Utilizarea analizei IC-ICPMS pentru a descoperi eficacitatea ozonizării mediilor de contrast cu raze X iodate
Imagistica vizată a organelor poate fi facilitată pentru a distinge țesuturile sănătoase de țesuturile nesănătoase atunci când mediile de contrast sunt utilizate în diagnosticarea neinvazivă, cum ar fi radiografia și imagistica prin rezonanță magnetică (RMN).
Mediile de contrast cu raze X, cum ar fi compușii de bariu și iod, absorb razele X pentru a modifica radiodensitatea unui organ, în timp ce RMN se bazează pe aplicarea câmpurilor magnetice induse de particulele elementare încărcate. Absorbția mai eficientă a razelor X de către mediul de contrast pozitiv cu raze X decât țesutul corpului le permite să ofere un contrast mai puternic.
Iodurile legate organic sunt utilizate în prezent în preparate și sunt un derivat din acidul tri-iodobenzoic (Figura 1). Acestea pot fi administrate în siguranță atât pe cale orală, cât și pe cale intravenoasă, datorită naturii lor inerte.
Acestea sunt eliberate nemetabolizate și lăsate netratate în stațiile de tratare a apelor uzate datorită biodegradabilității lor slabe. Prin urmare, ajung în cele din urmă la mediu, unde sunt acumulate la concentrații mai mari. S-a demonstrat că majoritatea apelor europene receptoare au medii de contrast cu raze X la niveluri de μg/L.
figura 1. Structuri chimice ale două medii de contrast cu raze X, (a) acid amidotrizoic și (b) Iomeprol
Ozonizarea
Ozonizarea nu numai că elimină bacteriile, ciupercile și virusurile, dar oferă și o soluție ecologică pentru degradarea poluanților organici persistenți. Cu toate acestea, substanțele netoxice pot fi transformate în compuși letali datorită ozonizării, care este un dezavantaj major al acestei metode. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a obține informații despre efectele degradării mediilor de contrast cu raze X iodate și a eliberării asociate a produselor de oxidare.
Analiză
Prin elucidarea comportamentului de reacție, IC-ICP/MS permite determinarea produselor de oxidare anorganice cum ar fi iodura și iodatul și alți produse de degradare iodate. Analiza mediilor de contrast reziduale cu raze X și a produselor de degradare asociate se efectuează prin supunerea componentelor modelului iomeprol și acid amidotrizoic în soluție apoasă la diferite doze de ozon (Figura 1). Folosind rezultatele, ozonizarea poate fi optimizată și orice riscuri potențiale pot fi prezise.
Experimente
Diferitele niveluri de oxidare, adică speciația, pot fi diferențiate cu ajutorul IC-ICP/MS. Acest lucru înseamnă că ionii de iod liber și legați pot fi discerne, oferind în cele din urmă un răspuns la modul în care mediul de contrast cu raze X (ICCM) care conține iod este afectat de ozonizare.
Soluțiile apoase de 21,3 mg/L acid amidotrizoic (13,21 mg/L iod) și 20,4 mg/L iomeprol (9,99 mg/L iod) au fost supuse ozonizării la 3 mg/L ozon într-un reactor de ozonizare, urmate de prelevarea probelor la timp intervale de 30 de minute pe o perioadă de 3,5-4 ore.
Coloana Metrosep A Supp 3 a fost utilizată pentru a separa produsele ionice, care conțin iod, degradate sub eluare izocratică. O coloană HPP RP-18 a fost utilizată pentru a determina iomeprolul și acidul amidotrizoic sub eluare în gradient. Metoda standard de adăugare a fost utilizată pentru a cuantifica produsele degradate, precum și mediile de contrast cu raze X.
Un VG PQ ExCell ICP/MS de la ThermoScientific și un 850 Professional IC de la Metrohm au fost prezentate în sistemul de analiză IC-ICP/MS utilizat pentru cuantificarea subproduselor și OBP-urilor de ozonizare. Tabelul 1 prezintă parametrii de determinare ai analizei ICP/MS, iar figurile 4 și 5 arată rezultatele.
tabelul 1. Parametrii de determinare ICP/MS
Debit concentric: 1 ml/min
Rezultate
Folosind IC-ICP/MS, nu este posibil să se analizeze acidul amidotrizoic în sine ca un vârf evaluabil, care este în contradicție cu caracterul său ionic. Singurul produs de ozonizare care ar putea fi identificat este iodatul. Cuantificarea iodului ilustrată în Figura 2 a relevat că conversia iodului în iod a fost de 95% după 210 minute.
În paralel, analiza LC-UV efectuată asupra acidului amidotrizoic rezidual a relevat că 8% din conținutul total de iod a rămas neschimbat ca acid amidotrizoic după 210 minute. Recuperarea iodului la o rată de 103% elimină orice șansă suplimentară de formare a produselor de ozonizare.
Figura 2. Rata de recuperare a iodului sub formă de iodat și acid amidotrizoic în funcție de durata procesului de ozonizare
Invers, iomeprol a fost degradat lent în ceea ce privește cantitatea de formare de iod, care a reprezentat doar 14% din conținutul total de iod după 210 minute. Cu toate acestea, din analiza LC-UV, cantitatea de iomeprol rămasă după 210 minute sa dovedit a fi de 16%, arătând doar o rată de recuperare totală de 30% pentru iod (Figura 3).
Procentul rămas de iod trebuie să fie prezent sub formă de diferiți produși de degradare care conțin iod. IC-ICP/MS poate fi utilizat pentru a detecta cel puțin unul dintre produsele de degradare.
Figura 3. Rata de recuperare a iodului ca iodat și iomeprol în funcție de durata procesului de ozonizare
Când cromatogramele unui standard de iodat/iodură de 100μg/l au fost comparate cu soluția ozonizată de iomeprol de 60 și 210 minute, se pot observa abateri semnificative în timpii de reținere. Din aceste variații, se poate concluziona că al doilea vârf nu reprezintă iodura de eluare anterioară.
Cu toate acestea, unul sau mai mulți produși de degradare ionică ai iomeprolului ar putea fi cauza acestui vârf, așa cum sugerează măsurarea HPLC-ICP/MS (Figura 5). Acest vârf a fost cuantificat cu precizie. A existat o creștere a zonei de vârf, cu o creștere a timpului de ozonizare până la 60 de minute. După această perioadă, suprafața a fost redusă, arătând inițial formarea rapidă a produsului de oxidare iomeprol, dar degradarea a avut loc la ozonizarea ulterioară.
Figura 4. IC-ICP/MS-cromatogramă a unui iodat de 100 μg/l și a iodurii standard, în comparație cu o soluție de iomeprol, după un proces de ozonizare de 60 și 210 minute, respectiv. Coloană: Metrosep A Supp 3 - 250/4.0; eluant: 6,8 mmol/l NaHCO3 și 7,2mmol/l Na2CO3, 1 ml/min; Temperatura coloanei: 30 ° C; Volumul probei: 20μl.
Figura 5. a) Cromatograma HPLC-ICP/MS a unei soluții de iomeprol după o ozonizare de 120 de minute. Coloană: Phenomenex Envirosep-PP 125 × 4,6 mm, Eluant A: 0,1% acid formic în apă (v/v), Eluant B: acetonitril, 0,5 ml/min, gradient: 0-0,5 min: 95% A, 5% B, 0,5-5,7min: 60% A, 40% B; 5.7-10min: 95% A, 5% B. b) cursul zonei de vârf a celui de-al doilea vârf OBP (diluție 1: 100) în funcție de timpul de ozonizare.
Concluzie
Rezultatele analizei IC-ICP/MS au arătat posibilitatea determinării eficienței procesului de ozonizare a mediilor de contrast cu raze X iodate prin măsurarea cantității de iod format. Cea mai mare parte a acidului amidotrizoic a fost degradată în iod la ozonizare timp de 210 minute. Cu toate acestea, sa constatat că cantitatea de iomeprol rămasă a fost de 16% atunci când a fost supus acelorași condiții de ozonizare.
Cantitatea de iodat în absența iodurii a fost de numai 14%. Vârfurile neidentificate observate în cromatograma ionică au sugerat prezența altor produse de degradare care conțin iod. Prin urmare, mediile de contrast cu raze X iodate intacte nu pot fi documentate în condițiile cromatografice ionice selectate.
Mulțumiri
Produs din materiale scrise de Peter Pfundstein 1, Christian Martin 1, Wolfgang Schulz 2, Wolfram Seitz 2, Katinka Meike Ruth 3, Andrea Wille 3, Alfred Steinbach 3 și Dirk Flottmann 1 de la: