Використання аналізу IC-ICPMS для виявлення ефективності озонування йодованих рентгенівських контрастних середовищ
Цілеспрямована візуалізація органів може бути полегшена для того, щоб відрізнити здорові тканини від нездорових тканин, коли контрастні речовини використовуються в неінвазивній діагностиці, такі як рентген та магнітно-резонансна томографія (МРТ).
Рентгеноконтрастні середовища, такі як сполуки барію та йоду, поглинають рентгенівські промені, щоб змінити радіощільність органу, тоді як МРТ покладається на застосування магнітних полів, індукованих зарядженими елементарними частинками. Більш ефективне поглинання рентгенівського випромінювання рентгенівськими позитивними контрастними речовинами, ніж тканини тіла, дозволяє їм забезпечити більш сильний контраст.
В даний час у препаратах використовуються органічно зв’язані йодиди, які є похідними три-йодобензойної кислоти (рис. 1). Їх можна безпечно вводити як всередину, так і внутрішньовенно, завдяки своїй інертній природі.
Вони випускаються неметаболізованими та залишаються необробленими на очисних спорудах через їх погану біологічну здатність до біологічного розкладання. Тому вони з часом потрапляють у навколишнє середовище, де накопичуються до більш високих концентрацій. Встановлено, що більшість європейських приймаючих вод мають рентгенівські контрастні речовини на рівні мкг/л.
Фігура 1. Хімічні структури двох рентгенівських контрастних середовищ, (а) амідотризойної кислоти та (б) йомепролу
Озонізація
Озонізація не тільки знищує бактерії, грибки та віруси, але також забезпечує екологічне рішення для деградації стійких органічних забруднювачів. Однак нетоксичні речовини можуть перетворюватися в летальні сполуки завдяки озонуванню, що є основним мінусом цього методу. Потрібні додаткові дослідження, щоб отримати уявлення про наслідки деградації йодованих рентгенівських контрастних речовин та пов'язаного з цим вивільнення продуктів окислення.
Аналіз
З'ясовуючи реакційну поведінку, IC-ICP/MS дозволяє визначати неорганічні продукти окислення, такі як йодид та йодат, та інші продукти йодованої деградації. Аналіз залишкових рентгенівських контрастних середовищ та супутніх продуктів розпаду проводиться шляхом піддавання модельних компонентів йомепролу та амідотризоєвої кислоти у водянистому розчині різним дозам озону (рис. 1). Використовуючи результати, можна оптимізувати озонування та передбачити будь-які потенційні ризики.
Експерименти
Різні рівні окислення, тобто видоутворення, можна диференціювати за допомогою IC-ICP/MS. Це означає, що можна розпізнати вільні та пов'язані іони йоду, врешті-решт даючи відповідь на те, як йодовмісні рентгенівські контрастні речовини (ICCM) впливають на озонування.
Водянисті розчини 21,3 мг/л амідотризоєвої кислоти (13,21 мг/л йоду) та 20,4 мг/л йомепролу (9,99 мг/л йоду) піддавали озонуванню при 3 мг/л озону в реакторі для озонування з подальшим відбором проб інтервали по 30 хвилин протягом 3,5-4 годин.
Колонку Metrosep A Supp 3 використовували для відділення іонних йодвмісних продуктів, що розкладаються при ізократичному елюції. Колонку ВЕРХ RP-18 використовували для визначення йомепролу та амідотризойної кислоти при градієнтному елююванні. Для кількісної оцінки розкладених продуктів, а також рентгенівських контрастних речовин застосовували стандартний метод додавання.
VG PQ ExCell ICP/MS від ThermoScicient та 850 Professional IC від Metrohm були представлені в системі аналізу IC-ICP/MS, яка застосовується для кількісної оцінки побічних продуктів озонування та OBP. У таблиці 1 перераховані параметри детермінації аналізу ICP/MS, а на малюнках 4 і 5 показані результати.
Таблиця 1. Параметри визначення ICP/MS
Концентрична швидкість потоку: 1 мл/хв
Результати
Використовуючи IC-ICP/MS, неможливо проаналізувати саму амідотризойну кислоту як оцінюваний пік, що суперечить її іонному характеру. Єдиним продуктом озонування, який можна ідентифікувати, є йодат. Кількісне визначення йодату, проілюстроване на малюнку 2, показало, що перетворення йоду в йодат становило 95% через 210 хвилин.
Паралельно LC-UV аналіз, проведений на залишковій амідотризойній кислоті, показав, що 8% загального вмісту йоду залишається незмінним, як амідотризойна кислота, через 210 хвилин. Відновлення йоду зі швидкістю 103% виключає будь-які подальші шанси на утворення продуктів озонування.
Малюнок 2. Швидкість відновлення йоду у вигляді йодату та амідотризойної кислоти залежно від тривалості процесу озонування
І навпаки, йомепрол повільно деградував з точки зору кількості утворення йодату, що становило лише 14% від загального вмісту йоду через 210 хвилин. Однак, за результатами аналізу LC-UV, кількість йомепролу, що залишилася через 210 хвилин, виявилася 16%, що показує лише 30% загальної швидкості відновлення йоду (рис.3).
Залишок відсотків йоду повинен бути у формі різних йодовмісних продуктів розпаду. IC-ICP/MS можна використовувати для виявлення принаймні одного з продуктів розпаду.
Малюнок 3. Швидкість відновлення йоду у вигляді йодату та йомепролу залежно від тривалості процесу озонування
Коли хроматограми стандарту 100 мкг/л йодат/йодид порівнювали з озонованим розчином йомепролу довжиною 60 і 210 хвилин, можна спостерігати значні відхилення у часі утримування. З цих варіацій можна зробити висновок, що другий пік не являє собою раніше елюйований йодид.
Однак один або кілька продуктів іонної деградації йомепролу можуть бути причиною цього піку, як пропонується вимірюванням ВЕРХ-ІСП/МС (рис. 5). Цей пік був точно визначений кількісно. Спостерігалося збільшення площі піку зі збільшенням часу озонування до 60 хвилин. Після цього періоду площа зменшилась, що свідчить про швидке утворення продукту окислення йомепролу, але деградація відбулася при подальшій озонізації.
Малюнок 4. IC-ICP/MS-хроматограма стандарту йодату та йодиду 100 мкг/л порівняно з розчином йомепролу через 60 і 210 хвилин процесу озонування відповідно. Колонка: Metrosep A Supp 3 - 250/4.0; елюенти: 6,8 ммоль/л NaHCO 3 та 7,2 ммоль/1 Na2CO3, 1 мл/хв; Температура колонки: 30 ° C; Об'єм проби: 20 мкл.
Малюнок 5. а) ВЕРХ-ICP/MS хроматограма розчину йомепролу після 120-хвилинної озонізації. Колонка: Phenomenex Envirosep-PP 125 × 4,6 мм, елюенти A: 0,1% мурашиної кислоти у воді (об/об), елюенти B: ацетонітрил, 0,5 мл/хв, градієнт: 0-0,5 хв: 95% A, 5% B, 0,5-5,7 хв: 60% А, 40% В; 5,7-10 хв: 95% А, 5% Б. b) курс площі піку другого ОВ-піку (розведення 1: 100) залежно від часу озонування.
Висновок
Результати аналізу IC-ICP/MS показали можливість визначення ефективності процесу озонування йодованих рентгенівських контрастних речовин шляхом вимірювання кількості утвореного йодата. Більша частина амідотризойної кислоти розкладалася до йодату при озонуванні протягом 210 хвилин. Однак виявилось, що кількість йомепролу, що залишився, становить 16% при тих же умовах озонування.
Кількість йодату за відсутності йодиду становила лише 14%. Невідомі піки, що спостерігаються на іонній хроматограмі, дозволяють припустити наявність інших йодовмісних продуктів розпаду. Отже, інтактні йодовані рентгенівські контрастні речовини не можуть бути задокументовані у вибраних умовах іонної хроматографії.
Подяки
Виготовлено з матеріалів авторів Пітера Пфундштейна 1, Крістіана Мартіна 1, Вольфганга Шульца 2, Вольфрама Зайца 2, Катінки Мейке Рут 3, Андреа Вілле 3, Альфреда Штайнбаха 3 та Дірка Флоттмана 1 з: