Diferenciación de Arsénico en Sangre por el método de Absorción atómica empleando reducción con trampa de vapor frío

June 23, 2017

La toxicidad del arsénico difiere dependiendo de su forma química, el arsénico inorgánico tiene la más poderosa toxicidad que las especies de arsénico metiladas como el mono metil, di metil y tri metil arsénico. Cuando es ingerido al cuerpo humano, el arsénico inorgánico es metabolizado y cambia su forma química a arsénico metilado y a arsénico di metilado. La toxicidad del arsénico decrece a través del proceso de metabolismo. El nivel de exposición en una persona puede ser evaluado analizando estos metabolitos.

Un método para diferenciar la forma de arsénico es la Absorción atómica con reducción por trampa de vapor frío. Este documento presenta un ejemplo de la diferenciación de formas de arsénico en sangre humana usando este método. Existe una creencia generalizada de que es muy difícil diferenciar las especies de arsénico en sangre, debido a que la concentración de arsénico en sangre es usualmente extremadamente baja y las sustancias interferentes afectan de forma importante el análisis. Sin embargo combinando la espectroscopia de absorción atómica con reducción con trampa de vapor frío y un simple procedimiento de pre tratamiento de la muestra, se puede analizar fácilmente el Arsénico en sangre.

Configuración del sistema y muestras

El sistema consiste de las siguientes cuatro partes:

  1. Unidad donde la muestra es mezclada con la solución de reacción y el agente reductor para producir el gas arsina (AsH3 Trihidruro de Arsénico)
  2. Unidad donde el gas arsina generado es de humidificado y atrapado a temperatura extremadamente baja
  3. Unidad donde el gas arsina es atomizado y analizado usando espectroscopia de absorción atómica.
  4. Unidad de procesamiento de datos.

Muestras ambientales:

Este sistema es aplicable a una variedad de muestras ambientales, incluyendo agua dulce de ríos, suelo o aguas termales y agua de mar. Cuando se analiza agua dulce o salada, las especies tri valentes y penta valentes del arsénico inorgánico se pueden medir individualmente sin pre tratamiento. Cuando se analizan muestras sólidas como los suelos, se requiere una descomposición térmica alcalina.

Productos alimenticios:

Este sistema es aplicable a la mayoría de los productos alimenticios comúnmente comercializados. Cuando se analizan muestras líquidas como refrescos o productos de soya, las especies trivalentes y penta valentes del arsénico inorgánico pueden ser medidas individualmente sin pre tratamiento. Cuando se analizan muestras sólidas, se requiere una descomposición térmica alcalina.

Atmosfera o ambiente de trabajo.

El polvo conteniendo Arsénico se retiene en una membrana de filtración, se descompone térmicamente en álcali para hacer la medida.

Muestras biológicas:

Este sistema puede ser aplicado a un amplio rango de muestras biológicas, incluyendo ensayos en humanos, animales o muestras de células. Cuando se analiza arsénico en orina de humanos u otros mamíferos, generalmente no se requiere descomposición térmica alcalina, sin embargo la orina de humanos y otros mamíferos usualmente contiene Arsenobetaina, un tipo de trimetil arsénico, el cual no puede ser analizado usando este sistema. La descomposición térmica alcalina se requiere para determinar la arsenobetaina. En el caso especial donde la orina contenga Óxido de Trimetil Arsina, otro tipo de arsénico trimetilado, no se requerirá de descomposición térmica alcalina.

Para muestras biológicas como sangre, cabello o tejido, se requiere normalmente de la descomposición térmica alcalina. El arsénico contenido en muestras que no se descomponen por éste método es difícil de diferenciar. En tal caso, se debe hacer una descomposición ácida y de ello se obtiene el dato de arsénico total.

Pre tratamiento para diferenciación de Arsénico

Generalmente 0,2 a 2 gramos de muestra son usados para pre tratamiento, piense que la cantidad apropiada depende de la cantidad de arsénico contenida en la muestra. El tratamiento recomendado pesa para muestras biológicas, es pesar aproximadamente 1 mL de orina o sangre humana, 0,2 a 0,5 g de cabello y 1g. de tejido biológico. Para productos alimenticios, normalmente se necesitan 1 o 2 gramos secos. Para productos de comida de Mar donde las concentraciones de arsénico son 10 a 1000 veces mayores que en las plantas o animales terrestres y varían en un amplio rango, se debe tener mucho cuidado en la preparación y pre tratamiento de la muestra.

Este sistema no puede leer arsenobetaina (arsénico trimetilado), por lo tanto, si la muestra contiene arsenobetaina, se debe hacer primero una descomposición térmica alcalina para convertirla en óxido de trimetil arsina. Un procedimiento típico para la descomposición térmica alcalina es descrito a continuación:

Coloque una cantidad especificada de muestra en un contenedor plástico resistente a la temperatura con capacidad de 10mL y adicione de 2 a 4 mL de solución de hidróxido de sodio de 2M. Caliente a 100°C por 2 a 3 horas usando un bloque calefactor. Material insoluble se observará después de la descomposición térmica, sin embargo no es necesario centrifugar o filtrar por que el arsénico eluirá en la solución y es preferible analizar la muestra inmediatamente después de la descomposición, aunque se puede almacenar congelándola a -30°C hasta -180°C. Lentamente descongele la muestra congelada y dilúyala con agua destilada para el análisis.

En este ejemplo la solución de muestra fue preparada por la adición de 1 mL de NaOH 2M a 0,5mL de sangre humana, la mezcla fue termalmente descompuesta, se permitió su enfriamiento y a continuación se diluyó en 2mL de agua destilada.

Ejemplo de Medición

Se usó una solución de reacción de 0,1% de ácido clorhídrico y un agente reductor de 10% Borohidruro de Sodio. La Fig 1. Representa el perfil de una muestra estándar de Arsénico (1ppb para cada especie). El volumen de muestra inyectada fue de 1,8 mL de manera que el pico corresponde a 1,8 ng de arsénico. Fig. 2. Muestra el perfil de la muestra y en la tabla 1. Se presentan los resultados ya en la sangre original (multiplicando por la dilución)

Conclusión:

El arsénico puede ser analizado con alta sensibilidad por horno o generación de hidruros, sin embargo cuando se analizan muestras de sangre con contenidos extremadamente bajos de Arsénico y altos contenidos de interferentes, éstos afectan en forma importante el resultado. El, método de generación de hidruros también lo interfiere la materia orgánica co existente, por lo tanto se requiere de un complejo pre tratamiento usando ácido para eliminar la materia orgánica. El sistema presentado en este documento hace posible la diferenciación de las especies de arsénico con altísima sensibilidad y con un pre tratamiento de muestra relativamente simple, lo que hará de este método importante en un amplio rango de aplicaciones.

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