ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ ДЛЯ SPECIATION-АНАЛИЗА СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА И РТУТИ В ВОЛОСАХ ЧЕЛОВЕКА

DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2018-07-06
Номер журнала: 
7
Год издания: 
2018

О.П. Айсувакова, к.х.н., вед. науч. сотрудник, лаборатория метаболомики, Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (Москва); Российский университет дружбы народов (Москва) E-mail: oajsuvakova@gmail.com, А.В. Скальный, д.м.н., профессор, гл. науч. сотрудник, лаборатория метаболомики, Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (Москва); Российский университет дружбы народов (Москва); Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова

Представлен обзор исследований применения масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP/MS), которая является эффективным способом определения ультраследовых количеств широкого круга химических элементов в разнообразных образцах, для speciation-анализа соединений мышьяка и ртути в волосах человека. Показано, что speciation-анализ с помощью ICP/MS позволяет провести процесс установления химических форм элементов (свинец, ртуть, мышьяк, кадмий и т.д.) в волосах пациентов, дифференцировав соединения одного и того же элемента по степени воздействия на организм, в частности по уровню токсичности. Подобным образом может быть проведено качественное и количественное определение неорганических и органических форм мышьяка и ртути (арсенаты, арсениты, монометилмышьяковая кислота, диметилмышьяковая кислота, метилртуть, этилртуть, соли ртути(II)). На настоящем этапе исследований основной проблемой при выполнении speciation-анализа волос и ногтей считается пробоподготовка. Эта проблема обычно решается путем экстракции из измельченного биоматериала соединений исследуемого элемента водой при повышенной температуре и давлении с последующим разделением на хроматографических колонках.

Ключевые слова: 
ртуть
мышьяк
ногти
волосы
speciation-анализ
экстракция
ВЭЖХ
ICP/MS

Список литературы: 
  1. Mandal B.K., Ogra Y., Suzuki K.T. Speciation of arsenic in human nail and hair from arsenic-affected area by HPLC-inductively coupled argon plasma mass spectrometry // Toxicology and applied Pharmacology. 2003, 189(2):73–83.
  2. Dórea J.G., Wimer W., Marques R.C., Shade C. Automated speciation of mercury in the hair of breastfed infants exposed to ethylmercury from thimerosal-containing vaccines // Biological trace element research. 2011, 140(3):262–271.
  3. Laffont L., Maurice L., Amouroux D., Navarro P., Monper-rus M., Sonke J.E., Behra P. Mercury speciation analysis in human hair by species-specific isotope-dilution using GC–ICP–MS // Analytical and bioanalytical chemistry. 2013, 405(9): 3001–3010.
  4. Heller-Zeisler S.F., Donais M.K., Zeisler R. Instrumental neutron activation analysis for quality assurance of a hair reference material for mercury speciation // Journal of radioanalytical and nuclear chemistry. 1998, 233(1-2):55–57.
  5. Al-Shahristani H., Al-Haddad I.K. Mercury content of hair from normal and poisoned persons // Journal of Radioanalytical Chemistry. 1973, 15(1):59–70.
  6. Puk R., Weber J.H. Critical review of analytical methods for determination of inorganic mercury and methylmercury compounds // Applied organometallic chemistry. 1994, 8(4):293-302.
  7. Harada M. Minamata disease: methylmercury poisoning in Japan caused by environmental pollution // Critical reviews in toxicology. 1995, 25(1):1–24.
  8. Falter R., Schöler H.F. A new pyrrolidinedithiocarbamate screening method for the determination of methylmercury and inorganic mercury relation in hair samples by HPLC-UV-PCO-CVAAS // Fresenius’ journal of analytical chemistry. 1996, 354(4):492–493.
  9. Rahman L., Corns W.T., Bryce D.W., Stockwell P.B. Determination of mercury, selenium, bismuth, arsenic and antimony in human hair by microwave digestion atomic fluorescence spectrometry // Talanta. 2000, 52(5):833–843.
  10. Risher J.F., Murray H.E., Prince G.R. Organic mercury compounds: human exposure and its relevance to public health // Toxicology and industrial health. 2002, 18(3):109–160.
  11. Gochfeld M. Cases of mercury exposure, bioavailability, and absorption // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2003, 56(1):174–179.
  12. de Souza S.S., Rodrigues J.L., de Oliveira Souza V.C., Barbosa Jr. F. A fast sample preparation procedure for mercury speciation in hair samples by high-performance liquid chromatography coupled to ICP-MS // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2010, 25(1):79–83.
  13. Zheng F., Hu B. Dual column capillary microextraction (CME) combined with electrothermal vaporization inductive-ly coupled plasma mass spectrometry (ETV-ICP-MS) for the speciation of arsenic in human hair extracts // Journal of mass spectrometry. 2010, 45(2):205–214.
  14. Kakoulli I., Prikhodko S.V., Fischer C., Cilluffo M., Uribe M., Bechtel H.A., Fakra S.C., Marcus M.A. Distribution and chemical speciation of arsenic in ancient human hair using synchrotron radiation // Analytical chemistry. 2013, 86(1):521–526.
  15. Yanez J., Fierro V., Mansilla H., Figueroa L., Cornejo L., Barnes R.M. Arsenic speciation in human hair: a new perspective for epidemiological assessment in chronic arsenicism // Journal of Environmental Monitoring. 2005, 7(12): 1335–1341.
  16. Sanz E., Munoz-Olivas R., Camara C., Sengupta M.K., Ahamed S. Arsenic speciation in rice, straw, soil, hair and nails samples from the arsenic-affected areas of Middle and Lower Ganga plain // Journal of Environmental Science and Health Part A. 2007, 42(12):1695–1705.
  17. Piñeiro A.M., Moreda-Piñeiro J., Alonso-Rodríguez E., López-Mahía P., Muniategui-Lorenzo S., Prada-Rodríguez D. Arsenic species determination in human scalp hair by pressurized hot water extraction and high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry // Talanta. 2013, 105:422–428.
  18. Raab A., Hansen H. R., Zhuang L., Feldmann J. Arsenic accumulation and speciation analysis in wool from sheep exposed to arsenosugars // Talanta. 2002, 58(1):67–76.
  19. Kintz P., Ginet M., Marques N., Cirimele V. Arsenic speciation of two specimens of Napoleon’s hair // Forensic science international. 2007, 170(2-3):204–206.
  20. Antony P.J., Karthikeyan S., Iyer C.S.P. Ion chromatographic separation and determination of phosphate and arsenate in water and hair // Journal of Chromatography B. 2002, 767(2): 363–368.
  21. Shraim A., Cui X., Li S., Ng J.C., Wang J., Jin Y., Liu Y., Guo L., Li D., Wang S., Zhang R., Hirano S. Arsenic speciation in the urine and hair of individuals exposed to airborne arsenic through coal-burning in Guizhou, PR China // Toxicology Letters. 2003, 137(1-2):35–48.
  22. Hayakawa T., Kobayashi Y., Cui X., Hirano S. A new metabolic pathway of arsenite: arsenic–glutathione complexes are substrates for human arsenic methyltransferase Cyt19 // Archives of toxicology. 2005, 79(4):183–191.
  23. Shemirani F., Baghdadi M., Ramezani M. Preconcentration and determination of ultra-trace amounts of arsenic (III) and arsenic (V) in tap water and total arsenic in biological samples by cloud point extraction and electrothermal atomic absorption spectrometry // Talanta. 2005, 65(4):882–887.
  24. Cui X., Kobayashi Y., Akashi M., Okayasu R. Metabolism and the paradoxical effects of arsenic: carcinogenesis and anticancer // Current medicinal chemistry. 2008, 15(22):2293–2304.
  25. Nicolis I., Curis E., Deschamps P., Benazeth S. Arsenite medicinal use, metabolism, pharmacokinetics and monitoring in human hair // Biochimie. 2009, 91(10):1260–1267.
  26. Raab A., Feldmann J. Arsenic speciation in hair extracts // Analytical and bioanalytical chemistry. 2005, 381(2):332–338.
  27. Shraim A., Hirano S., Yamauchi H. Extraction and speciation of arsenic in hair using HPLC-ICPMS // In Analytical Sciences/Supplements Proceedings of IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2001 (ICAS 2001). 2002. 1729–1732