Biomonitoring narażenia człowieka na pierwiastki toksyczne
XXX*
*Student …
Abstrakt
Wykonano badanie składu pierwiastkowego próbek włosów na obecność m.in. metali toksycznych oraz oznaczono wpływ używania lakierów i zmywaczy do paznokci na ten skład.
1. Wprowadzenie
Obecnie celem wielu badań jest stwierdzenie jaki wpływ mają różne czynniki na wyniki biomonitoringu [1]. Przeprowadza się analizy (umożliwiające badania związane głównie z medycyną, medycyną sądową, archeologią i żywieniem człowieka) płynów ustrojowych, włosów, paznokci i innych tkanek biologicznych na obecność metali, które mogą być niezbędne jak i toksyczne dla organizmu [2]. Metale ciężkie występują w każdym miejscu środowiska naturalnego, co więcej niektóre z nich mają silne działanie toksyczne dla organizmu ludzkiego [3]. Włosy są materiałem (matrycą), który jest prosty i nieinwazyjny w zbieraniu, ponadto są niedrogie i łatwo można je przechowywać i transportować do laboratorium w celu analizy [4]. Z tego powodu włosy są z powodzeniem wykorzystywane do przeprowadzania badań, których celem jest określenie narażenia organizmu na działanie metali [5].
2. Materiały i metody
Uzyskanie próbek włosów
Włosy umyto szamponem Johnson’s Baby i wysuszono. Następnie pobrano ok. 0,5 g włosów od strony potylicy przy pomocy nożyczek ze stali nierdzewnej. Szampon został wybrany w oparciu o jego skład. W szamponie Johnson’s Baby wykryto obecność tylko jednego pierwiastka – sodu.
Mineralizacja włosów
Badanie składu mineralnego we włosach przeprowadzono metodą emisyjnej spektrometrii plazmowej (ICP-OES). W tym celu próbki włosów zostały przekształcone do postaci ciekłej. Wykonano mineralizację ok. 0,5 g włosów techniką rozkładu mikrofalowego w aparacie Milestone Start D (USA), wykorzystując przy tym 5,0 cm3 69% roztwór stężonego kwasu azotowego spektralnej czystości. Wykorzystywany piec mikrofalowy składał się z układu teflonowych naczyń ciśnieniowych, które zostały wykonane z materiału polimerowego PFA, opornego na działanie stężonych odczynników chemicznych i minimalizującego adsorpcję zanieczyszczeń na ściankach naczynia. Parametry procesu dobrano w ten sposób, aby przeprowadzić całkowitą mineralizację próbki włosów. Następnie po wykonaniu mineralizacji do próbki włosów dodano do masy 50 g podwójnie demineralizowaną w systemie Millipore Simplicity wodę.
3. Wyniki i dyskusja
Tabela 1. Zawartość pierwiastków we włosach niezależnie od płci, N=265, [mg/kg]
| Pierwiastek | Średnia | Odchylenie standardowe | Zakres referencyjny |
|---|---|---|---|
| od | |||
| Hg | 0,180 | 0,139 | - |
| Ag | 0,78 | 1,48 | 0,05 |
| Al | 10,9 | 10,0 | 4,0 |
| As | 4,7 | 8,0 | - |
| B | 8,0 | 11,4 | 0,0 |
| Ba | 3,7 | 11,9 | 0,6 |
| Bi | 0,81 | 1,24 | 0,00 |
| Cd | 0,226 | 0,213 | - |
| Co | 0,90 | 0,60 | 0,17 |
| Cr | 0,91 | 0,75 | 0,29 |
| Fe | 17,4 | 9,9 | 7,1 |
| Na | 468 | 541 | 84 |
| Ni | 2,01 | 2,11 | 0,49 |
| P | 174 | 95 | 103 |
| S | 43100 | 4560 | 38600 |
| Sb | 1,42 | 1,92 | 0,00 |
| Se | 6,6 | 12,4 | 0,0 |
| V | 0,67 | 1,15 | 0,00 |
| Zr | 1,94 | 5,09 | 0,00 |
Tabela 2. Zawartość pierwiastków we włosach zależnie od płci, Nkobiety=178, Nmężczyźni=87,
[mg/kg], p<0,05
| Pierwiastek | Średnia - Kobieta | Odchylenie standardowe - Kobieta | Średnia - Mężczyzna | Odchylenie standardowe - Mężczyzna | Zakresy referencyjne |
|---|---|---|---|---|---|
| kobiety | |||||
| od | |||||
| Ca | 3130 | 1950 | 1290 | 870 | 1030 |
| Cu | 26,5 | 36,1 | 13,8 | 8,7 | 8,7 |
| K | 54 | 47 | 91 | 149 | 20 |
| Mg | 139 | 102 | 61 | 53 | 49 |
| Mn | 0,84 | 0,90 | 0,48 | 0,47 | 0,21 |
| Pb | 4,1 | 2,9 | 5,8 | 10,1 | - |
| Sc | 1,830 | 1,240 | 0,48 | 0,38 | 0,33 |
| Si | 96 | 89 | 51 | 70 | 26 |
| Sr | 7,0 | 6,5 | 2,8 | 3,7 | 2,0 |
| Ti | 2,30 | 2,87 | 1,31 | 2,53 | 0,22 |
| Zn | 267 | 192 | 204 | 90 | 140 |
Wykres 1. Zawartość wapnia we włosach w zależności od używania lakierów i zmywaczy
do paznokci, [mg/kg]
Wykres 2. Zawartość miedzi we włosach w zależności od używania lakierów i zmywaczy
do paznokci, [mg/kg]
Uzyskano skład pierwiastkowy włosów (tabela 1). Co więcej, oznaczono pierwiastki, których zawartość we włosach zależy od płci (tabela 2). W grupie osób używającej lakierów i zmywaczy do paznokci stwierdzono zwiększone stężenie m.in. Ca i Cu (wykres 1-2).
4. Wnioski
W przeprowadzonym badaniu stwierdzono zależność składu pierwiastkowego włosów od płci. Ponadto zauważono znaczną zmianę w ilości kilku pierwiastków, nie należących do grupy pierwiastków toksycznych, u osób używających lakierów i zmywaczy do paznokci.
Literatura
[1] Christensen JM., Human exposure to toxic metals: factors influencing interpretation of biomonitoring results, Science of the Total Environment.1995, 166, 89-135
[2] Dressler VL., Pozebon D., Mesko MF., Matusch A., Kumtabtim U., Wu B., Becker JS., Biomonitoring of essential and toxic metals in single hair using on-line solution-based calibration in laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry, Talanta.2010, 82, 1770-1777
[3] Hsu MJ, Selvaraj K, Agoramoorthy G., Taiwan's industrial heavy metal pollution threatens terrestrial biota, Environmental Pollution.2006, 143, 327–334
[4] Kim M., Kim K., Biomonitoring of Lead and Cadmium in the Hair and Fingernails of Elderly Korean Subjects, Biological Trace Element Research.2011, 143, 794-802
[5] Rodrigues JL., Batista BL., Nunes JA., Passos CJS., Barbosa Jr. F., Evaluation of the use of human hair for biomonitoring the deficiency of essential and exposure to toxic elements, Science of the Total Environment.2008, 405, 370-376