Stosowane analityczne metody oceny stanu odżywienia opierają się głównie na badaniach krwi i moczu. Należy jednak zauważyć, określenie zawartości pierwiastków w surowicy może nie oddawać aktualnej ilości tych pierwiastków w organizmie, ponieważ działają mechanizmy homeostatyczne wyrównujące poziom pierwiastków we krwi kosztem rezerw w tkankach. Mimo pozornie prawidłowego stężenia w surowicy, zawartości pierwiastków w organizmie może być niedostateczna. Spowodowane jest to tym, iż skład osocza zależy od mechanizmów homeostatycznych i końcowe stężenie jest rezultatem wyrównywania stężeń przez poszczególne mechanizmy homeostatyczne.

Na podstawie badań humoralnych trudno wykazać, że istnieje niedobór biopierwiastków w ustroju. Może on być spowodowany wieloma czynnikami, między innymi wynikiem nieprawidłowego żywienia, uwarunkowaniami środowiskowymi lub stanami patologicznymi.

Wykazano, iż dobrą oceną stanu przemiany mineralnej organizmu jest analiza pierwiastkowa włosów.

Ilość biopierwiastków we włosach jest znacznie wyższa, niż w surowicy, np. zawartość wapnia we włosach jest około dwieście razy większa, magnezu około trzydzieści razy, cynku około sto razy, miedzi kilkanaście razy.

Dzięki temu we włosach można oznaczać stężenie biopierwiastków, których ilość w organizmie jest bardzo mała, przez co oznaczanie ilościowe w surowicy jest bardzo trudne.

Wiązanie biopierwiastków przez tworzące się białko włosa jest uzależnione od ilości i jakości spożywanego białka, węglowodanów, tłuszczy, witamin, składników mineralnych i wody, a także od wchłanialności w układzie pokarmowym związków, w których pierwiastek występuje oraz od sprawności mechanizmów dystrybucji.

Włosy stanowią integralną biologicznie i homogenną chemicznie strukturę tkankową.

Keratynowa zewnętrzna otoczka włosa w pełni zapobiega zarówno utracie składników wewnętrznych, jak i przedostawaniu się do środka zanieczyszczeń zewnętrznych. Zapewnia to stałość składu chemicznego. Biopierwiastki są wbudowywane stale w strukturę włosów w trakcie ich wzrostu. Tym samym stężenie kationów metali we włosach dostarcza informacji o ich zawartości w organizmie w dłuższym czasie, tj. 1-2 miesięcy. Wynik analizy pierwiastkowej włosów nie jest obciążony wpływem krótkoterminowych zmian stężeń kationów metali, np. w przebiegu cyklu dobowego. Stężenia kationów metaliw surowicy nie informują nas w sposób pełny o ich ilości w przedziale wewnątrzkomórkowym, a ponadto może być, jak w przypadku cynku, w dużym stopniu uzależnione są od stężenia białek w surowicy. Szczególnie cenna jest analiza pierwiastków śladowych toksycznych we włosach. Analiza stężeń pierwiastków śladowych we włosach jest więc najlepszą metodą oceny stanu przemiany mineralnej organizmu.

Wiele ośrodków naukowych na świecie prowadzi prace nad oceną korelacji pomiędzy stężeniem pierwiastków śladowych we włosach, a ilością tych pierwiastków w organizmie, zarówno w przypadku równowagi fizjologicznej, jak i podczas zaburzeń typu patologicznego.

Analiza pierwiastkowa włosów jest coraz bardziej docenianym narzędziem diagnostycznym, służącym do oceny stanu odżywienia organizmu.

Przy coraz pełniejszym wykorzystaniu nowoczesnych metod analitycznych weryfikowana jest hipoteza, że wszystkie pierwiastki występujące we wszechświecie są obecne w organizmie ludzkim. Dotąd ustalono, że olbrzymia większość, bo aż 81, znajduje się w tkankach i płynach fizjologicznych. Pozwala to widzieć człowieka, jako integralną część przyrody.

Spośród 104 znanych pierwiastków występujących w przyrodzie cztery z nich (węgiel, wodór, tlen i azot) stanowią aż 96 % masy naszego ciała.

Zgodnie z zaleceniem The Food and Nutrition Board of the National Academy of Sciences USA pierwiastki występujące w organizmie ludzkim w ilościach większych niż 0,01 % noszą nazwę makroelementów lub makrobiopierwiastków (należą do nich wapń, magnez, fosfor, siarka, potas, sód, chlor). Pozostałe, występujące w ilościach poniżej 0,01 % noszą nazwę mikroelementów lub mikrobiopierwiastków (żelazo, cynk, miedź, molibden, nikiel, kobalt, chrom, mangan).

Do trzeciej grupy należą pierwiastki silnie toksyczne, których obecność w organizmie w każdym stężeniu jest niepożądana (tal, ołów, rtęć, glin). Szkodliwość ich zależy od wielu czynników, ale najważniejszymi są: stężenie danego pierwiastka i czas jego działania. Istotną rolę odgrywa zdolność organizmu do eliminacji tych pierwiastków; funkcje takie spełniają nerki, wątroba i przewód pokarmowy.

Pierwiastki toksyczne mają jednakże tendencje do gromadzenia się w narządach miąższowych, przede wszystkim w wątrobie, nerkach, trzustce. Przy przewlekłym narażeniu na nie mogą odkładać się również w innych tkankach np.: ołów i aluminium w kościach, ołów, rtęć, aluminium w tkance mózgowej, a kadm w cebulkach włosów.

Najnowsze badania wykazują, że lista pierwiastków zaliczanych do mikroelementów nie została jeszcze zamknięta. Nie wypowiedziano się do końca o roli niklu, cyny, strontu.

Makro- i mikroelementy winny występować w organizmie w ściśle określonych zakresach stężeń, ich niedobory prowadzą do poważnych zaburzeń metabolicznych wywołujących chorobę, a nawet śmierć. Tylko niektóre z nich (magnez, cynk, jod) mogą osiągać większe stężenia nie przynosząc większych szkód organizmowi.

Fizjologiczne procesy życiowe zależą nie tylko od składu i stężenia poszczególnych pierwiastków, lecz również od ich proporcji w ustroju. Niektóre współpracują ze sobą, inne są wobec siebie konkurencyjne. Nadmiar czy niedobór jednego pierwiastka wpływa na zmianę zawartości innych.

Wzajemne oddziaływanie występujące między poszczególnymi biopierwiastkami, a także metalami toksycznymi, ma ogromny wpływ na ich przyswajanie w przewodzie pokarmowym, jak również na wchłanianie komórkowe.

Ustalono, że niedobór magnezu w organizmie ułatwia wchłanianie ołowiu, niedobór cynku sprzyja wchłanianiu kadmu, natomiast nadmiar fosforanów utrudnia przyswajanie zarówno wapnia, jak i magnezu.

W przypadku niedoboru pierwiastków zwiększa się zdolność przyswajania, w przypadku nadmiaru maleje, chroniąc organizm przed zatruciem. Dla poszczególnych obszarów organizmu istnieje ściśle określona równowaga jonowa, która utrzymuje się na stałym poziomie. Na podstawie proporcji pomiędzy pewnymi pierwiastkami można ocenić aktywność metaboliczną i prawidłowość procesów fizjologicznych. Pomiędzy pierwiastkami śladowymi istnieją związki synergistyczne i antagonistyczne wpływające bezpośrednio na metabolizm ustroju. Zachowanie właściwych relacji pomiędzy poszczególnymi pierwiastkami jest w wielu przypadkach ważniejsze od ich prawidłowego stężenia.

Obok wymienionych czynników, które decydują o przyswajalności poszczególnych biopierwiastków należy wspomnieć o wpływie witamin na przyswajalność poszczególnych pierwiastków. Wiele z nich ma odpowiednią witaminę, która ułatwia jego wchłanianie i współdziała w jego biodostępności komórkowej.

Wchłanianie pierwiastków odbywa się również podczas oddychania i przez skórę. Dzięki mechanizmom obronnym organizm usiłuje wydalić szkodliwe pierwiastki z moczem i kałem. Jeżeli jednak następuje drastyczne skażenie środowiska toksynami organizm ludzki, mimo wspomnianych mechanizmów obronnych reaguje chorobą.

Istnieje prawdopodobieństwo chemicznego oddziaływania między metalami toksycznymi i toksynami organicznymi, w wyniku czego powstają połączenia o niezbadanej jeszcze szkodliwości dla organizmu.

W 1983 roku w New Delhi odbyła się pierwsza międzynarodowa konferencja pod patronatem Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) na temat: Pierwiastki w zdrowiu i chorobie.

W Polsce pionierem badań nad rolą biopierwiastków był profesor Julian Aleksandrowicz.

Postęp nauki i rozwój techniki spowodował, że metody ilościowego oznaczania pierwiastków są coraz dokładniejsze i bardziej precyzyjne. Wysoką czułość badań zapewnia absorpcyjna spektrometria atomowa (ASA), spektrometria emisji atomowej ze wzbudzeniem plazmowym (ICP-AES), czy też technika aktywacji neutronowej (NAA). Nowoczesna aparatura analityczna pozwala przeprowadzić analizę stężeń pierwiastków z jednej próby. Daje to możliwość wykonania pomiaru wielu pierwiastków w krótkim czasie z wielkiej ilości materiału, co w przypadku badań biologicznych odgrywa niebagatelną rolę. Laboratorium biomol do oznaczania pierwiastków wykorzystuje spektrometr ICP Optima 2000 firmy Perkin-Elmer.