Ανάπτυξη αναλυτικών μεθόδων για τον προσδιορισμό ενώσεων αρσενικού και των αλληλεπιδράσεών τους σε περιβαλλοντικά - βιολογικά συστήματα

Abstract

Arsenic is ubiquitous in the environment, with its toxicity being dependant on its oxidation state and its chemical form. People are exposed to arsenic mainly through drinking water and seafood. Chronic exposure to elevated concentrations of inorganic arsenic is believed to cause adverse health effects and contribute to cancers of the lung, bladder and skin. Last years, a series of novel arsenic species has been detected and characterised in a variety of biological samples. These species may contribute significantly in the biogeochemistry and metabolism of arsenic, while, on the other hand, the toxicity of these compounds, which are considered to be metabolized in vivo to other species of unknown toxicity, has not been fully evaluated yet. A very important tool for the identification of new arsenic compounds is mass spectrometry coupled with liquid chromatography HPLC. Especially, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS), in combination with HPLC, have been applied for the detection and characterization of numerous arsenic species, which are found at very low concentrations in environmental and biological samples. The objective of the present study was the development of sensitive and selective methods for the identification of new arsenic species in biological samples, and then the application of these methods in order to study the in vitro metabolism of inorganic arsenic. The analyses that were carried out during the present study were based on reversed phase and anion exchange HPLC methods coupled with both ICP-MS and ESI-MS/MS techniques.

Το αρσενικό αποτελεί ένα στοιχείο ευρέως διαδεδομένο στην φύση, του οποίου η τοξικότητα εξαρτάται από την οξειδωτική κατάσταση και το χημικό τύπο, με τον οποίο συναντάται. Η έκθεση του ανθρώπου σε αυτό, γίνεται, κυρίως, μέσω του φαγητού και του νερού, ενώ, ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις του στοιχείου, έχουν αναφερθεί σε θαλασσινές τροφές. Τα τελευταία χρόνια, έχει παρατηρηθεί σημαντική πρόοδος στον τομέα της ειδοταυτοποίησης του αρσενικού, με μια σειρά από καινούριες ενώσεις να έχουν ανιχνευτεί και ταυτοποιηθεί, σε μεγάλο αριθμό βιολογικών δειγμάτων. Λόγω της άμεσης συσχέτισης του αρσενικού με την ανθρώπινη υγεία, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον οι προσπάθειες ανίχνευσης και ταυτοποίησης καινούριων ειδών του στοιχείου, τα οποία, πιθανόν, να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην βιοχημεία, το μεταβολισμό και τον γεωχημικό του κύκλο. Ένα πολύ σημαντικό εργαλείο για την ταυτοποίηση καινούριων ενώσεων αρσενικού, είναι οι τεχνικές φασματομετρίας μάζας, σε συνδυασμό με υγρή χρωματογραφία, και, ιδιαίτερα, οι μέθοδοι Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης (HPLC), συζευγμένης, τόσο με Φασματομετρία Μάζας Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος (ICP-MS), όσο και με Διαδοχική Φασματομετρία Μάζας Ιονισμού μέσω Ηλεκτροψεκασμού (ESI-MS/MS). Προς αυτή την κατεύθυνση στρέφεται η παρούσα διατριβή, της οποίας ο βασικός στόχος είναι η ανάπτυξη ευαίσθητων και εκλεκτικών μεθόδων, ικανών να ταυτοποιήσουν καινούριες ενώσεις αρσενικού, ακόμα και αν αυτές συναντώνται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, στα αναλυόμενα βιολογικά δείγματα. Η in vitro μελέτη του μεταβολισμού του ανόργανου αρσενικού και η ταυτοποίηση των τελικών μεταβολιτών, αποτελεί, επίσης, ένα σημαντικό κεφάλαιο της διατριβής.