Determination of brominated diphenyl ethers in urine with the method gas chromatogrpahy-mass spectrometry with negative chemical ionization

RDF 

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



Semantic enrichment/homogenization by EKT
2011 (EN)
Προσδιορισμός βρωμιωμένων διφαινυλικών αιθέρων στα ούρα με τη μέθοδο αέριας χρωματογραφίας - φασματομετρίας μάζας με αρνητικό χημικό ιοντισμό
Determination of brominated diphenyl ethers in urine with the method gas chromatogrpahy-mass spectrometry with negative chemical ionization

Αρτεμάκης, Γεώργιος Κων.

Στεφάνου, Ευριπίδης

Οι πολυβρωμιωμένοι διαφαινυλικοί αιθέρες (PBDEs) ανήκουν στην κατηγορία των βρωμιωμένων επιβραδυντικών φλόγας (BFRs). Η χρήση τους έχει αυξηθεί τα 30 τελευταία χρόνια εξαιτίας της αυξημένης παραγωγής συνθετικών χημικών τα οποία απαιτούν πυροπροστασία, προκειμένου τα τελικά προϊόντα στα οποία τα συνθετικά αυτά απαντώνται, να έχουν περιορισμένη πιθανότητα ανάφλεξης. Χαρακτηριστικά, αυτά τα επιβραδυντικά φλόγας χρησιμοποιούνται σε κατασκευαστικά υλικά, υφάσματα, χαλιά, καναπέδες, στρώματα, ηλεκτρικές συσκευές, τηλεοράσεις, ηλεκτρονικούς υπολογιστές, μεταφορικά μέσα, κ.ά. Το γεγονός όμως ότι δε συνδέονται χημικά με το υλικό στο οποίο κάθε φορά προστίθενται, κάνει δυνατή την απομάκρυνσή τους από το εκάστοτε υλικό καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του, ειδικά εάν αυτό εκτείθεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Συνεπώς, η διαρκής έκθεση του περιβάλλοντος σε αυτές τις ενώσεις, σε συνδυασμό με την υψηλή τους ανθεκτικότητα και ικανότητα να βιοσυσσωρεύονται, μπορεί να καθορίσει την παρουσία τους στο περιβάλλον και τους διάφορους ιστούς για πολλά χρόνια. Πράγματι, παρόλο που η παραγωγή και η χρήση τους απαγορεύτηκε το 2004 σε πολλές χώρες του αναπτυγμένου κόσμου, οι ποσότητες που αναμένεται να απελευθερωθούν στο ήδη βεβαρυμμένο περιβάλλον από τα προϊόντα που ήδη έχουν κυκλοφορήσει στην αγορά είναι πολύ υψηλές, και μάλιστα θα υφίστανται για πολλά χρόνια. Παρόλο που έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες τα τελευταία 30 χρόνια για τον προσδιορισμό αυτών των ενώσεων σε αρκετές περιβαλλοντικές μήτρες (αέρια σωματίδια, ιζήματα, λυματολάσπη), σε θηλαστικά, σε ψάρια, αλλά και στο ανθρώπινο σώμα (αίμα, μητρικό γάλα, λιπώδης ιστός), το ενδιαφέρον για τον προσδιορισμό τους σε ούρα και ειδικά σε ανθρώπινα ούρα είναι ανύπαρκτο, πιθανώς εξαιτίας της υψηλής λιποφιλίας αυτών των ενώσεων. Σκοπός λοιπόν της παρούσας εργασίας, ήταν αρχικά η ανάπτυξη μιας κατάλληλης μεθόδου για τον προσδιορισμό των μελών αυτής της κατηγορίας ενώσεων στα ανθρώπινα ούρα, στην περίπτωση που απεκκρίνονται στην αρχική τους μορφή, δηλαδή μη-μεταβολισμένα. Επειδή όμως, τα επίπεδα αυτών των ενώσεων στα ούρα ίσως φτάσουν πολύ χαμηλές τιμές συγκεντρώσεων (έως τα χαμηλά pgr/ml ούρων), η λήψη αρκετής ποσότητας δείγματος και η εφαρμογή της υγρής-υγρής εκχύλισης, κρίθηκαν απαραίτητες. Βέβαια, η εύρεση της καταλληλότερης μεθόδου για τη συγκεκριμένη ανάλυση, βασίστηκε στην αποδοτικότερη, βάσει ποιοτικών χαρακτηριστικών, μέθοδο για την αποδιάταξη των πρωτεϊνών που συγκρατούν αυτές τις φαινολικές ενώσεις. Η μέθοδος αυτή περιελάμβανε την προσθήκη μεθανόλης σε 10 ml ούρων, ανακτήσεις στην περιοχή του 83-96% και όρια ανίχνευσης στην περιοχή των 0,190-1,651 pgr/ml ούρων για τα μέλη που υπήρχαν στο πρότυπο ανάκτησης που χρησιμοποιήθηκε. Από εκεί και έπειτα, η μεθόδος που αναπτύχθηκε, εκτός από την υγρή-υγρή εκχύλιση, περιελάμβανε και την αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με τη φασματομετρία μάζας, για το διαχωρισμό και την ανίχνευση αυτών των ενώσεων αντίστοιχα. Μάλιστα, στο φασματογράφο μάζας κρίθηκε σκόπιμη η εφαρμογή του αρνητικού χημικού ιοντισμού, τεχνική η οποία παρόλο που είναι λιγότερο «σκληρή» από τον ηλεκτρονικό ιοντισμό, έχει αποδειχθεί ότι παρέχει μεγαλύτερη ευαισθησία στη συγκεκριμένη ανάλυση, καθώς οι ανάλυτες που μελετάμε (PBDEs) περιέχουν τα πολύ ηλεκτραρνητικά άτομα βρωμίου. Τελικά, η εφαρμογή της επιλεγμένης μεθόδου σε πιθανώς εκτεθειμένα ανθρώπινα δείγματα ούρων, από άτομα διαφόρων ηλικιών και επαγγελμάτων και από δότες που άνηκαν και στα δύο φύλα, έδειξε ότι οι ανιχνεύσιμες ποσότητες μη-μεταβολισμένων PBDEs στα δείγματα αυτά, και συγκεκριμένα οι ποσότητες των μελών BDE-47 και BDE-99 που ανιχνεύτηκαν, βρίσκονται στα επίπεδα των τυφλών δειγμάτων της συγκεκριμένης μεθόδου. Συγκεκριμένα, η μέση τιμή της ποσότητας του μέλους BDE-47 στα πραγματικά δείγματα βρέθηκε ίση με 9,4±3,1 pgr, ενώ η αντιστοιχή τιμή του στα τυφλά δείγματα ήταν ίση με 9,0±3,6 pgr σε 10 ml ούρων. Αντίστοιχα, η μέση τιμή της ποσότητας του μέλους BDE-99 στα πραγματικά δείγματα βρέθηκε ίση με 2,3±0,7 pgr, ενώ η αντιστοιχή τιμή του στα τυφλά δείγματα ήταν ίση με 4,6±2,5 pgr. (EL)
The polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) belong to the category of brominated flame retardants (BFRs). Their use has been increased through the last 30 years owing to the huge production of polymers and resins which must be flame-retarded, so that the total products in which these synthetic materials are used are as less flammable as possible. The specific flame retardants are used in buldings materials, textiles, carpets, sofas, mattresses, electrical appliances, televisions, computers, means of transportation, etc. However, the retardants of this class are not chemically-combined to the materials. As a result, they can leach out of them over their entrire life, especially when they are exposed to high temperatures. Consequently, the continuous exposure of the environment in combination with their high persistence potential and the ability to accumulate, could determine their presence in the environment as well as in tissues for many years. Indeed, although their production and use were banned in 2004 in many countries of developed world, the amounts which are predicted to be released from the products that have been promoted in markets by now are huge, and they will be present for many years to come. Although a large variety of studies has been published through the last 30 years for the determination of these retardants in different environmental matrices (such as airborne particles, sediments and sewage sludge), in mammals, in fishes, even in human body (blood, maternal milk, adipose tissue), the interest for their determination in urine and especially in human’ s urine is inexistent, probably due to their high lipophilic potential. For that reason, the basic aim of the present study was the finding of a suitable method for the determination of these compounds in human’ s urine, in the case that they are excreted from the body in their initial form, namely as non-metabolized compounds. Basicly, the necessity of a large volume uptake of the samples and the application of the liquid-liquid extraction, were inevitable, because of the very low concentration levels expected in human’s urine (maybe below the low pgr/ml of urine). However, the choice of the most suitable method for the specific analysis, was based on the most effective (according to quality parameters) method for the denaturation of the proteins hold these phenolic compounds. The method selected, included the addition of methanol in 10 ml urine, recoveries in the region of 83-96% and detection limits in the region of 0,190-1,651 pgr/ml urine for the congeners composed the recovery standard used. Besides, the method developed, included the gas chromatography in combination with mass spectrometry, for the separation and the detection of these compounds, respectively. Moreover, the application of negative chemical ionization to the mass spectrometer was intentional, because our analytes (PBDEs) contain the very electronegative atoms of bromine. This technique has proved to provide better sensitivity to the specific analysis, although it is less «tough» from electron ionization. Finally, the application of the selected method in human’s urine samples potentially exposed to these compounds, from people of defferent sex, age and occupation, proved that the detected amounts of non-metabolized PBDEs in these samples, and especially the amounts of the congeners BDE-47 and BDE-99, are similar to their levels in blank samples of the specific method. Specifically, the mean value of the amount of the the congener BDE-47 in the real samples was 9,4±3,1 pgr, while the same value in the blank samples was 9,0±3,6 pgr in 10 ml urine. Respectively, the mean value of the amount of the the congener BDE-99 in the real samples was 2,3±0,7 pgr, while the same value in the blank samples was 4,6±2,5 pgr. (EN)

text

Denaturation of proteins
υγρή-υγρή εκχύλιση
liquid-liquid extaction
αποδιάταξη πρωτεϊνών
Βρωμιωμένοι διφαιλινικοί αιθέρες (PBDEs)

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2011-12-09




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)