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 “吸煙有害健康”的認(rèn)知早已深入人心，但煙草煙霧中含有的鉛、鎘、砷等重金屬，經(jīng)呼吸進入人體后在組織內(nèi)沉積所造成的隱形危害，卻常常被忽視。一項針對吸煙環(huán)境中兒童唾液的研究（Gatzke-Kopp L M，2023）表明，二手煙暴露正成為兒童鉻、銅、鋅及鉛暴露的來源之一。這些重金屬具有強毒性和累積性，會逐步損害口腔、消化、免疫等多個系統(tǒng)，甚至成為誘發(fā)牙周病的重要潛在因素。

  傳統(tǒng)元素檢測技術(shù)需要復(fù)雜的樣本前處理，難以快速驗證重金屬與吸煙的關(guān)聯(lián)，而激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)通過高能量脈沖激光激發(fā)樣本產(chǎn)生等離子體，依據(jù)元素的“指紋波長”實現(xiàn)多元素同步檢測，不僅無需破壞樣本，而且檢測周期短，在微量元素檢測、重金屬污染監(jiān)測、污染生態(tài)學(xué)研究及食品安全檢測等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

吸煙者牙齒中的有毒微量元素積累

  煙草煙霧中不僅含有尼古丁、一氧化碳等有害氣體，還含有鎘、鉛、砷等重金屬污染物——這些元素是煙草本身（種植過程中吸收土壤/水源中的重金屬）或加工過程中引入的污染物。

圖1. 吸煙者、不吸煙者、對照組的牙齒重金屬檢測圖譜

  研究人員（Alhasmi A M，2015）采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，對吸煙者與非吸煙者的牙齒進行元素檢測，以分析有毒元素濃度與牙周參數(shù)的關(guān)聯(lián)，深入探究吸煙影響牙周疾病的作用機制。研究結(jié)果顯示，吸煙者牙齒根部的有毒元素（Pb、Cd、As）積累量顯著高于非吸煙者，而這種積累可能通過加劇臨床附著喪失，進一步破壞牙周組織。吸煙者長期吸入煙草煙霧后，重金屬會經(jīng)呼吸道進入體內(nèi)循環(huán)，最終沉積于牙齒根部（尤其是牙周組織受損區(qū)域）。這正是吸煙者體內(nèi)此類元素濃度顯著高于非吸煙者及對照組的核心原因，且呈現(xiàn)“吸煙量-積累量”的劑量依賴關(guān)系。該研究明確揭示了吸煙與牙齒有毒元素積累及牙周疾病之間的關(guān)聯(lián)，為牙周病風(fēng)險評估提供了一種新的檢測手段。

吸煙者膽結(jié)石中的重金屬元素積累

  另一項針對膽結(jié)石患者的研究（Naser H J，2021）利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)，檢測了膽固醇型、色素型、混合型等不同類型膽結(jié)石樣本中重金屬含量的差異。

圖2. 膽結(jié)石樣本的LIBS元素檢測光譜和重金屬分析結(jié)果

  結(jié)果顯示，色素型膽結(jié)石中銅（Cu）、鋅（Zn）、錳（Mn）的含量顯著高于混合型膽結(jié)石，且這三種元素在膽固醇型膽結(jié)石中未被檢出；膽固醇型膽結(jié)石中鉻（Cr）、鎘（Cd）的含量高于色素型和混合型膽結(jié)石，二者是該類型膽結(jié)石的特征性重金屬元素。該研究的核心發(fā)現(xiàn)之一為：鉛（Pb）和砷（As）兩種重金屬僅在吸煙患者的膽結(jié)石樣本中被檢測到，推測這與吸煙時吸入煙草中的重金屬污染物有關(guān)，為膽結(jié)石疾病與吸煙的關(guān)聯(lián)性提供了元素層面的證據(jù)。上述兩組研究結(jié)果相互印證，進一步凸顯了吸煙在有毒元素暴露方面對自身及他人的潛在危害。

  北京易科泰結(jié)合先進激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)，針對不同的科研場所和工業(yè)適用場景，提供FireFly & MiniFly LIBS系列元素測量與成像系統(tǒng)，為微量元素檢測、重金屬污染、污染生態(tài)學(xué)研究、畜禽飼料檢測、飼料污染檢測等領(lǐng)域的研究提供更高效、更精準(zhǔn)的技術(shù)支撐。

產(chǎn)品試驗案例：

惡性黑色素瘤的FireFly LIBS元素分布成像結(jié)果：Ca、Mg元素在病變位置含量異常增高

鉛（Pb）暴露不同時間的小鼠頜骨與股骨元素分布成像圖

鎘（Cd）元素在大麻幼苗中的吸收分布圖

鋰礦石的主要元素分布圖

1. Fazli? A, Faruzelová A, Buday J, et al. Investigating the effects of laser wavelengths and other ablation parameters on the detection of biogenic elements and contaminants in hydroxyapatite[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2024, 39(9): 2330-2339.
2. Alhasmi A M, Gondal M A, Nasr M M, et al. Detection of toxic elements using laser-induced breakdown spectroscopy in smokers’ and nonsmokers’ teeth and investigation of periodontal parameters[J]. Applied optics, 2015, 54(24): 7342-7349.
3. Naser H J, Hamad T K. Quantitative Analysis of heavy metals in gallstone Using LIBS[C]//Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2021, 1963(1): 012089.
4. Gatzke-Kopp L M, Riis J L, Ahmadi H, et al. Environmental tobacco smoke exposure is associated with increased levels of metals in children’s saliva[J]. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology, 2023, 33(6): 903-910.