Análisis Elemental de Muestras Clínicas. Amparo Villar Especialista de Producto SPSD

Transcripción

1 Análisis Elemental de Muestras Clínicas Amparo Villar Especialista de Producto SPSD

2 Elementos de interés en fluídos biológicos (orina, sangre, suero, plasma) METALES PESADOS ALTAMENTE TÓXICOS Cd, Pb, Hg (As), etc. ELEMENTOS POTENCIALMENTE TÓXICOS Al, Sb, Ba, Be, Bi, Li, Ni, Sr, Tl, etc. ELEMENTOS ESENCIALES Cr, Co, Cu, Mg, Mn, Se, V, Zn, etc. ESPECIES QUIMICAS MeHg, Metaloproteínas, péptidos y fosfopétidos, metalodrogas, etc

3 Necesidades analíticas para la medida de metales en un laboratorio clínico Sistema de introducción de muestras robusto Para todas las matrices manejadas rutinariamente (orina, sangre, etc.) Medida de muchos elementos en una misma adquisición Reducción tiempos de análisis Mejora de la productividad Reducción de los costes de análisis Medidas a nivel de trazas y de altas concentraciones en una misma adquisición Reducción tiempos de análisis Mejora de la productividad Reducción de los costes de análisis Posibilidad de determinación de especies con heteroátomos Especiación, farmacocinéticas, estudios metabólicos, etc

4 Agilent en Espectroscopía Atómica. Hoy!!. Espectroscopía Atómica: Técnicas de análisis elemental Nuevo!! AA Llama MP-AES ICP-MS Nuevo!! AA Cámara de Grafito ICP-OES ICP-MS QQQ

5 Criterios de Selección de la Técnica Adecuada LOD S Productividad: -Número de muestras -Número de elementos por muestra -Elementos concretos de interés Matriz - Complejidad (TDS) - Una o varios tipos? Presupuesto Necesidades futuras del laboratorio

6 Introducción al ICP-MS

7 Que es un ICP-MS? Técnica de análisis elemental inorgánico ICP - Inductively Coupled Plasma Fuente de iones a alta Tª Decompone, atomiza e ioniza la muestra MS Espectrómetro de masas Diferentes tipos de analizadores de masas (Qpole, TOF, DF) Intervalo de masas de 7 a 250 amu (Li a U.) Detector de modo dual (ppt a ppm) Proporciona información isotópica

8 Qué elementos pueden ser medidos mediante ICP-MS? TODOS a excepción de: Presentes en el plasma Elementos <5 amu o >260 amu No ionizables

9 Limitaciones de la técnica de ICP-MS A pesar de la gran evolución de las técnicas instrumentales en los últimos 20 años, todavía existen algunas limitaciones de la técnica: 1) Tolerancia del plasma: supresión de la ionización o problemas en la interfase (bloqueo de los conos y deriva de la señal) debido a muestras con alto contenido de matriz (>0.3%) 2) Presencia de interferencias espectrales derivadas de la matriz: varían en función de la composición de las muestras. Generalmente son variables y desconocidas. 3) Rango lineal limitado, especialmente cuando se trabaja en muy diferentes niveles de concentración (configuración de alta sensibilidad para elementos ultratraza, podría saturar la señal de mayoritarios).

10 Evolución de Agilent en ICP-MS Enabling a new era in ICP-MS analysis Enabling routine robust ICP-MS analysis Enabling a new level of interference management 7500 Series Enabling a new level of ease of use in ICP-MS 7700 Series 8800 ICP-QQQ World s first ICP-QQQ for unparalleled interference removal and sensitivity Enabling high sensitivity metal analysis 4500 Series 9 orders detector range Octopole Reaction System HMI, ISIS-DS, 3 rd Generation ORS Masshunter SW PMS 100 World's first benchtop system. Hyperbolic profile quad, motorized torch XYZ, cool plasma First computer-controlled ICP-MS

11 Agilent 7700x ICP-MS con Octopole Reaction System (ORS 3 ) Entrada de gas de dilución del kit HMI Lentes iónicas Off-axis Entrada del gas de celda 3 º generación Octopole Reaction System (ORS 3 ) Detector simultáneo dual rápido (10 9 intervalo dinámico lineal) Sistema de introducción de muestra de bajo flujo Cámara de nebulización refrigerada por Peltier Generador de RF de 27MHz de frecuencia variable Interfase de extracción (alta transmisión, tolerancia a matriz) Cuadrupolo hiperbólico de alta frecuencia (3MHz) Sistema de vacío de alto rendimiento Page 11

12 3 Características únicas del 7700x Temperatura del plasma más alta que ningún otro ICP-MS Sistema de introducción de muestra de bajo flujo (0.15mL/min, frente a 1mL/min en otros sistemas) Cámara de spray con temperatura controlada Antorcha con mayor ID (2.5mm, comparado con mm en otros sistemas) Generador de RF de estado sólido y alta eficacia (algunos ICP-MS aun emplean sistemas de válvulas). Unica celda de colisión / reacción capaz de eliminar eficazmente todas las interferencias en modo He Debido a un excepcional control de la energía de los iones proporcionado por el sistema ShieldTorch System, combinado con un compacto y bien focalizado haz iónico proporcioando por la celda octopolar Mayor intervalo dinámico lineal que ningún otro ICP-MS 9 órdenes de rango dinámico lineal verdaderos. Otros sistemas emplean lentes de desenfoque, incremento de resolución, atenuación del detector o interfases alternativas para alcanzar el mismo rango de concentración.

13 Autosampler integrado ultra-inerte Diseñado especialmente para aplicaciones que requieran alta pureza donde la prevención de la contaminación es clave Tapa para proteger las muestras de la contaminación ambiental (e.g. polvo). Viales PFA ultra-inertes. Sonda y tubos de muestra ultra-inertes. Puerto para lavado continuo, más tres viales de lavado adicionales (e.g. lavado alcalino, lavado ácido, etc.) para máxima flexibilidad. Bandejas de muestras configurables. Más pequeño volumen de muestra (<0.5mL). Diseñado, construido y soportado por Agilent.

14 Análisis de muestras alto contenido en sólidos y alta viscosidad. Clinical Sample Introduction Kit. Permite la introducción directa de sangres y sueros con una mínima preparación de muestra (dilución). Elimina la necesidad de digestión por microondas. Construido en PFA Químicamente inerte Reduce efectos de memoria (especialmente útil para análisis de yodo) Irrompible por golpes e impactos Acorta tiempo de limpieza entre muestras Alta tolerancia a sólidos disueltos Ideal para análisis de orinas Alta estabilidad de los estándares internos

15 Aplicaciones Clínicas/Biomédicas en ICP-MS

16 Análisis de Orinas Análisis directo de la muestra tras una dilución 1/5 ó 1/10 (v/v) en 1 % HNO 3 /0,5 % HCl y adición de patrones internos SIN obturación del nebulizador SIN formación de depósitos en el tubo del inyector (12 h análisis) Elemento Concentración (µg/l) Lyphochek, level 1 Lyphochek, level 2 medido certificado medido certificado Cr 1.7 ± ± ± ± 4.1 Co 6.6 ± ± ± ± 4.2 Cu 24 ± ± ± ± 10 Se 56 ± ± ± ± 37 As 65 ± 6 67 ± ± ± 33 Cd 8.4 ± ± ± ± 3.1 Sb 6.9 ± ± ± ± 7 Tl 9.6 ± ± ± ± 40 Pb 13.5± ± ± 5 69 ± 14

17 Características analíticas para el análisis de orina por ICP-MS Isótopo LOD (ng/l) Orina sin diluir RSD (%) 2 min, n = min, n = 20 5 horas, n = 60 LOD= 3 RSDb c/sbr 7 Li Be Cr V Mn Co Ni Cu Zn As Se RSDb: Desviación estandar relativa de la intensidad del fondo (10 medidas), c: concentración el elemento en la disolución; SBR: relación señal/ruido

18 Características analíticas para el análisis de orina por ICP- MS (continuación) Isótopo LOD (ng/l) Orina sin diluir RSD (%) 2 min, n = min, n = 20 5 hours, n = Mo Rh Cd In Sn Sb Ba W Pt Tl Pb U LOD= 3 RSDb c/sbr RSDb: Desviación estandar relativa de la intensidad del fondo (10 medidas), c: concentración el elemento en la disolución; SBR: relación señal/ruido

19 Análisis de elementos tóxicos y nocivos en orina (análisis semicuantitativo o Screening elemental) Barrido cualitativo de orina diluida 1:10 para identificar envenenamientos 1.0E5 5.0E5 [1] Spectrum No.1 [ sec]:002smpl.d# sec]:004smpl.d# / Tune #1 [CPS] [Linear] C Na Rb Mg Elemento desconocido adicionado a la muestra de orina 5.0E4 2.5E5 Ca Zn Li Cu Fe Br As Mo Sr I Sb Cs Sn Ba Pb m/z->

20 Análisis de elementos tóxicos y nocivos en orina (análisis semicuantitativo o Screening elemental) Confirmación (por perfil isotópico) de la presencia de Talio (2ppb) 210 Po podría ser detectado en esta región de masas [1] Spectrum No.1 [ sec]:003smpl.d sec]:005smpl.d# / / Tune #1 #1 [CPS] [Linear] 1.0E5 5.0E5 5.0E4 2.5E5 205 Tl Tl 203 Tl 208 Pb m/z-> Pb

21 Análisis de sangre/suero empleando el ICP-MS 7700x Muestra y patrones son diluídos con una disolución compuesta por: 0.7 mm NH mm AEDT 0.07 % (v/v) Triton X % (v/v) 1-Butanol 10 ppb P.I (No online ) Dilución final de la muestra de 1/20 (CSF dil. 1/10) Más de 100 muestras pueden ser preparadas en menos de 1 h por una sola persona

22 Características Analíticas del análisis de sangre por ICP-MS Límites de cuantificación (LOQs) calculados en sangre sin diluir: De µg/l para 238 U hasta 0.1 µg/l para 69 Ga Recuperaciones De 1 µg/l a excepción de: 10 µg/l para B, Mn y Sr y de 200 µg/l para Cu y Rb obteniendo valores entre %

23 Estabilidad de estándares internos (muestras de sangre y suero diluidas 1:10 en disolución amoniacal) Calibracion Muestras de sangre Muestras de Suero

24 Interfase de muestreo robusta Cono de muestreo o Sampler Cono de extracción o Skimmer Imágenes tomadas después del análisis de 90 muestras de sangre Page 24

25 Análisis de Selenio en suero con el Agilent 7700x ICP-MS

26 Análisis de yodo en el Agilent 7700x ICP-MS o Estabilización en 0.1M NH 4 OH/ 0.01M AEDT/ 0.07% Triton X o Limpieza en disolución básica (NH3/AEDT/Triton X) o Calibraciones a nivel bajo de concentración o Empleo de Teluro como patrón interno

27 Acoplamientos con ICP-MS para especiación metálica LC-ICP-MS (IC, RP-LC, SEC, FFF) GC-ICP-MS Optional Conventional (Organic compound) Detector(s) CE-ICP-MS Page 27

28 Especiación de As en orina por LC-ICP-MS Separación isocrática de AsB & Cl del As inorgánico usando una nueva columna *Surface Aminated Polymer Substrate Column G (4.6 x 250 mm) Guard Column G Fase móvil (alcalina): 2 mm phosphate buffer solution (PBS) ph 11.0 ajustado con NaOH 0.2 mm EDTA 10 mm, CH 3 COONa 3.0 mm NaNO 3 1% etanol Agilent Application Note: Routine Analysis of Toxic Arsenic Species in Urine Using HPLC with ICP-MS, EN, by Tetsushi Sakai and Steven Wilbur, Agilent Technologies *Ajustado a ph 11 para separar la AsB. La fuerza iónica de la fase móvil acorta la elución del As V 10ug/L de cada especie de As Page 28

29 Conclusiones El ICP-MS ofrece una combinación única de propiedades como son: Gran capacidad multielemental (casi toda la Tabla Periódica) Bajos límites de detección (muy pocas ppt para la gran mayoría de los elementos) Amplio intervalo dinámico lineal Análisis muy rápidos (<5 minutos para un barrido multielemental completo) Espectros libres de interferencias espectrales (celda de colisión/reacción) Tolerancia a gran variabilidad de matrices Robustez Facilidad de acoplamiento de una técnica de separación cromatográfica al ICP-MS aumentando las aplicaciones de la técnica

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