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

    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)

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    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.

    Tecnología CellASIC ®

    Si quieres observar un proceso Biológico en una célula, qué prefieres:

    ¿Observar la célula muerta o viva?

    La respuesta parece obvia, pero durante muchos años, los investigadores vieron obligados a observar células muertas y de esas observaciones sacar conclusiones acerca de los procesos que ocurrían cuando la célula vivía. Hoy en día, gracias a la combinación de tecnologías de microscopia y dispositivos de microfluidos para controlar el microambiente que rodea a las células mientras son observadas al microscopio, es posible hacer seguimiento al comportamiento de los microorganismos durante horas o días, y registrar su comportamiento en video o fotografía de alta velocidad.

    Un ejemplo recientemente desarrollado es la Tecnología CellASIC® ONIX2 que consiste en una plataforma de micro fluidos que facilita la realización de experimentos con células vivas y su observación con microscopia. Este instrumento permite controlar de forma precisa el ambiente de las células vivas mediante control de los gases disueltos en el medio, la temperatura, la composición del medio y otros parámetros.

    Este sistema es un accesorio para los equipos de microscopia que incrementa la capacidad de captar imágenes de células vivas en situaciones cambiantes en su medio circundante de cultivo.

    Porque usar procesos que matan las células para estudiar procesos de las células vivas?

    Los científicos reconocen que el análisis de células vivas nos otorga una visión única dentro de los procesos de la vida que cambian rápidamente. Mientras que la recolección de datos momentáneos de un punto final específico consigue información valiosa, la práctica cada vez más común de observar y medir cambios celulares en periodos extensos de tiempo, revela más acerca del verdadero comportamiento de los sistemas biológicos.

    El reto ha sido crear un ambiente dinámico en el medio de cultivo de las células, que sea controlable, manipulable y reproducible.

    Imágenes de células vivas que transforman los resultados de la investigación

     

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    Control de precisión del ambiente del cultivo celular para tomar imágenes de avanzada de las células vivas.

    La habilidad para cultivar, observar y manipular cultivos complejos requiere control de precisión sobre el ambiente de cultivo celular. La tecnología de los sistemas de micro fluidos CellASIC® Onix2 es una refinada, poderosa y automatizada plataforma para manipulación precisa de múltiples parámetros clave del cultivo celular, de manera que es posible efectuar mediciones de la respuesta de las células a cambios pre programados en el ambiente del medio como: temperatura y concentración de gases.

    El sistema de micro fluidos CellASIC® ONIX2 usa placas ópticamente transparentes de micro fluido de alta calidad y un software intuitivo, que se puede integrar a un amplio rango de microscopios invertidos para permitir una observación continua y de alta magnificación de las células vivas y su reacción a los cambios en su ambiente en el tiempo.

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    1. Sistema controlador: Ocupa un pequeño espacio, integra un micro incubador, mantiene el movimiento de fluidos, adición de reactivos, condiciones ambientales de temperatura y gases.
    2. Placas de micro fluidos: Placas de aplicación específica con nuevas capacidades de cultivo celular para tomar imágenes de células vivas.
    3. Manifold: la cámara de cultivo y el manifold ofrecen alta calidad óptica y claridad que permiten el montaje fácil en cualquier microscopio invertido sin necesidad de una cámara de cultivo voluminosa.
    4. Software: Facilita la programación de protocolos detallados que permiten la verdadera automatización del cultivo celular para realizar el experimento con las manos libres.

    Conclusión

    La frase pronunciada por un prestigioso investigador resume la importancia del avance tecnológico presentado:

    “La ventaja clave de tomar imágenes de células vivas es que se obtiene la visión real de cosas que se desarrollan ante nuestros ojos. Es muy poderoso tener la posibilidad de observar en tiempo real lo que las células están haciendo y como ellas cambian en el espacio y en función del tiempo, porque la biología es un proceso dinámico… Y ver lo que las células están haciendo es algo que realmente nos atrae y está impulsando nuestra ciencia” Dr. Gurol Suel, UCSD (Universidad de San Diego California).