Biyolojik Matrislerde Toplam Cıva Tayini

Kan, Saç ve İdrar Örneklerinde Cıva Tespiti için Doğrudan Analiz Kullanılarak Biyolojik Matrikslerde Toplam Cıva Tayini

Özet

Cıvaya aşırı maruz kalma, diğer sağlık sorunlarının yanı sıra çocuklarda nörolojik ve gelişimsel bozuklukların yanı sıra yetişkinlerde kardiyovasküler ve nörolojik hastalıklarla da ilişkilendirilmiştir. Cıvaya maruz kalma riski yüksek olan bireyler tipik olarak kan, idrar ve bazen de saç örneklerinin analizi yoluyla izlenir. Birçok laboratuvarda biyolojik örneklerde cıva analizi için test prosedürleri bulunmaktadır. Bu prosedürler genellikle Soğuk Buhar Atomik Absorpsiyon (CVAA) veya ICP-MS kullanımını içermektedir. Bu yöntemlerin alternatifi olan doğrudan cıva analizi, biyolojik matrislerdeki toplam cıvayı belirlemek için başarıyla kullanılmıştır. Bu teknik numune hazırlığı gerektirmez ve numune başına 6 dakika içinde sonuç verir.

Giriş

Metil cıva, beyin gelişimi üzerinde etkisi olduğu gösterilen iyi bilinen bir nörotoksindir. Çalışmalar, hamile kadınlar tarafından alındığında metil cıvanın plasentayı geçerek merkezi sinir sisteminin gelişimini etkilediğini göstermiştir. Az miktarda metil cıva bile bir çocuğun yürüme, konuşma, duyma ve yazma süresini etkileyebilir. İnsanların bu nörotoksine maruz kalmasının en yaygın mekanizması balık ve deniz ürünleri tüketimidir. Bununla birlikte, cıva kanalları vücuda solunum ve deri yoluyla emilim yoluyla da girer. Cıva zehirlenmesinden şüphelenilen kişileri izlemenin en etkili yolu kan, idrar ve saç örneklerinin analizidir. Metil cıva vücuttan atılmadığından, insan vücudundaki toplam cıvayı belirlemek için kan analizi tercih edilen yöntemdir.

Biyolojik matrislerde cıva tayini için çeşitli yöntemler mevcuttur. Soğuk Buhar Atomik Absorpsiyon (CVAA) ve ICP-MS gibi geleneksel analitik yöntemlerin her ikisi de analizden önce numune hazırlığı gerektirir. Bu da her iki tekniğin de maliyetli, emek yoğun ve sonuç olarak uzun bir geri dönüş süresine sahip olmasına neden olur. EPA Metot 7473 ve ASTM Metot6722-01’de açıklandığı gibi doğrudan cıva analizi, bu emek yoğun, ıslak kimya tekniklerine uygun maliyetli, kanıtlanmış bir alternatiftir.

• Doğrudan analiz, laboratuvara aşağıdakiler dahil birçok fayda sağlar:
• Azaltılmış Numune Geri Dönüş Süresi (6 Dakika)
• Örnek Hazırlama Yok
• Azaltılmış Tehlikeli Atık Üretimi
• Analitik Hataların Azaltılması
• Genel Maliyet Tasarrufu (CVAA’ya kıyasla %70)

Deney:

Bu çalışmada EPAMethod 7473’te referans verilen Milestone’un DMA-80 evo Direct Mercury Analyzer cihazı kullanılmıştır (Şekil1). DMA-80 evo, neredeyse sınırsız verim için dairesel, paslanmaz çelik, değiştirilebilir 40 konumlu bir otomatik örnekleyiciye sahiptir ve uygulamanın gereksinimlerine bağlı olarak hem nikel (500 mg) hem de kuvars tekneleri (1500 μL) barındırabilir.

Şekil 1: Milestone’un DMA-80 evo modeli

Tek fazlı 110/220V, 50/60 Hz güç kaynağı ile çalışır ve taşıyıcı gaz olarak normal dereceli oksijen gerektirir. İşlem cıvanın cıva iyonlarına dönüştürülmesini gerektirmediğinden, hem katı hem de sıvı matrisler asit sindirimine veya diğer numune hazırlama işlemlerine gerek kalmadan analiz edilebilir. Sıfır numune hazırlığının gerekli olması, tüm tehlikeli atık oluşumunu da ortadan kaldırır. Fırın sıcaklıkları da dahil olmak üzere tüm sonuçlar ve cihaz parametreleri kontrol edilir ve Excel veya LIMS’e kolay dışa aktarma özellikleriyle kaydedilir.

Çalışma Prensibi:

Doğrudan cıva analizi aşağıdaki çalışma sırasını içerir: Termal Ayrışma, Katalitik, Dönüştürme, Amalgamasyon ve Atomik Absorpsiyon Spektrofotometrisi. Kontrollü ısıtma aşamaları, bir kuvars tüpe konulan numuneyi önce kurutmak ve ardından termal olarak ayrıştırmak için uygulanır. Sürekli bir oksijen akışı, ayrışma ürünlerini halojenlerin, nitrojenin ve sülfür oksitlerin hapsedildiği sıcak bir katalizör yatağına taşır. Tüm cıva türleri Hg(0)’a indirgenir ve daha sonra reaksiyon gazları ile birlikte cıvanın seçici olarak tutulduğu bir altın amalgamatöre taşınır. Cıva olmayan tüm buharlar ve ayrışma ürünleri sürekli gaz akışı ile sistemden temizlenir. Amalgamatör daha sonra ısıtılır ve hapsolmuş tüm cıvayı çift ışınlı, sabit dalga boylu atomik absorpsiyonspektrofotometresine bırakır. Absorbans 253,7’de ölçülür.

Şekil 2: Milestone’un DMA-80 evo’sunun şeması

Deneyin Tartışması:

Bu çalışma, DMA-80’in kan, saç ve idrar gibi biyolojik matrisleri analiz etmedeki etkinliğine odaklanmaktadır. Bir devlet kurumundan on adet kan Yeterlilik Testi (PT) örneği alınmıştır. Örnekler santrifüj edilmiş ve 100 μL’lik alikotlar DMA-80’de analiz edilmek üzere kuvars örnek teknelerine (1500μL) damlatılmıştır. Altı idrar örneği de analiz edilmiştir. Yaklaşık 200 μL – 300 μL idrar analiz için doğrudan kuvars numune teknelerine pipetlenmiştir. Son olarak, yaklaşık 5 – 10 mg toz halindeki saç numuneleri tartılmış ve analiz için nikel numune teknelerine yerleştirilmiştir.

Kalibrasyon:

Kalibrasyon standartları, %5 HNO3 içinde muhafaza edilen 1000 ppm Hg’lik NIST izlenebilir stok çözeltisi kullanılarak hazırlanmıştır. 100 ppb ve 1 ppm’lik çalışma standartları hazırlanmış ve %0,37 HC içinde muhafaza edilerek amber cam şişelerde saklanmıştır. Kuvars numune teknelerine artan hacimlerde standart enjekte edilerek, sırasıyla 100 ppb ve 1 ppm standartları kullanılarak 0 – 20 ng (Şekil 3) ve 20 – 500 ng (Şekil 4) cıva kalibrasyon grafikleri oluşturulmuştur.

Şekil 3: Ultra düşük seviye için 0 ng – 20 ng Kalibrasyon Grafiği.

Şekil 4 4. Düşük ve orta seviye analizler için 20 ng – 1000 ng Kalibrasyon Grafiği (ppb, ppm)

Çalışma Koşulları:

DMA-80’in tüm analizler için çalışma koşulları Tablo 1’de gösterilmektedir.

Tablo 1: Analiz Çalışma Parametreleri

Kan yeterlilik numunelerinin sonuçları Tablo 2’de gösterilmektedir. Tüm numuneler onaylı aralıkları içinde çıkmıştır. Tablo 3 ve 4 idrar ve saç analizi sonuçlarını ayrı ayrı açıklamaktadır. Tüm testler iki kopya halinde gerçekleştirilmiştir. Çoğu örnekte RSD <%5 olacak şekilde iyi bir tekrarlanabilirlik elde edilmiştir.

Tablo 2 Kan Analizi: DMA-80 ve Bilinen Konsantrasyonlar

Tablo 3: İdrar Analizi

Tablo 4: Saç Analizi

Sonuç:

DMA-80 evo doğrudan cıva analizörü, her üç biyolojik matrisi de başarıyla işleyerek ıslak kimya tekniklerine hızlı, doğru ve güvenilir bir alternatif sunar. Bu, kurum içi numunelerini hızlı bir şekilde geri almak isteyen biyolojik laboratuvarlar için idealdir.

Referans: Milestone Srl