2007《国际计量学基本通用术语》(VIM)中，第一次列出了“标准物质的可替换性(commutability)”的定义:标准物质的特性，该特性通过由两个给定测量程序得到的、对标准物质中某一规定量的测量结果以及对其他特定物质测量结果关系之间的接近程度来证明。

可替换性又常被译作可代替性、互换性、互通性，有文献将其解释为“平行溯源性(horizontaltraceability)”，该概念初用于酶学检测领域，酶学检测中所应用到的参考物质或对照品中所含有的酶在性质和反应动力学方面可能与实际样品不同，因此，采用可替换性来评价这些参考物质或对照品在不同分析方法中与临床真实样品反应的一致性。由上可知，标准物质可替换性的本质是标准物质与实际样品中被分析物与基质方面的差异。基质效应存在于大量化学、生物等测量中，因此，应重视标准物质在各个应用领域中可能存在的可替换性问题。

一、可能存在可替换性问题的标准物质类型分析

大量的化学或生物测量都涉及对样品进行前处理以及校准测量。样品前处理过程中，被分析物提取和转化的效率可能受基体主成分影响以及被测物结合状态等的影响。而在测量过程中，校准标准、质量控制用标准物质与实际样品三者间的被分析物浓度、存在形式、基体或干扰成分的差异都可能导致在基体效应上的差异，影响测量结果的准确可靠以及运用标准物质开展测量量值溯源与质量控制的有效性，如图1所示。

<CTSM>图1基体差异对标准物质质量控制有效性的影响</CTSM>

还有一类测量，测定体系较为复杂，对被测量的测量常常不是直接的，而是通过一定的反应动力学或生物学测定原理等进行间接测量，并通过活性单位、效价单位等表示被测量。由于往往涉及临床、生物等基体比较复杂的样品，样品的基质效应尤为严重。

针对以上测量过程的特点，可总结出以下可能存在可替换性问题的典型标准物质类型:

(1)被分析物与基体结合状态与真实样品不一致的标准物质，如通过基体添加方式制备的标准物质样品，被测物可能以游离态存在，从而导致样品的提取效率与真实样品不同，进而容易使运用标准物质开展的质量控制失去有效性，甚至造成误判。

(2)被分析物测量过程中较易受基质影响的标准物质。如气相色谱分析中，热不稳定、极性、具有氢键结合能力的有机磷酸酯、羟基、咪唑、氨基化合物等容易产生基质效应，导致响应值的增强或减弱。对此类标准物质可从被分析物的化学结构和性质着手分析。

(3)不能很好代表真实样品的模拟、合成样品，或出于稳定性、均匀性等方面的考虑在制备过程中添加或除去了某些可能引起干扰物质的标准物质。如果用户使用的检测方法与标准物质定值方法在干扰的产生和抑制措施方面不匹配，则可能产生可替换性问题。

(4)由于制备方式使其状态发生改变并与实际样品产生不一致的标准物质(如冻干或被精细研磨的标准物质等)。已有资料证明，一些冻干标准物质(如血清)在复溶还原后与新鲜血清相比活性降低，如对于血清中胆固醇的测量，冰冻人血清的基质效应最小，冻干血清则会产生负偏差。

临床以及生物领域是最易产生标准物质可替换性问题的领域，标准物质可替换的概念也正是起源于临床领域。但是，标准物质的可替换性绝不仅仅存在于该领域，如近年来，在农药、兽药残留测定的基质效应以及标准物质可替换性方面的认识逐步加深。只要存在基质效应，就应对其进行适当的考察研究。即便是简单基体的校准用溶液标准物质，也可能会由于基体差异导致一定的可替换性问题，如标准物质溶剂尤其是有机溶剂基体可能会影响稀释过程，而样品与校准溶液间溶剂基体的差异可能会显著影响仪器响应的灵敏度，从而对测量结果的准确性造成不容忽视的影响，尤其是对于气相色谱等样品检测前有气化、分流等过程的检测方法。

二、标准物质可替换性的评估

美国临床实验室标准化委员会给出了临床实验室关于基质效应评估的指南，可以参考该指南，评估标准物质的可替换性。评估中，使用两种测量方法:一种为日常检测方法；一种为对照方法，可以是参考方法、标准物质定值方法或其他具有比较稳定性能的方法。并按照如图2所示的基本模式开展实验。

<CTSM>图2标准物质可替换性的评估方法</CTSM>

存在多个评估对象时，可以用回归和作图的方法来判断比值1与比值2之间的一致性。如果存在显著不一致，说明标准物质有一定的可替换性问题。在开展上述研究的时候，笔者认为需要注意以下两个方面的问题:

(1)对方法有足够的控制和执行能力是开展可替换性研究的前提，应确保对标准物质和实际样品进行测量时的实验条件的重复性，并使误差随机化，必要时运用随机化原则安排实验。

(2)在研究标准物质的可替换性的同时，应对比值1给予重视。在比值1与1.0之间存在显著差异的情况下，很可能说明，日常检测方法或对照方法的溯源性存在问题，或已溯源至不同标尺或由特定方法规定的标准程序上，此时，对标准物质与实际样品的可替换性考虑转变为对标准物质与实际检测方法或过程的适用性考虑，应考虑对标准物质的用途进行限定。

上述评估方法也在标准物质可替换性的定义中得到了明确。对于标准物质研制者，在研究标准物质的可替换性以及对实际检测方法或过程的适用性问题时，可能同时会涉及对多种候选物以及多种检测方法的研究，如研制一种用于检测动物中抗生素残留的标准物质，可能涉及多种检材(如鸡肉、牛肉、猪肉等)；对于现场或国内检测，可能选取血液或肝脏进行检测；针对进口产品，则只能对肌肉组织样品进行检测；此外，样品前处理与检测方法多种多样，提供的标准物质的形式多种多样(如冻干和冷冻)。此时，为了提高研究效率，可运用适当的实验设计方案，如应用Minitab统计软件的“实验设计功能”，可以很方便地完成对影响标准物质可替换性或适用性因素的识别，选取最具广泛代表性的候选物开展标准物质研制；此时，所考虑的不仅是标准物质对实际样品的可替换性，也包括标准物质之间的可替换性，以确保以最少的标准物质品种覆盖最广泛的应用范围。

三、对标准物质可替换性的思考

1.标准物质的可替换性与溯源性

标准物质存在一定的可替换性问题并不是因为标准物质的量值准确性与溯源性存在问题，而是由于标准物质对实际样品的代表性导致运用标准物质开展检测方法确认与质量控制时，对标准物质检测结果的准确性不能真实反映运用该方法，在相同操作和实验操作条件下进行实际样品检测结果的准确性与可靠性。对标准物质开展可替换性研究是为了确保标准物质在量值溯源过程中的重要作用得以充分发挥。换句话说，在标准物质量值结果的溯源性得到很好保障的条件下，仍然要考察标准物质的可替换性，以确保用户运用标准物质开展方法确认与质量控制的有效性。

2.标准物质的可替换性与适用性

标准物质的可替换性是标准物质适用性的体现。而标准物质的适用性还包括对量值及不确定度水平、最小取样量以及溯源性等其他方面的考虑，是一个复杂的话题。日常有很多标准检测方法由于受当前技术水平的限制等，虽看似有溯源至SI单位的清晰溯源链，实际上由于基质效应等的存在，其溯源性还受限于特定的样品提取、分离、测定程序等，如对于沉积物、淤泥等样品中多环芳烃(PAHs)的测量，样品基体组成会对提取效率和测量的回收率造成较大影响，同时，不同的样品提取程序也会导致测量结果间产生较大差异。应对此有充分了解，除了要考虑标准物质的可替换性，还要考虑标准物质定值方法与实际检测方法在溯源性方面的差异等，不可简单地将“标准物质检测结果不准确”归结于“标准物质的量值不准确”。

3.标准物质的可替换性应同时引起研制者与使用者的关注

标准物质研制者应尽量在研制前期，即标准物质候选原料的选择、加工与制备阶段，就充分考虑标准物质可替换性的问题。同时，不仅要研究定值方法，还要研究日常检测方法，并进行适当的评估，以避免研制不适用的标准物质，造成成本浪费。在标准物质证书中，应对原料制备过程、添加物质、基体、定值方法(包括必要的样品前处理方法)等给予必要的说明，供用户参考。以含有PAHs、PCBs、农药、二恶英、呋喃等多种特性值的美国国家标准与技术研究院(NIST)SRM1944纽约/新泽西排水沟沉积物标准物质为例，由于样品的粒径分布、表面积、有机碳含量等会影响提取效率，因此给出了这些方面的参考值。如果标准物质很可能存在一定的可替换性问题但缺乏评估，最好也向用户说明，如IRMM/IFCC456人胰腺组织中α-淀粉酶标准物质证书中就声明:没有做针对实际样品的可替代性实验，应由用户自行评估。

标准物质用户则应重视由研制者提供的以上信息，注意选择基体、被分析物存在形式与浓度水平与真实样品尽量一致的标准物质。同时，应对日常检测方法中的基体效应和干扰情况等有充分了解。标准物质的可替换性广泛存在，日常检测样品的多样化决定了不可能由研制者对每一种标准物质做全面的可替换性研究。因此，标准物质的可替换性应引起使用者的足够重视。