| Περίληψη |
Για να κατανοήσουμε το ρόλο που διαδραματίζουν τα χημικά στοιχεία (κυρίως μέταλλα) ή την επίδραση των μεταβολών των συγκεντρώσεων αυτών σε ένα βιολογικό οργανισμό, είναι σημαντικό να μπορούμε να τα προσδιορίζουμε ποσοτικά στο επίπεδο ενός κυττάρου παρά στο επίπεδο ενός ιστού, αποτέλεσμα συνδυασμού διαφορετικών τύπων κυττάρων. Η συμβατική μέθοδος προσδιορισμού μετάλλων σε κυτταρικούς πληθυσμούς μέσω της φασματομετρίας μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS) περιλαμβάνει τη χώνευση ενός κυτταρικού δείγματος με πυκνά οξέα και προσδιορισμού της μέσης μάζας μετάλλου στον κυτταρικό πληθυσμό. Παρόλα αυτά, η δεδομένη μέση μάζα μετάλλου δεν μας δίνει ολοκληρωμένη εικόνα για την κατανομή του δεδομένου μετάλλου σε ένα κυτταρικό πληθυσμό. Κατά συνέπεια, δεν μπορεί να αποδοθεί μέσω των αναλυτικών αποτελεσμάτων κάποια πιθανή διαφοροποιήση στο μεταλλικό περιεχόμενο των κυττάρων.
Η ανάπτυξη της τεχνικής χαρακτηρισμού νανοσωματιδίων μετάλλου με το ICP-MS (SP ICP-MS) έθεσε τις βάσεις για την εκκίνηση της ανάπτυξης της τεχνικής προσδιορισμού μετάλλων σε μεμονωμένα κύτταρα με το ICP-MS (SC ICP-MS). Η λειτουργία της τεχνικής του SC ICP-MS περιλαμβάνει την εισαγωγή αραιών αιωρημάτων κυττάρων (104 -105 κύτταρα στο mL) συνηθέστερα μέσω πνευματικής εκνέφωσης σε ένα υψηλής θερμοκρασίας πλάσμα Αργού (Ar). Όταν μία σταγόνα που εμπεριέχει ένα κύτταρο εισέλθει στο πλάσμα Ar, τότε θα υποστεί εξάτμιση του διαλύτη, ενώ το κύτταρο θα ατομοποιηθεί στα χημικά στοιχεία που το απαρτίζουν. Τα παραγόμενα άτομα και τα ισότοπά τους θα ιοντιστούν, και τα ιόντα τους θα ανιχνευθούν μετά το πέρασμά-διαχωρισμό τους από τον αναλυτή μαζών.
Ο αριθμός των κυττάρων που εισάγονται στο πλάσμα ανά μονάδα χρόνου, που εξαρτάται από την απόδοση μεταφοράς του συστήματος εισαγωγής και από την αριθμητική πυκνότητα των κυττάρων στο αναλυόμενο αιώρημα, και η γρήγορη καταγραφή (της τάξεως των μs) της έντασης του σήματος είναι στοιχειώδεις πειραματικοί στόχοι που χαρακτηρίζουν την επιτυχή εφαρμογή του SC ICP-MS. Η γρήγορη καταγραφή απαιτείται, καθώς το σήμα από ένα κύτταρο διαρκεί 150-500 μs. Επιπλέον, τα κύτταρα πρέπει να διατηρούνται άθικτα κατά την μεταφορά τους στο ICP.
Στην παρούσα εργασία επιδεικνύεται η ανάπτυξη κι εφαρμογή της μεθόδου SC ICP-MS στη μελέτη της πρόσληψης βαρέων μετάλλων, όπως μόλυβδος (Pb), κάδμιο (Cd) και αρσενικό (As) στη μορφή αρσενικωδών (AsO33-) και αρσενικικών (AsO43-) ανιόντων, από κύτταρα Chlamydomonas reinhardtii επωασμένα σε συγκεντρώσεις των προαναφερθέντων στοιχείων, καθώς και στον προσδιορισμό ενός ενδογενούς για το κύτταρο μέταλλο όπως το ασβέστιο (Ca). Συμπληρωματικά με το συμβατικό σύστημα εισαγωγής στο ICP (Standard Introduction System), συναρμολογείτε ένα υψηλής απόδοσης σύστημα εισαγωγής (HEN Introduction System) με σκοπό την εφαρμογή του στο SC ICP-MS, ενώ τα 11
αποτελέσματα των αναλύσεων SC ICP-MS που εξάγονται με τα δύο συστήματα εισαγωγής συγκρίνονται μεταξύ τους. Ιστογράμματα μάζας μετάλλου ανά κύτταρο δείχνουν ότι η μέση πρόσληψη Cd και As προσδιορίζεται στα 1-3 fg ενώ η μέση πρόσληψη Pb προσδιορίζεται στα 12-17 fg για τις υψηλές συγκεντρώσεις επώασης των κυττάρων στα προαναφερθέντα στοιχεία. Τα αποτελέσματα της επώασης των κυττάρων σε αιθυλένοδιάμινοτετραοξικό οξύ (EDTA) και ακόλουθης ανάλυσής τους με SC ICP-MS προτείνουν πως το Ca που εντοπίζεται στα κύτταρα βρίσκεται στο κυτταρικό περίβλημα κι επηρεάζεται από τη συγκέντρωση του εξωκυττάριου Ca. Η τεχνική παρουσιάζει αξιοσημείωτη ευαισθησία, προσδιορίζοντας στοιχεία σε επίπεδο ag. Τα αποτελέσματα που εξάγονται με την τεχνική του SC ICP-MS συγκρίνονται με την συμβατική μέθοδο ανάλυσης (Conventional ICP-MS) μέσω υπολογισμού ισοζυγίων μάζας, και η καλή συμφωνία μεταξύ των δύο μεθόδων επιβεβαιώνει την αξιοπιστία του SC ICP-MS.
|
Ανάπτυξη μεθόδου φασματομετρίας μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος για τον προσδιορισμό μετάλλων σε μεμονωμένα κύτταρα με σκοπό τη μελέτη της πρόσληψης βαρέων μετάλλων (Pb, Cd, As) από τα Chlamydomonas reinhardtii κύτταρα
