 5991-4585EN

5

2019 年 8 月 - 第 77 号

アジレントが ICP-MS 用無機標準試薬ポートフォリオを拡充
Fred Chan and Mitesh Patel, Agilent Technologies Inc.

さらに豊富になった ICP-MS 用標準試薬•

アジレントは先日、標準試薬および認証標準物質 (CRM) のプロバイダである ULTRA Scientific Inc. を買収しました。これにより、ICP-MS 用試薬製品が 1,000 品目以上に拡充されました。

•

これまでアジレントが提供してきた個々の無機標準試薬および ICP-MS

用のチューニング、キャリブレーション、および内部標準混合液に加え、新たに ULTRA 製品 をアジレントからご利用 いただけます。これらの製品には、ワークフロー固有の参照物質、CRM、品質管理 (QC) および

キャリブレーション標準試薬と、スパイク溶液、干渉標準試薬、混合液、およびキットが 含 まれています。この 他、US EPA 200.8 または CLP、USP<232>/ICH Q3D など多くの規制メソッド用の標準試薬やキットも幅

広くご用意しています。

•

標準溶液を調製する場合は、十分に混合することが非常に重要です。

撹拌するだけでは不十分です。容器は必ず、何回も反転および振とう

してください。

標準試薬の容器にピペットを直接入 れないでください。少量をメタル

フリーのきれいな容器に移し、この容器からピペットで計量してください。絶対に、余った標準試薬を元の容器に戻さないでください。

標準試薬は、使用期限に達する前に交換してください。こうすることで、蒸発損失 (水分損失) や汚染のリスクを最小限に抑え、精度を確保できます。消費期限は、化学的安定性と蒸発損失によって決まります。

詳細情報および注文方法

アジレントのすべての CRM は、NIST SRM にトレース可能な高純度の原材料を使用し、最高水準の仕様に従って製造されています。また、独立したセカンドソースの標準試料 に対して濃度 が確認されています。最終

複雑なサンプルから明確な答えを引き出す
分析用標準試薬

製品は、ISO クラス 7 に適合したクリーンループでパッケージされているため、最大限の純度が保証されます。

カスタム ICP-MS 標準試薬をオンラインでご注文いただくことも可能で

ULTRA Scientific がアジレンす。専用のカスタムオーダーポータルでは、価格競争力のある見積りがトに統合

すばやく作成され、迅速に納品されます。ご注文いただいたカスタム製品
は、お客様それぞれの品質要件に従って製造されます。その後、米国ロー

ドアイランド州にあるアジレントの ISO 9001、17025、17034 認定施設

で専門のケミストチームにより認証されます。見積りをご希望の場合 は、

www.agilent.com/chem/standards にアクセスしてください。

アジレントの ICP-MS 用標準試薬の取り扱いに関するご注意•

CRM は、USP 35 (10.30.60) に従って温度調節された室温で保管してください。溶液を冷凍または加温したり、直射日光に当てないでください。高湿度の場所に置くことは、避けてください。

6

カタログ: 無機標準試薬: Agilent ULTRA 標準物質カタログ(5994-0615JAJP)

ビデオ: Agilent ULTRA 標準物質で分析結果の信頼性を維持 (www.

agilent.com/en/video/agilent-ultra-chemical-standards-video)

2019 年 8 月 - 第 77 号

アジレントと他社の ICP-MS インタフェースコーンの比較調査
Gareth Pearson, ICP-MS Supplies Product Manager, Agilent Technologies Inc.

はじめに

300

アジレントの ICP-MS インタフェースコーンは、厳格な仕様に従って製造250で保護されています。これにより、お客様がシングル四重極およびトリプ

ル四重極 ICP-MS システムに期待する感度と安定性 が確実に実現されます。今回の調査では、アジレントのインタフェースコーンと他社製のインタフェースコーンを、ICP-MS の性能にきわめて重要な特性に注目して感度 (Mcps/ppm)

され、徹底的な品質検査によってその品質が確認され、専用パッケージ

比較しました。その結果を以下に示します。

150

100

50

すべてのコーンが同じように製造されているわけではない

図 1 に示すように、アジレントのコーンと他社製のコーンには、重量に違いがあることがわかりました。これは、他社製コーンがアジレントの設計と異なることを意味し、この違いが性能に悪影響をおよぼす可能性もあ

ります。

0

7

59

89
115
成分 (質量/電荷)

アジレント サプライヤ G

サプライヤ I

図 2. 開封直後の新品のコーンペアの感度

205

238

サプライヤ E

アジレントのコーンの優れた安定性

アジレントの ICP-MS コーンは、マトリックス耐性を重視して設計されているため、良好な信号安定性が確保され、メンテナンスの手間も軽減さ

サプライヤ Eれます。一方、他社製コーンでは、短期/長期的安定性が損なわれ、これがサンプルの再分析や生産性の低下につながる可能性があります。

サプライヤ S

Tausende

サプライヤ G
サプライヤ I

250

200

アジレント

222

224

226

228

230

232

234

236

238

240

150

CPS

Mass / g 220

200

アジレントのコーンの優れた感度

図 2 に示すように、アジレント純正のコーンは、開封後にアジレントのガ

イドラインに従ってコンディショニングした時点で、他社製コーンより高感度であることがわかりました。また、アジレントのコーンはバックグラウン

ドが最も低く、結果的に最も優れた検出下限と BEC が得られました。

100

50

0
12
36
60
84
108
132
156
180
204
228
252
276
300
324
348
372
396
420
444
468
492
516
540
564
588
612
636
660
684
708
732
756
780
804
828
852
876
900
924
948
972
996
1020
1044
1068
1092
1116
1140
1164
1188

図 1. 開封時のサンプリングコーンの平均重量

7 Li

59 Co

89 Y

時間 / 秒

140 Ce205 Tl

9 Bkg

図 3. アジレント純正のコーンの長期安定性

関連情報

この技術概要の全文をダウンロードいただけます。ホームページ

www.agilent.com/chem/jp で資料番号 5994-0798JAJP を

検索してください。

7

ICP-QQQ の詳細をご覧いただけるオンデマンドウェビナー

タイトル: How ICP-MS/MS Improves Data Quality in Everyday Analytical Challenges and for Emerging Contaminants(ICP-MS/MS - 現在の課題と将来的な新規汚染物質に対処できるデータ品質の実現)

概要: ICP-MS/MS により現在の分析の精度と信頼性をいかに高めることができるのかを説明します。
講演者: Ed McCurdy、ICP-MS Product Marketing、アジレント・テクノロジー
主催: 分光分析登録する (英語)

エキスパートに聞く: Agilent ICP-QQQ が切り拓く新たなアプリケーション

2018 年 9 月にドイツで開催された第 2 回 ICP-QQQ ユーザーグループ会議のハイライトをご覧いただけます。
ビデオ

記事および出版物

タイトル: Rapid Multielement Nanoparticle Analysis Using Single-Particle ICP-MS/MS(単一粒子 ICP-MS/MS による多元素ナノ粒子の高速分析)

著者: Craig Jones、Emmett Soffey、および Mark Kelinske、アジレント・テクノロジー
掲載誌: 分光分析

ダウンロードはこちら

タイトル: Authentication of Specialty Teas: Using elemental fingerprinting with ICP-MS to authenticate Chinese tea

samples (特産茶の真正性:ICP-MS を用いた元素フィンガープリントによる中国茶サンプルの真正性の確認)
著者: Jenny Nelson、Helene Hopfer

掲載誌: Food Quality and Safety Magazine

ダウンロードはこちら

Agilent ICP-MS 関連資料•

アプリケーションノート: spICP-QQQ による半導体プロセス試薬の多元素ナノ粒子分析、5994-0987JAJP•

アプリケーションノート: Determination of Chloride in Crude Oils using an Agilent 8900 ICP-QQQ: Fast, accurate•

アプリケーションノート: Agilent 7800 ICP-MS と ISIS 3 による動物飼料のハイスループット分析、5994-0846JAJP•

analysis of crude oils following direct dilution in an o-xylene-based diluent、5994-1094EN

アプリケーションノート: Routine Elemental Analysis of Dietary Supplements using an Agilent 8900 ICP-QQQ:

Effective removal of doubly charged and oxide ion interferences ensures accurate measurement of As and Cd、
5994-1156EN•

カタログ (更新版): アジレント水質分析ソリューション: 飲料水、環境水の分析例、5991-0350JAJP

ホームページ

www.agilent.com/chem/jp

カストマコンタクトセンタ

0120-477-111

email_japan@agilent.com
本製品は一般的な実験用途での使用を想定しており、医薬品医療機器等法に基づく登録を行っておりません。
本文書に記載の情報、説明、製品仕様等は予告なしに変更されることがあります。

アジレント・テクノロジー株式会社© Agilent Technologies, Inc. 2019
Printed in Japan, August 27, 20195994-1050JAJP