甲醛(Formaldehyde, FA)，作为一种简单的高反应性醛类物质，在我们的生产和生活中扮演着复杂而矛盾的角色。它既是树脂、胶粘剂、消毒剂等众多工业品的关键原料，也广泛存在于环境中，是一种无处不在的污染物。更关键的是，它已被国际癌症研究机构(IARC)明确归类为1类人类致癌物。在医疗病理、实验室、消防乃至木材加工等行业，大量工作者面临着职业性吸入甲醛蒸汽或气溶胶的风险。为了守护这些“与醛共舞”的工人们的健康，准确评估他们的真实暴露水平至关重要。
传统的风险评估主要依赖于工作场所的空气采样，这种方法测量的是环境浓度，却无法回答一个更核心的问题：究竟有多少甲醛被人体吸收并进入了体内？个体在吸收、代谢和排泄上的巨大差异，使得同样的空气浓度对不同人可能意味着完全不同的健康风险。因此，科学界将目光投向了生物监测——通过检测尿液、血液等生物样本中的物质，来更精准地反映个体的“内暴露剂量”。尿液，因其采集方便、无创，成为了理想的生物监测样本。
然而，在尿液中“抓住”甲醛并非易事。甲醛分子量小、挥发性强、反应活性极高，在体内会迅速转化为甲酸盐(Formate)或与蛋白质等生物大分子结合。此外，人体自身的新陈代谢也会产生内源性甲醛，饮食、吸烟等生活习惯也会带来干扰。这些因素交织在一起，使得尿液中的游离甲醛浓度极低且背景复杂，对分析方法的灵敏度、选择性和抗干扰能力提出了近乎苛刻的要求。以往的分析方法往往步骤繁琐、需要大量有机溶剂，在复杂的尿液基质中难以实现稳定、精准的痕量检测。因此，开发一种高灵敏、高选择性、操作简便且适合常规生物监测的分析方法，成为了评估和管理职业甲醛暴露风险中亟待突破的技术瓶颈。
为了解决上述挑战，并响应国际上对职业健康保护日益严格的要求（例如欧盟2022年更新的相关指令），一项由意大利国家工伤事故保险局(INAIL)资助的研究项目应运而生。研究人员旨在开发并验证一种创新的分析方法，并将其应用于真实的职业人群，以评估其作为生物监测工具的可行性。这项研究成果最终发表在分析化学领域的知名期刊《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》上。
为达成研究目标，作者团队主要运用了以下几项关键技术方法：
1. 样品前处理方法 ：优化并建立了一种顶空固相微萃取-在线纤维衍生化(HS-SPME with on-fiber derivatization) 技术。该方法使用65 μm厚的聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)萃取纤维，首先吸附衍生化试剂O-(2,3,4,5,6-五氟苄基)羟胺(PFBHA)，然后将其暴露于尿液样品顶空中，使尿液释放出的甲醛气体直接在纤维上与PFBHA反应生成稳定的甲醛肟(FA-oxime)衍生物。此过程集采样、富集、衍生于一步，无需溶剂，极大简化了前处理。
2. 分析检测技术 ：采用气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS) 进行分离与检测。在气相色谱部分，使用HP-5MS色谱柱实现分离；在质谱部分，采用电子轰击电离(EI)源，并在多反应监测(MRM)模式下对FA-oxime的特征离子碎片进行检测，从而在复杂的尿液基质中实现高选择性和高灵敏度的痕量分析。
3. 方法学验证与队列研究 ：对建立的HS-SPME/GC-MS/MS方法进行了系统的验证，包括线性、检测限(LOD)、定量限(LOQ)、精密度和准确度等。并将该方法应用于一项实地生物监测研究 ，样本队列来源于2024-2025年间意大利中部一家公立医院的病理科和一支消防队，共招募了124名受试者，包括82名职业暴露于甲醛的工人（医护人员、实验室人员和消防员）和42名非暴露的行政职员作为对照组。
以下是根据论文“结果与讨论”部分的小标题归纳的研究发现：
1. 建立的方法
• 采样“在线纤维衍生化”步骤 ：通过系统优化，确定了使用PDMS/DVB纤维、顶空吸附PFBHA试剂20秒、然后在60°C下暴露于尿液顶空20分钟进行在线衍生化/萃取的最佳条件。该方法流程简单，重现性好，适合生物监测应用。
• GC-MS/MS检测 ：优化了色谱和质谱条件。FA-oxime在GC上获得良好分离，并在MS/MS的MRM模式下被特异性检测。通过选择特定的母离子-子离子对，有效排除了尿液基质和过量试剂的干扰，图1展示了标准品与空白尿液的对比色谱图，凸显了方法的高选择性。
2. 方法验证
• 分析性能 ：方法验证显示其性能优异。在0.2–1.20 μg mL-1 浓度范围内线性关系良好（R2 = 0.99），检测限(LOD)和定量限(LOQ)分别低至0.03 μg mL-1 和0.11 μg mL-1 。在低、中、高三个浓度水平下，日内和日间精密度（以变异系数CV%表示）普遍低于7%，准确度（回收率）在81%至124%之间，表明该方法灵敏度高、重复性好，适用于尿液基质中痕量甲醛的可靠定量。
3. 实地应用——尿液甲醛水平
• 将已验证的方法应用于124人的生物监测队列。数据分析显示：
• 总体差异有限 ：暴露组与非暴露对照组之间的尿液甲醛浓度中位数（0.20 vs 0.17 μg mL-1 ）无统计学显著差异，且两组数据存在大量重叠，尤其是在低暴露水平下。
• 个体与生活习惯影响显著 ：尿液甲醛浓度表现出广泛的个体间差异。分层分析发现，性别 是显著影响因素，男性尿液甲醛浓度中位数显著高于女性（0.24 vs 0.15 μg mL-1 ， p=0.0045）。吸烟习惯 也显示出影响趋势，吸烟者的浓度倾向于更高，且在吸烟者亚组中，暴露组与对照组的差异更为明显（尽管未达显著水平）。
• 其他因素 ：年龄、身体质量指数(BMI)与尿液甲醛浓度未发现明确关联。
结论与讨论
本研究成功开发并验证了一种基于HS-SPME在线衍生化与GC-MS/MS联用的创新分析方法，用于定量尿液中的游离甲醛。该方法具有高灵敏度、高选择性、溶剂消耗少、样品处理简单等优点，其性能参数完全满足复杂生物基质中痕量物质测定的要求，为职业性甲醛暴露的生物监测提供了一种强有力的分析工具。
研究最重要的发现之一在于揭示了尿液游离甲醛作为暴露生物标志物的复杂性。在实地应用中，该方法尽管能够精准检测出极低的浓度，但并未在职业暴露组与对照组之间发现显著差异。这凸显了该生物标志物在实际应用中的挑战：甲醛的普遍存在性、较高的内源性背景、快速的代谢周转以及吸烟等生活习惯的强烈干扰，共同导致了个体间巨大的变异性，使得在低水平、控制良好的职业暴露场景下，区分外源暴露的贡献变得异常困难。这与前人研究结论一致，也解释了为何近年来的系统综述发现，仅有约半数研究能观察到暴露工人体内甲醛相关生物标志物的升高。
然而，这并不贬低该方法的价值，反而明确了其应用边界和解读注意事项。该研究证实，性别和吸烟是影响尿液甲醛水平的重要协变量，未来研究必须对这些因素进行控制。此外，该方法的可靠性和灵敏度使其非常适用于探究个体内暴露的变异性因素 ，或用于暴露水平更高、更易变的工作环境 下的风险评估。作者在讨论中也指出，尿液游离甲醛仅是反映近期吸收剂量的一种指标，若要更全面地评估甲醛的生物学效应，可能需要结合其DNA加合物、蛋白质加合物（如血红蛋白加合物）或特定的含硫代谢物（如噻吩氨酸） 等效应生物标志物或更特异的暴露标志物进行综合判断。
总而言之，这项研究不仅贡献了一个经过严格验证的优秀分析工具，更通过扎实的实地应用数据，加深了我们对甲醛暴露生物监测科学内涵的理解。它提示我们，在利用生物标志物进行职业健康风险评估时，必须深刻理解该标志物的毒代动力学特性、干扰来源及其适用的暴露水平范围。这项研究为推动职业健康保护从单纯的环境监测迈向融合了先进分析技术的精准生物监测，提供了重要的方法论基础和实证参考。
打赏
