Chemie und Prozesstechnik
Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (12) (entfernen)
Referierte Publikation
- nein (12) (entfernen)
Schlagworte
- HR-CS-GFMAS (3)
- PFAS (3)
- ICP-MS (2)
- Laser ablation (2)
- Metrology (2)
- Traceability (2)
- Antifouling-Biozide (1)
- Bioimaging (1)
- Böden (1)
- CIC (1)
Organisationseinheit der BAM
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (12) (entfernen)
An immunohistochemical method is described to visualize the distribution of metallothioneins 1/2 (MT 1/2) and metallothionein 3 (MT 3) in human ocular tissue. It is making use of (a) antibodies conjugated to gold nanoclusters (AuNCs) acting as labels, and (b) laser ablation (LA) coupled to inductively coupled plasma – mass spectrometry (ICP-MS). Water-soluble fluorescent AuNCs (with an average size of 2.7 nm) were synthesized and then conjugated to antibody by carbodiimide coupling. The surface of the modified AuNCs was then blocked with hydroxylamine to avoid nonspecific interactions with biological tissue. Immunoassays for MT 1/2 and MT 3 in ocular tissue sections (5 μm thick) from two post mortem human donors were performed. Imaging studies were then performed by fluorescence using confocal microscopy, and LA-ICP-MS was performed in the retina to measure the signal for gold. Signal amplification by the >500 gold atoms in each nanocluster allowed the antigens (MT 1/2 and MT 3) to be imaged by LA-ICP-MS using a laser spot size as small as 4 μm. The image patterns found in retina are in good agreement with those obtained by conventional fluorescence immunohistochemistry which was used as an established reference method.
LA-ICP-MS is increasingly used for single cell analysis in two different detection modes using either the imaging mode with subcellular resolution or alternatively single spot analysis of cells with a larger laser spot size. This study compares the analytical figures of merit of both detection modes (signal to noise, precision, accuracy, throughput), as well as ease of operation and data evaluation. Adherent 3T3 fibroblast cells were stained with two metal dyes (mDOTA-Ho, Ir-DNA-intercalator) and several dozen cells were measured using both modes. We found a ten times higher throughput for single spot analysis, which has as well a straightforward data analysis, shortening the total analysis time further. The signal to noise ratio for single spot analysis was found to be slightly better compared to the signal to noise of pixels in imaging. The mean metal intensity per single cell differed by only 10% between both modes and obtained distributions were found to show no statistically significant differences. Using matrix matched calibration based on standards spotted onto nitrocellulose membrane, we achieved detection limits (10s) of 12 fg for Ir and 30 fg for Ho and quantified 57 +/-35 fg Ir and 1192 +/- 707 fg Ho per single cell.
Compared to a conventional ICP-MS measurement of a digest of about 60000 cells, 54% of Ir content and 358% Ho content was found using quantitative LA-ICP-MS. The difference might be a consequence of the two metal dyes binding to different structures of the cell and therefore might behave differently in sample preparation for conventional and LA-ICP-MS.
Elementanalytische Verfahren werden heute zu mehr eingesetzt als bloß zur Bestimmung von Metallgesamtgehalten in diversen Probenmatrizes. Sie stellen heute ein wichtiges Werkzeug zur Beantwortung lebenswissenschaftlicher Fragen aus Umwelt, Medizin und Biologie dar. In der vorliegenden Arbeit kommt die single-cell-ICP-Flugzeitmassenspektrometrie (single-cell-ICP-TOF-MS) zur Multielementanalytik in einzelnen Kieselalgen (Diatomeen) zum Einsatz und wird zukünftig ein wichtiges Werkzeug z.B. bei der Beantwortung
ökotoxikologischer Fragestellung sein.
Antifoulingmittel im Wasser
(2019)
Zusätzlich zu Methodenentwicklung, Miniaturisierung und Kopplungsverfahren zeigen sich die Hyperspektroskopie zusammen mit Imaging‐Verfahren, der Einzelmolekülnachweis und der Einsatz von 3‐D‐Druckern als neue Schwerpunkte. Hinzu kommen künstliche Intelligenz bei Sensoren, Bildgebungsverfahren und Prozesssteuerung sowie die Vernetzung von Analyse‐ und Laborgeräten. Trends und Forschungsthemen aus der analytischen Chemie, zusammengestellt von elf Autoren, koordiniert von Günter Gauglitz.
Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) sind sehr persistent und reichern sich in der Umwelt und im menschlichen Organismus in immer höheren Konzentrationen an. PFAS stellen deshalb eine große Gefährdung für Mensch und Umwelt dar. Eingesetzt werden sie u. a. als wasser- und fettabweisende Beschichtung in z. B. der Papier- und Textilindustrie und gelangen so während Produktion, Gebrauch und Entsorgung u. a. in den Wasserkreislauf. PFAS konnten sogar in der arktischen Umwelt in relevanten Konzentrationen detektiert werden und zählen somit zu den „emerging pollutants“. Ein prominenter Vertreter der PFAS stellt Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) dar - die jedoch bereits im Anhang des Stockholmer Abkommen gelistet wurde und deren Einsatz somit stark eingeschränkt bzw. verboten ist. Im Hinblick auf die Vielzahl von Verbindungen werden neue analytische Methoden benötigt, die eine PFAS-Belastungssituation möglichst umfassend und nachweisstark widerspiegeln, um zukünftig mögliche Grenzwerte ableiten zu können.
Molekülmassenspektrometrie entwickelt sich weg von klassischer Target- hin zu Nontarget-Analytik. Elementmassenspektrometrie liefert hohe Ortsauflösung beim Element-Imaging und analysiert einzelne Zellen. Aufgrund der Fortschritte bei den Geräten für Timeof-Flight-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICPToF-MS) lässt sich das gesamte Periodensystem der Elemente in kurzen transienten Signalen quasi-simultan massenspektrometrisch erfassen.
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) bilden eine sehr komplexe Schadstoffgruppe mit über 6300 Einzelsubstanzen, die in vielfältiger Form in die Umwelt eingetragen werden. Für ein effektives Monitoring dieser Schadstoffklasse benötigt es ein Zusammenspiel aus Summenparameter-Analytik zur hot-spot-Identifizierung und Klassifizierung von Belastungssituationen sowie einer nachgeschalteten target-Analytik zur Identifizierung von Eintragswegen, die zugleich ein tieferes Verständnis von Transformationsprozessen ermöglicht. In diesem Beitrag präsentieren wir eine optimierte Extraktions-Methode für die PFAS-Summenparameteranalytik. Mit Hilfe dieser können bisher verwendete zeit- und kostenintensive Festphasenextraktionen (SPE) umgangen und PFAS-Extraktionseffizienzen gesteigert werden. Die methodische Bestimmungsgrenze (LOQ) war mit 10,30 μg/kg (Fluor pro Bodenprobe) ausreichend für alle 9 untersuchten Realbodenproben.
The need for quality assessment of anthropogenic impact on environmental pollution is increasing due to discharge from various industries, the use of chemicals in agriculture and the consumption of fossil fuels. Diminishing resources such as natural waters used for the cultivation of agricultural products, plant and animal habitats are under severe pollution pressure and are at constant risk. Several parameters, such as Pb, Cd, Ni, Hg were listed by Water Framework Directive in Directive(2008/105/EC) in the priority substances. Cadmium and Hg were identified as priority hazardous substances whereas As is an important contaminant for its potential toxicological and carcinogenic effects. An inter-comparison study is organised in EURAMET TC-MC in order to demonstrate the capability participants for measuring five elements in river water. The participants carried out measurements for analytes: Pb, Cd, Ni and As as mandatory elements, and Se as an optional one. Participants were asked to perform the measurements with respect to the protocol provided. To reach the main text of this paper, click on Final Report. Note that this text is that which appears in Appendix B of the BIPM key comparison database https://www.bipm.org/kcdb/.
The final report has been peer-reviewed and approved for publication by the CCQM, according to the provisions of the CIPM Mutual Recognition Arrangement (CIPM MRA).