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中国计量院标准物质最新国际比对与互认结果(系列)
作者:     来源: 中国计量科学研究院      点击次数:2545      更新时间:2023-04-23 点击分享

中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)作为国家最高计量科学研究中心和国际计量互认(CIPM MRA)签约方,担负着确保国家量值统一和国际一致、保持国家最高测量能力等重要而光荣的使命。开展计量互认的核心技术手段是国际计量比对和质量管理体系国际同行评审,具体成果形式是公布在国际计量局(BIPM)网站上的国家校准测量能力(CMC)。标准物质和能力验证样品赋值是各国计量院开展化学、生物等领域CMC能力对外传递,支撑全球检测结果互认的重要方式。

在过去一年中,中国计量院主导或参加完成了CCQM、APMP、ACRM、ASTM等组织的标准物质相关国际比对近30项,与标准物质紧密相关的化学、生物领域CMC互认数量累计达1061项。新取得的标准物质相关国际互认能力聚焦食品安全、环境保护、生命科学等热点、前沿领域,进一步证明了中国计量院标准物质先进的定值测量能力,为相关标准物质的应用与推广奠定了良好基础。

1.真菌毒素污染

真菌毒素污染对人类及动物健康构成极大威胁。为此,中国计量院最新研制了GBW10172黄曲霉毒素B1纯度标准物质,获得黄曲霉毒素B1纯度核心测量能力(CMC编号:HPC-315);研制了GBW10174乙腈中黄曲霉毒素B1溶液,GBW(E)100757乙腈中黄曲霉毒素M1溶液,GBW(E)084737乙腈中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2混合溶液标准物质,获得黄曲霉毒素类溶液标准物质核心测量能力(CMC编号:Org-91)。参加“CCQM K154.b 黄曲霉毒素B1溶液的重量法制备与定值”国际计量比对,结果取得国际等效一致。

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图1 CCQM K154.b黄曲霉毒素B1溶液的重量法制备与定值比对结果

2.转基因农产品

转基因农产品广受关注。我国《农业转基因生物标识管理办法》要求被列入目录的转基因生物产品必须进行标识。农业部《关于进一步加强农业转基因生物安全监管工作的通知》中明确,未获得转基因生物安全生产应用证书的品种,一律不得进行区域试验和品种审定。在生产经营销售环节,要以水稻、玉米、大豆和油菜种子为重点,开展种子生产、加工和销售环节转基因成分抽检,严防转基因作物种子冒充非转基因作物种子生产经营,严查非法生产、加工、销售转基因种子行为。

中国计量院主导了CCQM K86B转基因水稻BT63定量测量比对,结果与参考值等效一致,并取得CMC国际互认(CMC编号:Food-232),涉及标准物质包括GBW10090转基因水稻BT63质粒分子标准物质和GBW10070-73转基因水稻BT63基体标准物质等。

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图2 CCQM K86B样品1比对结果

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图3 CCQM K86B样品2比对结果

3.消费品安全

邻苯二甲酸酯类化合物是广泛使用的塑料增塑剂,由于其具有类雌激素作用、干扰内分泌,多个国家和地区对儿童玩具、电子电气产品等消费品中邻苯二甲酸酯含量做出了限量规定。中国计量院研制的GBW08427聚氯乙烯中3种邻苯二甲酸酯成分分析标准物质,选取典型邻苯类增塑剂(DBP、BBP、DEHP)进行聚氯乙烯塑料样品加工制备,采用溶解-沉淀法进行样品前处理,采用气相色谱同位素稀释质谱法和气相色谱法进行定值,并于2018年与日本联合主导实施“CCQM-K133聚氯乙烯中邻苯二甲酸酯的测量”国际计量关键性比对,两种浓度水平的3种邻苯二甲酸酯测量结果均取得等效一致,该项测量能力及标准物质取得CMC国际互认(CMC编号:AM-19、20、21)。

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图4 CCQM-K133低浓度水平PVC中BBP比对结果

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图5 CCQM-K133高浓度水平PVC中DBP比对结果

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图6 CCQM-K133高浓度水平PVC中BBP比对结果

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图7 CCQM-K133高浓度水平PVC中DEHP比对结果

4.环境新型污染物

多溴二苯醚(PBDEs)是一类大量生产和使用的溴代阻燃剂,应用于多种消费品及工业用品中,是主要的新污染物之一。由于该类物质主要通过物理添加的方式混入产品,因而在生产、使用以及废弃过程中都有可能进入环境中。由于其持久性、长距离迁移性以及毒性,被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》。

河流沉积物是多溴二苯醚进入环境后的重要蓄积地,其含量水平处于痕量/超痕量级别。为保证河流沉积物中多溴二苯醚检测结果具有溯源性、可比性和准确性,2014年由欧盟标准物质与测量研究所(IRMM)主导,包括我国在内的14个国家参加了河流沉积物中多溴二苯醚测定的国际比对(CCQM K-102),比对结果取得等效一致。

与美国NIST SRM 1944(PBDEs量值为参考值)、欧盟RM-CC537A标准物质相比,中国计量院研制的GBW08310典型区域河流沉积物中多溴二苯醚标准物质采用两种原理不同的方法(同位素稀释质谱法和高效液相色-电感耦合等离子体质谱法)进行定值,目标单体包括5种常见组分BDE-47、BDE-99、BDE-153、BDE-154、BDE-209,量值覆盖从ng/g至μg/g的水平,既可用于测量方法评估确认,也可作为环境监测的质控样品。

基于上述国际比对及国家标准物质,最新取得4项CMC互认能力(CMC编号:Sediment-21、22、23、24),有力支撑我国新污染物监测治理及国际履约工作顺利开展。

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图8 CCQM-K102河流沉积物中多溴二苯醚比对结果(BDE 99)

5.家具及室内空气污染

由于合成树脂胶黏剂和人造新材料在家具产品中的广泛应用,家具产品中挥发性有机物已成为引起室内空气污染的重要原因之一,家具产品中挥发性有机物的管控已逐步从总量控制转为单项限量。中国计量院在国家重点研发计划课题“家具产品中挥发性有机物(VOCs)高关注度物质标准物质及其现场智能检测设备的研究”的支持下,对木质、软体等不同类型家具中挥发性有机物污染物开展了广谱筛查,突破多组分复杂气体制备和定值技术,研发出GBW(E) 084048氮气中氯苯等31组分挥发性有机物混合气体标准物质,成功应用于我国多家家具产品质量检测机构,支撑提升家具产品质量、家具产业链升级和室内空气污染防控。该标准物质组分较多,成分活泼性高,具有较高的研制难度,仅有少数国家计量院具有研发能力。通过APMP.QM-S14空气中有毒有害物质比对,中国计量院标准物质研发能力与代表性组分的量值等效性得到了良好的验证,相关CMC能力取得国际互认(CMC编号:GAS118、GAS132、GAS133、GAS136、GAS164等)。

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图9 APMP.QM-S14空气中有毒有害物质比对结果

6.机动车尾气排放及环境空气监测

氮氧化物类污染物是固定污染源废气、环境空气气态污染物、机动车尾气等污染物监测要求的指标。一氧化氮作为氮氧化物的基础,其形成的标准物质可直接或间接用于氮氧化物类污染物的监测。相关的规程规范或标准可参见:HJ 76-2017《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》、HJ 818《环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)连续自动监测系统运行和质控技术规范》、JJF 1835-2020《机动车尾气遥感监测系统校准规范》、JJF 1873-2020《柴油车氮氧化物(NOx)检测仪校准规范》等。通常要求一氧化氮标准气体标称值的扩展不确定度不大于1%。

中国计量院以满足常量、微量、痕量氮氧化物类组分测量需求为目标,在纯度分析、制备和定值技术、标准物质分析核验方法等环节进行研究和突破,研制了系列一氧化氮气体标准物质,定值不确定度水平0.6% ~ 1.0%(相对),达到了污染源及环境空气对氮氧化物类污染物计量的基本要求。

在CCQM-K37一氧化氮国际关键比对中,参加了70 μmol/mol及具有挑战性的30 umol/mol两个浓度点的能力比对,取得良好成绩,测量不确定度0.5%,达到国际同等水平。研制的一氧化氮气体标准物质应用于环境空气监测网的国控站、地方站及氮氧化物气态污染物排放等监测站点,保证了氮氧化物测量结果的准确可靠,为污染源及环境空气中氮氧化物类污染物的计量提供了重要支撑。

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图10 CCQM-K37一氧化氮比对结果(30 umol/mol)

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图11 CCQM-K37一氧化氮比对结果(70 umol/mol)

7.天然气能量计量

2019年发改委发布《油气管网设施公平开放监管办法》,要求我国天然气交接方式在2年内向能量计量转变。国家标准GB/T18603《天然气计量系统技术要求》中规定,天然气在线发热量测量最大允许误差为0.5%(A级)和1.0%(B级),即相应天然气分析用标准物质的不确定度水平应不超过1.0%。中国计量院以满足GB/T18603、GB17820等核心标准关于天然气组分测量需求为目标,在纯度分析、制备和定值技术、标准物质分析核验方法等环节进行研究和突破,研制了天然气分析用标准物质,定值不确定度水平0.5% ~ 1.0%,达到了天然气能量计量的基本要求。

在CCQM-K118天然气国际关键比对中,中国计量院参加了常规天然气和液化天然气等两种典型天然气测量能力比对,取得良好成绩。其中,甲烷、乙烷等关键组分测量不确定度分别为0.05%、0.23%,达到国际同等水平。研制的天然气分析用标准物质应用于国家管网集团西气东输分公司、北京燃气集团等天然气计量站,保证了天然气组成测量结果的准确可靠,为天然气发热量计量提供了重要支撑。

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图12 CCQM-K118天然气比对结果(氮组分)

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图13 CCQM-K118天然气比对结果(二氧化碳组分)

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图14 CCQM-K118天然气比对结果(氢组分)

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图15 CCQM-K118天然气比对结果(氦组分)

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图16 CCQM-K118天然气比对结果(乙烷组分)

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图17 CCQM-K118天然气比对结果(丙烷组分)

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图18 CCQM-K118天然气比对结果(异丁烷组分)

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图19 CCQM-K118天然气比对结果(正丁烷组分)

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图20 CCQM-K118天然气比对结果(异戊烷组分)

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图21 CCQM-K118天然气比对结果(正戊烷组分)

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图22 CCQM-K118天然气比对结果(新戊烷组分)

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图23 CCQM-K118天然气比对结果(正己烷组分)

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图24 CCQM-K118天然气比对结果(甲烷组分)

8.新冠等病毒检测

中国计量院研发的核酸、抗原和抗体系列的病毒检测用标准物质,在各类病毒疾病防控与诊断试剂研发中已得到广泛应用。尤其是新型冠状病毒检测相关标准物质,在过去的三年中,广泛应用于全国31个省市的近千家单位,为保障新型冠状病毒检测结果准确、可比、可溯源提供了计量技术支撑。

在新型冠状病毒核酸检测方面,中国计量院成功主导了CCQM P199B新型冠状病毒核酸测量国际比对,比对结果表明NIM在RNA拷贝数定量方面的测量能力获得了国际等效(结果待正式公开)。这支撑了GBW(E)091089-091090 新型冠状病毒核酸标准物质、GBW09298-09299新型冠状病毒(2019-nCoV)体外转录RNA标准物质、GBW09300新型冠状病毒(2019-nCoV)全序列假病毒RNA标准物质、GBW09310-09314新型冠状病毒(2019-nCoV)核衣壳蛋白和包膜蛋白亚基因组RNA标准物质、GBW09315新型冠状病毒(2019-nCoV)贝塔B.1.351变异株基因组RNA标准物质、GBW09316新型冠状病毒(2019-nCoV)德尔塔B.1.617变异株基因组RNA标准物质、GBW09317新型冠状病毒(2019-nCoV)伽马P.1变异株基因组RNA标准物质、GBW09318新型冠状病毒(2019-nCoV)奥密克戎BA.1.1变异株基因组RNA标准物质量值的准确可靠。

在新型冠状病毒抗体检测方面,中国计量院与国际计量局BIPM、加拿大NRC联合主导了新冠单抗比对 CCQM-P216。所建立的单克隆抗体表征和测量方法以及新型冠状病毒抗体标准物质,为此次主导该项比对提供了有力支撑。目前,两轮比对已经完成,比对结果进一步证明了中国计量院标准物质先进定值测量能力,快速提升了世界各国在单抗蛋白类结构复杂生物大分子的测量能力,为提升新型冠状病毒抗体测量的准确性提供了技术支撑。关联的标准物质包括GBW(E)091109 新型冠状病毒刺突糖蛋白(S蛋白)人源IgG单克隆抗体溶液标准物质和GBW(E)091110 新型冠状病毒核衣壳蛋白(N蛋白)人源IgG单克隆抗体溶液标准物质。

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图25 CCQM P216新冠单抗测量比对结果

在HIV检测方面,2019 ~ 2022年,中国计量院参加了国际比对CCQM P199 HIV-1 RNA 拷贝数定量测量,采用数字PCR方法对不同浓度水平HIV-1 RNA分子进行拷贝数定量测量。比对结果证明,中国计量院HIV-1 RNA 拷贝数定量测量能力获得国际等效,支撑了NIM-RM 5212人类免疫缺陷病毒Ⅰ型gag基因RNA标准物质的准确定值。

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图26 CCQM P199 HIV-1 RNA 拷贝数定量测量比对结果

9.肿瘤标志基因检测

基因检测是为癌症患者选择靶向治疗药物时所需的重要检测项目。HER2基因检测主要针对乳腺癌患者;EGFR基因检测则面向肺癌患者;BRAF(B-Raf proto-oncogene, serine/threonine kinase)基因是人类最重要的原癌基因之一,大约8%的人类肿瘤发生BRAF突变。BRAF绝大部分突变形式为BRAF V600E突变,主要发生于黑色素瘤、结肠癌和甲状腺癌中;PIK3CA突变作为最常见的致癌突变类型之一,在包括小细胞肺癌、三阴性乳腺癌等在内的难治肿瘤中发生率尤其高;而KRAS基因也是公认的癌基因,KRAS突变型患者不能从抗EGFR治疗中获益,反而徒增不良反应危险和治疗费用。《美国国立癌症综合网络(NCCN)结直肠癌临床实践指南》指出,所有转移性结直肠癌患者都应检测KRAS基因状态。

中国计量院主导了CCQM K176乳腺癌HER2拷贝数变异测量关键比对,比对结果表明,中国计量院在HER2和内参基因拷贝数绝对定量和比值测量两个方面都达到了国际等效,验证了GBW09116-GBW09120 HER2基因组DNA标准物质的定值能力。

CCQM P184肿瘤标志基因突变测量是中国计量院参与的另一国际计量比对。比对结果表明,中国计量院在测量单核苷酸变异和对应野生型拷贝数浓度以及比值方面均获得了国际等效。通过比对,GBW09855 BRAF(V600E)基因突变基因组DNA标准物质、NIM-RM4046 BRAF(V600E)基因突变循环肿瘤DNA标准物质、NIM-RM4044 EGFR(L858R)基因突变循环肿瘤DNA标准物质、NIM-RM4045 EGFR(19Del)基因突变循环肿瘤DNA标准物质、NIM-RM5226 EGFR(19Del)基因突变基因组DNA标准物质、NIM-RM5227 EGFR(T790M、L858R)基因突变基因组DNA标准物质、NIM-RM5228 PIK3CA(E542K)基因突变、NIM-RM5229 PIK3CA(E545K)基因突变基因组DNA标准物质、NIM-RM5230 PIK3CA(H1047R)基因突变基因组DNA标准物质的定值测量能力得到了验证。

CCQM P184肿瘤标志基因突变测量国际比对结果(5a为NIM结果)如图3 ~ 图4所示。

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图27 BRAF V600E变异型基因拷贝数浓度比对结果

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图28 BRAF野生型基因拷贝数浓度比对结果

此外,中国计量院还主导了中、日、韩三国的ACRM KRAS基因变异测量国际比对。比对结果表明NIM在KRAS基因变异拷贝数定量、野生型拷贝数定量和变异比例测量方面均获得国际等效,可以实现相关标准物质的准确定值。相关标准物质包括:GBW09841 KRAS(G12A)基因突变丰度标准物质、GBW09842 KRAS(G12D)基因突变丰度标准物质、GBW 09843 KRAS(G12R)基因突变丰度标准物质、GBW09844 KRAS(G12C)基因突变丰度标准物质、GBW09845 KRAS(G12S)基因突变丰度标准物质、GBW09846 KRAS(G12V)基因突变丰度标准物质、GBW09847 KRAS(G13D)基因突变丰度标准物质、GBW09848 KRAS基因7种突变丰度标准物质(1%水平)和GBW09849 KRAS基因7种突变丰度标准物质(5%水平)。

ACRM KRAS基因突变测量国际比对结果如图5 ~ 图8所示。

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图29 KRAS(G12V)变异型基因拷贝数比对结果

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图30 KRAS野生型基因拷贝数比对结果

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图31 KRAS(G12V)变异型基因丰度比对结果

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图32 单拷贝基因数比对结果

10.临床诊断标志物

糖化血红蛋白是血液中葡萄糖与红细胞血红蛋白相结合的产物。血红蛋白糖化是一个缓慢的、不可逆的非酶促反应,与血糖浓度和高糖存在时间相关。糖化血红蛋白可反映过去2~3个月的平均血糖浓度,其不受每天血糖波动的影响,在高血糖和血糖波动较大时,具有很高的诊断意义。

2021 ~ 2022年中国计量院作为联合主导单位,与新加坡计量院HSA、法国计量院LNE和韩国计量院KRISS共同主导了CCQM P219糖化血红蛋白的国际比对,采用同位素稀释质谱对RELA2022样品进行了测定。比对结果显示中国计量院建立的糖化血红蛋白同位素稀释质谱法结果和IFCC液相色谱-串联质谱参考方法结果一致,且处于国际比对结果的等效区间,证明了中国计量院糖化血红蛋白的校准测量能力,保证了中国计量院NIM-RM 3625和NIM-RM 3626糖化血红蛋白标准物质量值的准确与国际等效性。

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图33 糖化血红蛋白VE肽段比对结果

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图34 糖化血红蛋白GE肽段比对结果

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图35 糖化血红蛋白低值样品国际比对结果

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图36 糖化血红蛋白高值样品国际比对结果

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