標準物質(zhì)領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

盧曉華* ，薄夢，吳雪，陸琳，汪斌 ( 中國計量科學研究院 標準物質(zhì)研究與管理中心，北京 100029)

摘要: 對標準物質(zhì)領(lǐng)域國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行了總結(jié)。在介紹標準物質(zhì)和有證標準物質(zhì)基本概念及其演變的基礎(chǔ) 上，以我國標準物質(zhì)和國外以各國計量院為主的標準物質(zhì)研發(fā)活動為重點，對標準物質(zhì)研發(fā)現(xiàn)狀、關(guān)鍵研 發(fā)領(lǐng)域以及近年來推出的標準物質(zhì)典型新品種等進行了分析，對國際和國內(nèi)標準物質(zhì)相關(guān)技術(shù)標準與規(guī)范體系的最新 情況進行了介紹，并對標準物質(zhì)領(lǐng)域重大需求與發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞: 標準物質(zhì); 現(xiàn)狀; 趨勢; 概念; 標準; 規(guī)范

中圖分類號: O6-1

文獻標識碼: A

文章編號: 0258-3283( 2022) 10-1403-08

Current Situation and Trends on the Development of Ｒeference Materials LU Xiao-hua* ，BO Meng，WU Xue，LU Lin， WANG Bin ( Center for Ｒeference Materials Ｒesearch and Management，National Institute of Metrology，Beijing 100029，China) ， Huaxue Shiji，2022，44( 10) ，1403～ 1410 Abstract: The development status and trend of reference materials at home and abroad were rviewed．Based on the introduction of basic concept evolution of reference material and certified reference material，the Ｒ＆D status，key Ｒ＆D fields，new and represent- ative varieties of reference materials were analyzed，mainly focusing on China's first class and second class national certified refer- ence materials and the Ｒ＆D activities of reference materials by mainly national metrology institutes in other countries．The latest situation on related international and domestic technical standards and specification system were summarized．Prospects the future important needs and developing trends of reference materials were prospected． Key words: reference material; status; trend; concept; standard; specification

標準物質(zhì)作為具有足夠均勻和穩(wěn)定的特定特 性的物質(zhì)，被廣泛應用于與這些特性有關(guān)的測量 系統(tǒng)校準、測量方法與測量能力驗證評價、測量結(jié) 果的質(zhì)量控制等活動中，成為建立結(jié)果可比與互 信、創(chuàng)造質(zhì)量和控制質(zhì)量的重要計量工具。其應 用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、社會生活等許多 方面，并滲入生命科學等高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域。 品種從最早的鋼鐵發(fā)展到食品、環(huán)境、檢驗醫(yī)學、 藥物等更多基體和應用類型，所包含特性從化學 成分量發(fā)展到生物、材料等各類特性; 特性值從量 值發(fā)展到標稱特性值。我國以及全球標準物質(zhì)進 入快速增長的時代。

標準物質(zhì)的發(fā)展離不開技術(shù)標準與規(guī)范體系 以及各類制備和定值技術(shù)的發(fā)展。對于有證標準 物質(zhì)，其研制的規(guī)范性、量值的溯源性和準確性有 著更高的要求，從而沿著計量溯源鏈，構(gòu)建包含滿 足不同計量溯源層級要求的測量程序、測量系統(tǒng) 與標準物質(zhì)體系，確保測量結(jié)果因溯源而可比，因 可比而等效，因等效而互認。各國計量院在構(gòu)建標準物質(zhì)量值溯源體系，推進全國測量結(jié)果互認 中發(fā)揮著重要的作用。

本文旨在概括性總結(jié)國內(nèi)外標準物質(zhì)領(lǐng)域發(fā) 展狀況，并對其未來發(fā)展進行展望。

1 基本概念及有證標準物質(zhì)的認定

1. 1 基本概念

各類檢測技術(shù)的發(fā)展帶來廣泛多樣的標準物 質(zhì)需求，也推動其基本概念體系發(fā)生變化。對比 ISO 指南 30 以及 ISO/IEC 指南 99( VIM) 早期與 現(xiàn)行版本［1 ，2］ 中標準物質(zhì)和有證標準物質(zhì)的概念，反映出概念范疇的進一步擴大。標準物質(zhì)提 供的特性可以是有大小的量，也可以是與定性分 析有關(guān)的、具有描述特征的標稱特性，只要提供的 特性均勻、穩(wěn)定，滿足校準、測量程序確認、質(zhì)量控 制等預期用途。一些未經(jīng)準確定值的質(zhì)控物質(zhì) ( 包括能力驗證用樣品) 等也都具有了標準物質(zhì) 的屬性。作為標準物質(zhì)子集的有證標準物質(zhì)，其 提供的認定值( 標準值) ，無論是量值( 包括序值) 還是標稱特性值，都應具有溯源性和不確定度。 VIM 從計量學術(shù)語體系的嚴謹性出發(fā)，采取了更 為保守的方式，將計量溯源性和測量不確定度限 定在量值的領(lǐng)域，計量溯源鏈的頂點是作為計量 參照對象的測量單位或測量標尺，包括用于定義 這些測量單位或標尺的測量程序或標準物質(zhì); 而 對于定性分析領(lǐng)域常見的標稱特性值，其溯源性 和不確定度不被認為是計量溯源性和測量不確定 度。對于量值，其溯源性的建立和聲明雖然要求 明確，仍需不斷規(guī)范［3］; 對于標稱特性值，其定 值技術(shù)以及溯源性建立和不確定度評估日益受 到關(guān)注［4，5］。

1. 2 有證標準物質(zhì)的認定

隨著標準物質(zhì)的市場化發(fā)展以及自我聲明、 自愿性認可制度的推廣實施，VIM 中由機構(gòu) 負責發(fā)布有證標準物質(zhì)證書的認定方式被突破。 ISO 指南 30 對有證標準物質(zhì)的定義中，不再對認 定的主體做出規(guī)定; 在另一術(shù)語“標準物質(zhì)認定 ( Ｒeference material certification) "中，指出標準物 質(zhì)認定是標準物質(zhì)生產(chǎn)者的活動，包括正式確定 有證標準物質(zhì)的認定值并在標準物質(zhì)證書中表 述，是第一方行為，而不是第三方行為［2］。國際 法制計量組織發(fā)布的 OIML D1《國家計量體系-制 度建設(shè)和法律框架》［6］中指出，( 有證) 標準物質(zhì) 的認定、維護和分發(fā)是一個國家需要提供的計量 活動之一，并在計量法律框架中的要素 4 中提出: 應建立國家測量標準和標準物質(zhì)體系，為國際單 位制提供計量溯源性，并提供國際兼容性和可接 受性，這些任務應由政府分配給的機構(gòu)。 OIML D18《有證標準物質(zhì)在國家法制計量服務機 構(gòu)計量控制領(lǐng)域中的應用———基本原理》［7］中也 指出: 在標準物質(zhì)發(fā)布和使用過程中，有必要由國 家法定計量服務機構(gòu)的計量監(jiān)督機構(gòu)進行按照法 定要求實施的計量監(jiān)督。各國標準物質(zhì)的研發(fā)、 認定、生產(chǎn)與應用應在符合本國法律法規(guī)要求的 條件下進行。在國家校準與測量能力國際互認 ( CMC-MＲA) 框架下，各國取得互認并在國際關(guān) 鍵比對數(shù)據(jù)庫( KCDB) 中公布的各項能力( 包括 標準物質(zhì)) 用于支撐標準物質(zhì)量值溯源體系的可 靠建立，促進量值的國際、國內(nèi)等效一致。國際檢 驗醫(yī)學溯源聯(lián)合委員會( JCTLM) 也通過有證標準 物質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立，為次級標準物質(zhì)生產(chǎn)商及用 戶提供量值溯源服務［8］。

2 國外發(fā)展狀況分析

2. 1 總體發(fā)展情況

隨著需求的不斷攀升和應用領(lǐng)域的不斷拓 展，近年來全球標準物質(zhì)的數(shù)量和品種發(fā)展快速。 其研發(fā)與生產(chǎn)分為兩大陣營，一類是快速發(fā)展的 商業(yè)化標準物質(zhì)研究機構(gòu)。海量的商業(yè)化標準物 質(zhì)通過市場化模式，在全球檢測實驗室中得到應 用。始于 20 世紀末的標準物質(zhì)生產(chǎn)者自愿認可 制度，進一步推動了標準物質(zhì)的市場化、規(guī)模化生 產(chǎn)和全球化供應; 另一類是以國家計量院、國際組 織等為代表，從戰(zhàn)略和法規(guī)需求、量傳溯源體系構(gòu) 建和公益性資源角度開展有證標準物質(zhì)研發(fā)的 機構(gòu)。

一些國家計量院在確保資源質(zhì)量和計量 溯源體系完善性方面做出了有益的嘗試，如: 美國 計量院( NIST) 建立了 NTＲM( NIST traceable refer- ence material) 計劃［9］，確保氣體和光度分析領(lǐng)域 商業(yè)標準物質(zhì)可以通過很好建立的溯源鏈溯源至 NIST 測量標準; 日本構(gòu)建了由國家計量標準供應 體系及實驗室認可體系，由國家先進工業(yè)科技研 究院( AIST) 運作的校準服務系統(tǒng)( JCSS) 。日本 國家計量院( NMIJ) 為該體系提供用于量值溯源的 氣體、無機及有機國家基準標準物質(zhì)，向標準物質(zhì) 生產(chǎn)者傳遞溯源性，生產(chǎn) JCSS 次級標準物質(zhì)［10］。

2. 2 各國計量院重點研發(fā)方向及新品種

各國國家計量院致力于發(fā)展可溯源至 SI 的 基準定值技術(shù)。如 NIST 研制了超純和全面表征 的定量核磁用苯甲酸基準物質(zhì)，明確鑒定了化學 結(jié)構(gòu)，測定了同位素組成和分子量，并分別采用 qNMＲ 和庫侖法基準測量方法測量物質(zhì)的量含 量，用質(zhì)量平衡法進行純度驗證，為各類有機化合 物的定量核磁法純度測量提供了的溯源 基礎(chǔ)［11］。英國政府化學實驗室( LGC) 作為國家 化學計量實驗室研發(fā)了甘氨酸穩(wěn)定碳同位素絕對 比值標準物質(zhì)，通過采用已知純度的校準標準和 元素分析儀-同位素比質(zhì)譜技術(shù)，使定值結(jié)果實現(xiàn)了向 SI 單位的溯源［12］。隨著新的實驗設(shè)計與數(shù) 據(jù)評估模型的開發(fā)，不同量值水平標準物質(zhì)間的 計量等效性評估成為可能［13］，針對標準物質(zhì)和能 力驗證賦值樣品的國際計量比對已在氣體、溶液、 臨床等領(lǐng)域開展，對標準物質(zhì)領(lǐng)域的國際互認形 成支撐。

NIST 作為美國國家計量院，標準物質(zhì)數(shù)量超 過 1200 種，近年來的供應品種在數(shù)量上并沒有增 加，但是不斷推陳出新，原創(chuàng)性成果多，個別標準 物質(zhì)已實現(xiàn)與標準參考數(shù)據(jù)的融合，以滿足對被 測量物質(zhì)進行定性和定量分析的全面要求［14］，多 個特性量以認定值、參考值和信息值在一種標準 物質(zhì)中同時提供的特征明顯。近年來的研發(fā)重點 也比較明確。在食品和膳食補充劑領(lǐng)域，突出研 制的系統(tǒng)性，如根據(jù)脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物含 量進行基體類型布局［15］，陸續(xù)開展系列典型食品 中營養(yǎng)素標準物質(zhì)的研制，特性值種類非常豐富。 隨著同位素稀釋質(zhì)譜法等高準確度定值方法的應 用，認定值的數(shù)量隨著復制和補充認定過程不斷 增長，占比逐漸增多; 過敏源性食品方面，相關(guān)標 準物質(zhì)覆蓋牛奶、雞蛋、小麥、大豆、花生、魚、貝類 和堅果 8 種常見類型; 膳食補充劑標準物質(zhì)則多 達近 40 種，以人參為例，相關(guān)標準物質(zhì)覆蓋產(chǎn)品 生產(chǎn)供應鏈，涉及原料、提取物、口服補劑，提供人 參皂甙等活性成分和有毒重金屬的量值。臨床、 藥物、環(huán)境、材料等領(lǐng)域標準物質(zhì)也同樣體現(xiàn)了上 述系統(tǒng)研發(fā)思路，推出了諸如慢性病臨床試驗用 凍干人血清中脂肪酸標準物質(zhì)重組 C-反應蛋白 溶液等臨床診斷標志物檢測用標準物質(zhì)、生物藥 檢測用凍干多糖溶液和人源化 IgG1κ 單克隆抗體 標準物質(zhì)、人類基因組測序性能評價用系列標準 物質(zhì)、在人工構(gòu)建質(zhì)粒 DNA 上包含大多數(shù)哺乳動 物糞便中都有的糞便指示菌( 大腸桿菌和腸球 菌) 以及 11 種糞便來源( 人、牛、狗、豬、鳥等) 遺 傳標記的再生水域糞便污染檢測用標準物質(zhì)，同 時給出顆粒粒徑和合成過程中引入其他元素濃度 等參考信息的納米銀標準物質(zhì)、材料熱電能量轉(zhuǎn) 換性能檢測用高溫塞貝克系數(shù)標準物質(zhì)、與歐盟 聯(lián)合研究中心聯(lián)合研制的膠體硅納米顆粒分散性 能檢測用 Zeta 電位標準物質(zhì)等。

歐盟聯(lián)合研究中心( JＲC) 標準物質(zhì)品種數(shù)量 約 760 種，近年來在轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品、食品安全、食 品摻假識別、環(huán)境安全、臨床診斷標志物、材料測 試等領(lǐng)域持續(xù)推出新品，如轉(zhuǎn)基因棉花、雞蛋中氟蟲腈、辣椒粉中黃曲霉毒素、牛奶體細胞計數(shù)、魚 肉真實性鑒別、魚肉中六氯苯和六氯丁二烯、魚肉 中溴代阻燃劑、河流沉積物中溴代阻燃劑、小血管 相關(guān)血管炎診斷特異性自身抗體 ( 與 IFCC 合 作) 、樹脂粘結(jié)玻璃纖維板( 導熱性) 、硅納米顆粒 尺度分析標準物質(zhì)等。

加拿大計量院( NＲC) 標準物質(zhì)品種數(shù)量約 150 種，涉及高純物質(zhì)、同位素、食品、臨床、材料 科學等領(lǐng)域，在藻毒素、無機同位素等領(lǐng)域形成研 制特色，如近期推出的異軟骨藻酸 C( iDAc) 校準 溶液標準物質(zhì)等。

澳大利亞計量院( NMIA) 標準物質(zhì)品種數(shù)量 700 余種。在農(nóng)業(yè)、臨床、法醫(yī)、基準氣等 領(lǐng)域持續(xù)推出校準用標準物質(zhì)，并研發(fā)了土壤中 全氟和多氟烷基物質(zhì)( PFAS) 、凍干蝦肉中硝基呋 喃指示性殘留、碳氫化合物污染土壤等復雜基體 標準物質(zhì)。

日本計量院( NMIJ) 標準物質(zhì)品種數(shù)量約 320 種。在環(huán)境與綠色采購、生物藥、材料性能檢測等 方面陸續(xù)推出新品，如聚苯乙烯中多溴二苯醚、單 克隆抗體溶液、炭黑比表面積及吸附性能、氮化鈦 薄膜熱擴散率等標準物質(zhì)。

韓國計量院( KＲISS) 標準物質(zhì)品種數(shù)量約 700 種，覆蓋化學、生物、物理測量領(lǐng)域。最新研 發(fā)了具有本地特征城市顆粒物標準物質(zhì)、與韓國 人種特征相一致的基因組測序標準物質(zhì)，立足本 國需求，實現(xiàn)進口替代。

總體而言，美國、歐盟、加拿大、英國、澳大利 亞、日本、韓國等各國國家計量院發(fā)布的標準物質(zhì) 新品種多集中在食品、環(huán)境、臨床、材料、生命科學 等熱點領(lǐng)域。通過組織各國計量院的研討［16］，在 食品標準物質(zhì)領(lǐng)域，無機元素、真菌毒素以及獸藥 殘留關(guān)注度最高; 在健康領(lǐng)域，美國 NIST 關(guān)注點 最為全面，資源研發(fā)重點是商業(yè)行為所不能滿足 或用于為商業(yè)標準物質(zhì)提供量值溯源的高等級有 證標準物質(zhì)。各國計量院在應對新冠疫情中開展 的標準物質(zhì)研發(fā)與國際計量比對活動，為全球疫 情防控提供了計量技術(shù)支撐。

3 國內(nèi)發(fā)展狀況分析

3. 1 總體發(fā)展情況

我國國家標準物質(zhì)方面，根據(jù)國家標準物質(zhì) 資源共享平臺( www．ncrm．org．cn) 的統(tǒng)計，至 2021 年底的獲批總量已突破 15 000 種，其中一級標準物質(zhì)突破 3 000 種，二級標準物質(zhì)突破 12 000 種。 國家標準樣品方面，截至 2020 年 12 月，全國標準 樣品技術(shù)委員會共組織研制并批準發(fā)布了 4 200 余項國家標準樣品［17］。此外，國家藥品標準物 質(zhì)、冶金等行業(yè)標準樣品也有不小體量。

以國家標準物質(zhì) 2017 年到 2021 年的發(fā)展來 看，合計獲批品種數(shù)量 5 100 余種，占截止 2021 年底全部獲批總量的 34%。13 個領(lǐng)域大類中，環(huán) 境、化工、臨床藥物、食品、地質(zhì)礦產(chǎn) 5 個領(lǐng)域品種 數(shù)量增加最快，其中環(huán)境領(lǐng)域增加超過 2 000 種， 增速尤為明顯，化工、臨床藥物、食品 3 個領(lǐng)域也 分別增加超過 500 種。從增量在本領(lǐng)域標準物質(zhì) 總量( 截止 2021 年底) 的占比看，食品、有色金 屬、地質(zhì)礦產(chǎn)、環(huán)境、物化特性、臨床藥物領(lǐng)域均達 到 30%以上。

圍繞不同來源標準物質(zhì)量值的準確性和等效 性，相關(guān)量值比對與質(zhì)量評估工作自 2006 年起 步［18］，并逐漸受到計量和行業(yè)應用部門的重視， 尤其通過計量部門和環(huán)監(jiān)部門的密切配合，相關(guān) 比對與評估結(jié)果在確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性方面 發(fā)揮重要作用［19，20］。JJF 1960—2022《標準物質(zhì) 計量比對計量技術(shù)規(guī)范》［21］的發(fā)布將進一步促進 計量監(jiān)管層面有關(guān)工作的開展。

3. 2 重點研發(fā)方向及新品種

從品種和特性值類型相對不重復且能夠代表 國內(nèi)最高研制水平的一級標準物質(zhì)來看，地質(zhì)礦 產(chǎn)、食品、臨床、環(huán)境、物化特性領(lǐng)域品種數(shù)量增長 最多。近 5 年的新品種主要涉及:

( 1) 用于增加化學成分量量值溯源體系中頂 層資源覆蓋性的標準物質(zhì)，如在無機成分量方面， 通過基于全雜質(zhì)扣除的高純金屬純度定值技 術(shù)［22］和 同 位 素 豐 度 基 準 測 量 方 法 的 可 靠 應 用［23］，增加了高純金屬純度( 金、銀、鉑、硅等) 、同 位素豐度和各類校準溶液標準物質(zhì)的供給，研制 了油品檢測用異辛烷溶劑中硫、鐵等無機元素標 準物質(zhì)，豐富了無機元素校準溶液的基體類型; 在 有機和氣體成分量方面，針對各應用領(lǐng)域溯源需 求，研制了定量核磁法純度定值用尼泊金乙酯和 二甲基砜純度、各類藥物純度( 丹酚酸 A、縮宮素 等) 、管制藥品純度( 硫代鹽酸鹽等) 、獸藥 純度( 諾氟沙星等) 、臨床診斷標志物純度及純品 溶液( 胱抑素 C、人胰島素、β 淀粉樣多肽、β2-微球 蛋白等) 、真菌毒素純度( 黃曲霉毒素 B1、玉米赤 霉烯酮、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等) 、醇和醚類溶劑純度、氦氣等超高純氣體標準物質(zhì)等。多組分混 合標準物質(zhì)方面，研制了氮中 42 組分揮發(fā)性有機 物混合氣體、異辛烷/甲苯中 20 種多氯聯(lián)苯混合 溶液等標準物質(zhì)。

( 2) 用于為各領(lǐng)域真實樣品測量提供方法正 確度確認和質(zhì)量保證的各類化學成分量基體標準 物質(zhì)，基體涉及特種鋼材、地質(zhì)樣品、環(huán)境樣品 ( 空氣、污染土壤、水系沉積物等) 、食品( 肉類、雞 蛋、植物油脂、蜂蜜、糧食等) 、霜類化妝品、人血 清、藥用空心膠囊等，特性值涉及同位素豐度、放 射性同位素活度、重金屬等無機元素含量、臨床診 斷標志物( 如 C 肽、C 反應蛋白、醛固酮、總同型 半胱氨酸、葡萄糖等) 、獸藥( 如克倫特羅、恩諾沙 星、金剛烷胺、硝基呋喃代謝物等) 、有機污染物 ( 如二噁英、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚 等) 、土壤質(zhì)量和土壤污染相關(guān)碳形態(tài)和重金屬 提取態(tài)等。無機和有機同位素稀釋質(zhì)譜法在一級 標準物質(zhì)定值中得到更廣泛應用。通過與國際計 量局合作研究解決多肽、蛋白大分子純度定值技 術(shù)，相關(guān)血清基質(zhì)標準物質(zhì)定值結(jié)果實現(xiàn)了向 SI 單位的可靠溯源［24］。

( 3) 生物特性相關(guān)標準物質(zhì)，如致病或標志 性微生物相關(guān)霍亂弧菌 ompW 基因質(zhì)粒 DNA、枯 草芽孢桿菌芽孢計數(shù)標準物質(zhì)，人類基因組檢測 用男性及女性人基因組 DNA 定量標準物質(zhì)、靶向 治療所需 KＲAS( G12A) 基因突變豐度檢測用標 準物質(zhì)，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測用轉(zhuǎn)基因玉米雙抗 12-5 基因組 DNA 以及轉(zhuǎn)基因水稻、棉花含量標準物質(zhì) 等。數(shù)字 PCＲ、流式細胞術(shù)等測量技術(shù)［25，26］的應 用，使核酸拷貝數(shù)、微生物活菌計數(shù)等特性量的測 量結(jié)果實現(xiàn)了向可作為任何一個量制基本單位的 實體數(shù)基本單位“一"的可靠計量溯源。

( 4) 其他物理與物理化學特性、工程特性相 關(guān)標準物質(zhì)，如濁點、傾點、冷濾點、餾程等油品品 質(zhì)特性標準物質(zhì); 納米臺階高度、納米光柵間距、 薄膜厚度、粒度、拉曼頻移、液體密度、流體黏度等 材料測試用標準物質(zhì)等。 二級標準物質(zhì)方面，在豬繁殖與呼吸綜合征 等動物疫病病毒、轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品、法庭科學與親緣 鑒定相關(guān)人 DNA 的短串聯(lián)重復序列( DNA STＲ) 分型、單克隆抗體藥物開發(fā)與質(zhì)控相關(guān)人源化 CD20 的 IgG1κ 型單克隆抗體、軟骨藻酸等海洋生 物毒素、糧食及乳粉中真菌毒素、配合飼料中營養(yǎng) 成分、蜂蜜等農(nóng)產(chǎn)品中獸藥殘留、糧食中重金屬、乳粉中致病菌、氮氣中 57 組分揮發(fā)性有機物、聚 合物納米顆粒、潤滑油蒸發(fā)損失、液體表面張力、 反映材料潤濕性能的液體介質(zhì)與固體表面接觸角 檢測等方面，也有一些的新品種獲批。

總體而言，我國標準物質(zhì)在研制技術(shù)和研發(fā) 品種的豐富度上，逐漸與發(fā)達國家齊頭 并進，但特性量的豐富度以及單個品種在特性量 種類的集成上尚顯不足，以食品和土壤基體標準 物質(zhì)為例，很多定值特性還是集中在無機元素。 穩(wěn)定和活躍的標準物質(zhì)研發(fā)群體、檢測領(lǐng)域日益 增長的需求和標準物質(zhì)制備定值技術(shù)的突破是各 領(lǐng)域標準物質(zhì)品種數(shù)量增長的主要因素。中國計 量科學研究院近 5 年來一級標準物質(zhì)在研發(fā)總量 上的占比達到 40%以上。隨著健康與生命科學、 新材料等領(lǐng)域需求的上升以及研制技術(shù)的突破， 相關(guān)標準物質(zhì)的研制不斷強化。以核酸相關(guān)標準 物質(zhì)為例，2017～2021 年共批準標準物質(zhì) 123 種， 占歷年全部獲批此類標準物質(zhì)的 56. 7%，其中一 級標準物質(zhì) 36 種，占歷年全部獲批此類一級標準 物質(zhì)的 87. 5%，標準物質(zhì)的制備路線從生物組織 中 DNA 的提取純化拓展到質(zhì)粒 DNA 和基因的合 成構(gòu)建與純化以及假病毒的細胞轉(zhuǎn)染制備技術(shù); 特性值的類型從質(zhì)量分數(shù)、質(zhì)量濃度和不能溯源 至 SI 單位的國際單位( IU) 濃度拓展至基因比值、 基因豐度和拷貝數(shù)濃度，在建立至 SI 單位的計量 溯源性和配套實際檢測質(zhì)量控制需求方面取得了 較大進展。在 2020 年至今的新冠疫情中，先后推 出 15 種核酸、抗原、抗體檢測相關(guān)標準物質(zhì)，用于檢測及試劑 盒產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

4 技術(shù)標準與規(guī)范體系

4. 1 國際標準與指南體系

很多年前，國際上就認識到標準物質(zhì)需求的 滿足和質(zhì)量要求的全球一致同等重要。基于此， 國際標準化組織標準物質(zhì)委員會( ISO/ＲEMCO) 于 1975 年成立，陸續(xù)發(fā)布了有關(guān)標準物質(zhì)術(shù)語定 義、證書等附帶文件及標簽、選擇與使用、定值及 均勻性和穩(wěn)定性評估、質(zhì)量控制物質(zhì)的內(nèi)部制備 的系列國際指南，現(xiàn)行有效版本分別為 ISO 指南 30: 2015、指南 31: 2015、指南 33: 2015、指南 35: 2017、指南 80: 2014。為了滿足標準物質(zhì)生產(chǎn)領(lǐng) 域的合格評定需求，由 ISO/ＲEMCO 與國際標準 化組織合格評定委員會( ISO/CASCO) 于 2016 年 聯(lián)合 發(fā) 布 了 國 際 標 準 ISO 17034，替 代 原 ISO Guide 34，并成為全球標準物質(zhì)生產(chǎn)者認可的依 據(jù)。隨著 ISO/ＲEMCO 于 2021 年轉(zhuǎn)為 ISO TC334， 所有國際指南，包括已立項起草的 ISO 指南 85 ( 定性標準物質(zhì)) 、ISO 指南 86( 有機純度標準物 質(zhì)) 、ISO 指南 85( 金屬純度標準物質(zhì)) 都將轉(zhuǎn)為 國際標準發(fā)布。此外，該委員會還針對標準物質(zhì) 的分類和關(guān)鍵詞、標準物質(zhì)的全球分發(fā)、標準物質(zhì) 量值的計量溯源性以及定性特性標準物質(zhì)的典型實 例，先后發(fā)布了系列技術(shù)報告 TＲ 10989: 2009、TＲ 11173: 2013、TＲ 16476: 2015 和 TＲ 79: 2015。

ISO 其他技術(shù)委員會如 TC24、38、102、130、 158、201、202、212 也分別在粒度、紡織品色牢度、 鐵礦石化學成分、印刷技術(shù)有關(guān)光學特性、氣體、 表面化學分析、電子探針微區(qū)分析、體外診斷等領(lǐng) 域發(fā)布了標準物質(zhì)有關(guān)國際標準或技術(shù)規(guī)范，由 于發(fā)布年代和專業(yè)差異等原因，使用時應注意與 ISO TC334 和 ISO/CASCO 發(fā)布的國際標準之間技 術(shù)要求的一致性。2020 年修訂發(fā)布的 ISO 17511［27］ 明確提出了高等級標準物質(zhì)、高等級參考測量程 序等概念，對臨床檢驗和體外診斷領(lǐng)域標準物質(zhì) 特性值的計量溯源性及分級進行了最新要求，是 計量溯源理論在特定領(lǐng)域應用的典型范例。

4. 2 國內(nèi)標準與規(guī)范體系

我國計量部門和標準化部門都開展了 ISO 相 關(guān)國際標準和指南的轉(zhuǎn)化，并根據(jù)各自需求建立 了標準物質(zhì)和標準樣品相關(guān)技術(shù)標準或規(guī)范體 系，分別為 GB /T 15000 系列國家標準和 JJF 系列 國家計量技術(shù)規(guī)范。其中，標準物質(zhì)國家計量技 術(shù)規(guī)范( 表 1) 實現(xiàn)了對所有現(xiàn)行有效國際指南與標準的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化中以確保技術(shù)要求等同為前提， 對 ISO 國際標準和指南進行了修改采用，而不是 等同采用。同時，針對新型和熱點領(lǐng)域( 亞微米 及納米級顆粒粒度、穩(wěn)定同位素、微生物計數(shù)、病 原微生物核酸等) 標準物質(zhì)個性化研制技術(shù)要 求、同位素稀釋質(zhì)譜定值及標準物質(zhì)互換性評估 技術(shù)要求等，正在開展有關(guān)規(guī)范的制定工作。

以最新修訂發(fā)布的 JJF 1343—2022［28］為例， 在 ISO 指南 35: 2017 基礎(chǔ)上進行了技術(shù)要素的歸 攏，增加了方差分析等統(tǒng)計學方法的詳細介紹及 示例。該規(guī)范根據(jù) ISO 指南最新變化，基于被測 量和計量溯源性方面的考慮，對標準物質(zhì)定值模 式進行了重新劃分，原“一種或多種方法定值"的 模式拆分為兩種: “多家有能力的實驗室采用兩 種或兩種以上可證明準確度的方法，對不由操作 定義的被測量定值"和“由具有能力的實驗室組 成網(wǎng)絡(luò)，采用相同測量程序?qū)τ刹僮鞫x的被測 量定值"，強化了采用不同原理、獨立測量程序?qū)?獲得獨立被測量定值結(jié)果的重要性。

5 展望

為應對全球重大測量領(lǐng)域需求和挑戰(zhàn)，國際 物質(zhì)量咨詢委員會( CCQM) 發(fā)布了 2021—2030 戰(zhàn)略文件［29］，識別了 9 個方面的計量挑戰(zhàn)與需 求。下屬各工作組也據(jù)此分別制定了各專業(yè)領(lǐng)域 工作重點。這些需求和工作重點也體現(xiàn)了今后標 準物質(zhì)的發(fā)展重點，見表 2。

國內(nèi)方面，國務院發(fā)布的《計量發(fā)展規(guī)劃 ( 2021—2035) 》［30］提出了“建立完善以國家基準 物質(zhì)、國家標準物質(zhì)和工作標準物質(zhì)為主要組成 部分的標準物質(zhì)體系"和“實施標準物質(zhì)能力提 升工程，加快生命科學、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測、食品 安全、自然資源、刑事司法等重點領(lǐng)域的標準物質(zhì) 研制和應用"的要求。

可以預見，上述關(guān)鍵領(lǐng)域的標準物質(zhì)研發(fā)將 得到進一步強化。相關(guān)制備、定值、溯源和應用技 術(shù)也面臨諸多挑戰(zhàn)。如: 蛋白質(zhì)等生物大分子的 高度不穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的復雜性帶來的標準物質(zhì)的 制備、純度與雜質(zhì)評估和量值溯源技術(shù)等方面的 困難; 靶向治療檢測用核酸標準物質(zhì)在基因型代 表性和與臨床樣本一致性方面面臨的問題; 微區(qū) 和原位分析標準物質(zhì)的均勻性評估與可溯源校準 方案仍有待進一步研究; 食品等的摻假識別可能 涉及特征性組分、穩(wěn)定同位素比值、蛋白質(zhì)組學、 線粒體 DNA 序列分析、核酸豐度比值等多要素的 測量，需要開展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工、化學、生 物、物理和數(shù)學、預測建模、統(tǒng)計方法等多個相關(guān) 領(lǐng)域的跨學科研究，構(gòu)建標準物質(zhì)、不同產(chǎn)品摻假 成分或特征性指標的提取和直接或間接識別判定 技術(shù)等。在標準物質(zhì)的類型上，各類復雜基體標 準物質(zhì)、多組分同時檢測用多特性量標準物質(zhì)的 品種急需豐富，相關(guān)均勻化和穩(wěn)定化制備技術(shù)以 及與預期用途相匹配的高準確度定值技術(shù)是研發(fā) 的關(guān)鍵所在，標準物質(zhì)互換性及適用性作為確保 標準物質(zhì)在測量量值溯源與傳遞體系中發(fā)揮作用 的重要前提，其可靠評估越來越受到關(guān)注。

伴隨全球測量活動，包括與之相關(guān)的標準物 質(zhì)研發(fā)、生產(chǎn)和供應活動的急劇增加，不同來源標 準物質(zhì)在特性值的溯源性和等效性方面面臨更大 挑戰(zhàn)，標準物質(zhì)研制和生產(chǎn)的規(guī)范性將日益受到 重視。采用計量學原則建立全球測量結(jié)果溯源體 系，并在頂層首先實現(xiàn)各國校準測量能力的可比 與互認，是實現(xiàn)包括標準物質(zhì)特性值在內(nèi)的測量 結(jié)果全球可比、等效的技術(shù)基礎(chǔ)。各國計量院和 先進研發(fā)機構(gòu)將更致力于在各應用領(lǐng)域開展各類 基準定值技術(shù)、基準標準物質(zhì)及其他性技術(shù) 的研究與應用。各國校準測量能力的國際互認 中，也將更加體現(xiàn)代表性和系統(tǒng)性原則，通過核心 測量能力矩陣提升互認能力的維護和評審效率， 加大互認能力覆蓋面。

與此同時，科技的進步使人們重新認識被測 量、各類定性與定量技術(shù)的本質(zhì)并形成新的計量 溯源需求，推動標準物質(zhì)領(lǐng)域概念、理論和標準規(guī) 范體系的不斷更新。通過標準物質(zhì)生產(chǎn)者及其發(fā) 布的標準物質(zhì)證書向用戶傳達正確的計量溯源性理念和有效信息，是以標準物質(zhì)為工具實現(xiàn)全球 測量結(jié)果一致、可比的關(guān)鍵。

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