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To better study the impact of nanoparticles on both in vitro and in vivo models, tissue distribution and cellular doses need to be described more closely. Here silver nanoparticles were visualized in alveolar macrophages by means of synchrotron radiation micro X-ray fluorescence spectroscopy (SR-μXRF) with high spatial resolution of 3 × 3 μm2. For the spatial allocation of silver signals to cells and tissue structures, additional elemental labeling was carried out by staining with eosin, which binds to protein and can be detected as bromine signal with SR-μXRF. The method was compatible with immunostaining of macrophage antigens. We found that the silver distribution obtained with SR-μXRF was largely congruent with distribution maps from a subsequent laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) of the same tissue sites. The study shows a predominant, though not exclusive uptake of silver into alveolar macrophages in the rat lung, which can be modeled by a similar uptake in cultured alveolar macrophages. Advantages and limitations of the different strategies for measuring nanoparticle uptake at the single cell level are discussed.
Forderungen nach höherer Geschwindigkeit und die Komplexität der Fragen geben der analytischen Chemie neue Impulse. So nutzt die Prozessanalytik gepulste Ramanspektrometer, die Elemente Arsen und Quecksilber dominieren die Forschung in der Speziesanalytik, und die Omics-Techniken entwickeln sich zu Multi-Omics-Ansätzen. Ambiente MS-Techniken benötigen keine aufwendige Probenvorbereitung, multidimensionale Trenntechniken werden verstärkt in der Routine eingesetzt, und Chip-basierte Trennungen fallen durch Schnelligkeit auf. Molekülspektroskopie und Massenspektrometrie dominieren die bildgebenden Verfahren, und die Lateralauflösung der ToF-Sekundärionenmassenspektrometrie hat sich bei Oberflächenuntersuchungen verbessert.
A liver biopsy specimen from a Wilson’s disease (WD) patient was analyzed by means of micro-X-ray fluorescence (mXRF) spectroscopy to determine the elemental distribution. First, bench-top mXRF was utilized for a coarse scan of the sample under laboratory conditions. The resulting distribution maps of copper and iron enabled the determination of a region of interest (ROI) for further analysis. In order to obtain more detailed elemental information, this ROI was analyzed by synchrotron radiation (SR)-based mXRF with a beam size of 4 mm offering a resolution at the cellular level. Distribution maps of additional elements to copper and iron like zinc and manganese were obtained due to a higher sensitivity of SR-mXRF. In addition to this, X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES) was performed to identify the oxidation states of copper in WD. This speciation analysis indicated a mixture of copper(I) and copper(II) within the WD liver tissue.
Quecksilber-, Blei- und Zinnverbindungen gehören aufgrund Ihrer Toxizität zu den bedrohlichsten Umweltkontaminationen.
Dabei können besonders die organischen Verbindungen bereits in kleinsten Mengen überaus schwerwiegende Folgen für Lebewesen verursachen. Während die anorganischen (mineralischen) Verbindungen dieser Elemente auch durch natürliche Prozesse wie Erosion aus Gestein und durch Vulkanismus in die Umwelt eingetragen werden, entstehen die meisten Kontaminationen der Umwelt aufgrund ihres jahrzehntelangen weltweiten Einsatzes in verschiedenen Pestiziden,
Antifouling Anstrichen, Treibstoffen und zahlreichen industriellen Großprozessen, sowie ihrer Emission bei der Verfeuerung fossiler Brennstoffe.