Determinacin De Hierro, Cobalto, Nquel, Manganeso, Zinc, Cobre, Cadmio Y Plomo En Cabello Humano Por Espectrometra De Emisin Atmica Por Plasma Acoplado InductivamenteK. Sreenivasa Rao, T. Balaji, T. Prasada Rao, Y. Babu, G.R.K. NaiduResumenUn mtodo fue estandarizado para la disolucin de muestras de cabello y el anlisis se llev a cabo por espectrometra de emisin atmica por plasma acoplado inductivamente (por sus siglas en ingls: ICP-AES). Las muestras de cabello fueron llevadas a solucin usando una mezcla de cido y perxido de hidrogeno. Varios parmetros que influenciaron la preparacin de la muestra, es decir temperatura, tiempo de digestin y porcin de mezcla de cido fueron estudiadas y estandarizadas. El mtodo ptimo ha sido empleado para digerir materiales de referencia estndar y muestras de cabello de residentes de India, recolectados de grupos de diferente edad y sexo, y analizado por FE, Co, Ni, Mn, Zn, Cu, Cd y Pb. Los valores estn de acuerdo para la mayora de los metales con los datos reportados para muestras de cabello humano residentes de India. El NIES CRM Para Cabello Humano No. 5 y el IAEA Referencia de Cabello HH-1 materiales certificados de referencia fueron usados con el fin de verificar la exactitud del mtodo y los resultados concordaron excelentemente con los valores certificados.1. IntroduccinEl inters de cabello humano como muestra clnica ha incrementado en aos recientes debido a que ofrece ciertas ventajas sobre otras especies clnicas como muestras de sangre y orina. El cabello ofrece una buena manera de discernir variaciones de largo plazo en la concentracin de trazas de elementos proporcionando una mejor evaluacin de las concentraciones normales de trazas de elementos. Las ventajas del anlisis de cabello sobre las muestras de sangre y orina para la determinacin de metales son: 1. Las concentraciones de la mayora de las trazas de elementos son mayores en el cabello que en otros materiales humanos.2. Las muestras pueden ser colectadas ms rpida y fcilmente que las muestras de sangre, orina o casi otro tejido y tambin no son necesarias condiciones de almacenaje especiales.3. A diferencia de la sangre, el cabello es inerte y qumicamente homognea.4. Las concentraciones del suero y la orina proporcionan un ndice preciso durante un periodo de tiempo relativamente corto, mientras que las concentraciones en el cabello proporcionan un ndice retrospectivo de los suministros de trazas de elementos.La disolucin de la muestra de cabello es necesaria con el fin de determinar las trazas de elementos. Una serie de procedimientos de incineracin en seco y en humano estn disponibles. Friel y Ngyuen evaluaron estas tcnicas y han recomendado incinerar en seco las muestras de cabello para determinacin de Cu, Mn y Zn e incineracin en hmedo con HNO3 para ensayos de Fe. Varios procedimientos para disolver la muestra de cabello incluyen HCl, HNO3, o mezclas binarias de HCl y HNO3 con HClO4. Se ha estandarizado un procedimiento de disolucin usando HNO3 y H2O2 para la determinacin de Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Cu, Cd y Pb usando Espectrometra De Emisin Atmica Por Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES) con el fin de superar las deficiencias como el efecto corrosivo. ICP-AES fue usado para determinar el nivel normal de trazas de elementos en muestras de cabello humano de residentes de India, debido a su sensibilidad y selectividad. Este documento reporta los detalles del desarrollo de un procedimiento de disolucin estndar para muestras de cabello y la determinacin de Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd, y Pb en unas pocas muestras de cabello seleccionados sobre la base de la edad y el sexo del donante.2. Parte experimental2.1 InstrumentacinLas mediciones se hicieron en JOBIN-YVON PANORAMA ICP-AES instrumento con configuracin de visualizacin axial. Los detalles de las condiciones de operacin se resumen en la tabla 1.Tabla 1ICP-AES: Condiciones de Operacin y Seleccin de Lneas de Emisin

Parmetros

Poder de Radiofrecuencia (KW)1.0

Presin de Nebulizador (bar)3.0

Flujo de Gas de Plasma (1min-1)16

Flujo de Gas Auxiliar (1 min-1)1.7

Tasa de Absorcin de la Muestra (1 min-1)0.8

Tiempo de Estabilizacin (s)15

Tiempo de Lectura (s)1

Lneas de Emisin (nm)Fe Co Ni Mn CuZnCdPd259.940237.862232.003257.610324.754213.856228.802220.353

2.2 ReactivosSoluciones E-Merck supra puras de HNO3, H2O2, H2SO4 y HCl fueron usadas en la preparacin de disolucin de cabello. Las soluciones estndar de varios elementos y las soluciones de muestras de cabello fueron preparadas usando agua Millipore mili-Q. Todos los reactivos usados en el presente estudio son grado R analtico. Los materiales de cabello de referencias fueron suministrados por el Instituto Nacional de Estudios Ambientales (por sus siglas en ingls: NIES, de Japn). CRM No. 5 y el cabello de referencia HH-1 de la Agencia Internacional de Energa Atmica (por sus siglas en ingls: IAEA, de Viena) fue usada para validacin. Para anlisis cuantitativos, una solucin multi-elemental estndar de Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd y Pb en HNO3 0.1 M fue preparado de soluciones comerciales 1 g 1-1 y almacenadas en botellas de polietileno.3. Resultados y discusinEstudios preliminares mostraron que mezclas de HNO3-H2O2 son mejores que soluciones de HNO3 o H2O2 o HNO3-H2SO4 en trminos de disolucin completa en un corto tiempo. Varios parmetros fueron optimizados para la mineralizacin de la muestra de cabello incluyendo temperatura, tiempo de disolucin y composicin de la mezcla de HNO3-H2O2.3.1 Efecto de la temperaturaLa temperatura fue mantenida a 80, 120, 160 ,200 y 240C durante la digestin de 1g de muestra de cabello con 12 ml de HNO3-H2O2 2:1. A partir de los resultados obtenidos es claro que la mineralizacin es completa dentro de 120-200C. Por lo tanto, fue mantenida una temperatura de 150C para los estudios subsecuentes.3.2 Efecto del tiempo de digestinEl tiempo de digestin fue variado de los 15 a los 60 minutos, en intervalos de 15 minutos, durante la mineralizacin de 1g de muestra de cabello calentada a 150C con 12 ml de HNO3-H2O2 2:1. Los resultados obtenidos indican que un mnimo de 30 minutos de digestin es suficiente para completar la mineralizacin.3.3 Efecto de la mezcla de acidoLa composicin de la mezcla de cido (HNO3/H2O2) fue variada durante la mineralizacin de 1 g de muestra de cabello calentando a 150C por 30 minutos. Los mejores resultados fueron obtenidos con la mezcla en porcin 2:1 de HNO3/H2O2. Incrementar la cantidad de H2O2 de 2:1 a 1:1 no influenciaba la mineralizacin de la muestra de cabello.3.4 Anlisis de materiales de referencia estndarLos materiales de referencia estndar (NIES CRM-Cabello Humano No. 5 y Referencia de Cabello HH-1 de la IAEA) fueron llevadas a solucin siguiendo el procedimiento de disolucin desarrollado y analizado. Los resultados mostraron tener una buena concordancia con los valores certificados (tabla 2).Tabla 2Concentraciones de Elementos en Materiales de Referencia Estndar a

Elemento NIES CRM Cabello Humano No. 5Cabello de Referencia HH-1 de la IAEA

Encontrado bCertificado Encontrado bCertificado

FeCoNiMnZnCuCdPb242140.0950.011.730.1014.30.601571016.200.700.230.025.00.322590.10.011.80.114.820.31691016.31.20.200.036.00.32235.80.032.51.30.750.0818510110.80.220.086.02436.00.42.31.10.850.11174910.20.90.260.06-

a Concentracin en gg-1.b Promedio de las 3 determinaciones.

3.5 Anlisis de muestras de cabello humano de unos cuantos residentes de IndiaLos procedimientos de protocolo de muestreo y lavado de la se llevaron a cabo como los describen Airey-Ryabukhin y Assarian y Oberleas, respectivamente. Otros factores que influenciaron la traza de elementos de las muestras de cabello son:1. La distancia de la muestra desde el cuero cabelludo.2. El habitad geogrfico del donante.3. Sus suplementos dietticos y medicamentos.Sin embargo, los factores 1 y 4 fueron eliminados por el cuidadoso procedimiento de muestreo en el presente estudio. Las muestras de cabello fueron tomadas cubriendo diferentes edades, sexo y localizacin geogrfica dentro de India y lavado. Las muestras fueron llevadas a solucin por calentamiento a 150C en una placa elctrica por 30 minutos despus de aadir 12 ml de HNO3-H2O2 2:1 a 1 g de muestra de cabello y analizada por ICP- AES. Los resultados obtenidos para Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd y Pb se dan en la Tabla 3 junto con la desviacin estndar (2) por triplicado de cada medicin aunque el nmero de muestras analizadas es solo 20, las siguientes conclusiones de pueden extraer de los datos recopilados en la tabla 3. El contenido de Nquel, Cadmio y Plomo en las muestras de cabello de los residentes de india no cambian mucho con los varios subgrupos de la poblacin basados en edad y gnero. Observaciones similares fueron reportadas por Reeves y otros en el caso de contenido de plomo para grupos por edad de 1-21, 22-42 y 43-87 aos. Por el otro lado, contenido de Hierro, Manganeso, Zinc y Cobre en las muestras de cabello de residentes de India aumentan con la edad mientras que el contenido de Cobalto disminuye con la edad. Takeuchi, entre otros, reportaron un incremento similar en el contenido de Calcio, Magnesio, Cobre y Zinc mientras avanza la edad. Imahori entre otros, tambin encontraron un incremento en el contenido de Mercurio con la edad. Como se ve en la Tabla 3, hay una pequea influencia del gnero en el contenido de trazas de elementos en las muestras de cabello de los residentes de India. Cinco casos de contenido anormal de Pb en las muestras no. 3, 9, 11-13 y 20 fueron detectadas, lo cual puede ser debido a la localizacin geogrfica dentro de India, puesto que las muestras de cabello se tomaron de residentes de distintas ciudades. Estas diferencias pudieron atribuir a la diferencia en el nivel de contaminacin debido a Plomo de locacin a locacin.

Tabla 3Concentraciones de Elementos en Muestras de Cabello (gg-1+2)*(n=3)

Muestra Muestra (edad)FeCoNiMnZnCuCdPb

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.B (9)B (14)B (17)F (20)F (26)F (30)F (30)F (40)M (20)M (25)M (29)M (30)M (33)M (36)M (40)M (42)M (44)M (45)M (50)M (60)5.80.129.900.148.400.445.400.750.600.145.500.552.200.726.470.145.600.537.970.243.000.148.701.043.100.638.900.250.210.150.100.658.100.228.600.169.340.1150.500.60.400.010.180.010.700.030.250.010.260.020.380.020.130.010.80.020.250.010.140.010.220.010.400.010.370.010.120.010.120.010.300.010.220.010.240.020.250.010.370.021.230.041.250.031.610.050.720.041.480.021.250.051.000.051.370.030.870.051.600.040.990.051.230.061.360.040.990.020.860.030.980.041.230.040.740.031.120.020.700.040.620.051.350.031.860.024.150.066.150.055.900.066.260.071.120.032.740.051.970.046.040.012.340.052.600.031.250.034.570.055.090.066.640.042.400.065.600.066.500.08101.301.045.441.2114.801.086.701.654.801.175.500.898.200.9113.101.192.601.598.401.195.300.385.001.5113.001.773.301.083.901.089.300.8123.501.169.060.9110.701.0101.801.24.900.17.860.0812.300.28.800.18.240.069.600.110.300.18.900.110.100.219.420.128.000.10.000.310.300.18.600.0815.810.119.500.114.650.0910.040.0622.540.1211.200.10.220.010.250.020.360.020.120.010.230.030.240.010.370.010.250.010.370.010.240.010.490.020.310.020.500.020.370.020.230.010.250.010.610.030.250.020.500.040.230.010.860.080.080.033.970.182.300.080.810.042.690.144.10.220.750.063.020.150.750.062.980.112.120.133.060.120.80.030.760.063.720.160.970.050.810.050.90.062.940.14

B= chico; F= mujer; M= hombre.

Los datos analticos obtenidos en la presente investigacin de Fe, Co, Mn, Zn y Cu en muestras de cabello de residentes de India, coincide con los valores anteriormente citados en la literatura para residentes de la India por Qureshi y otros. Adems, el contenido de Hierro (25-50 gg-1) determinado para la poblacin de la India por el presente mtodo coincide bien con los valores reportados para los residentes de la India por Takagi, entre otros, y Qureshi entre otros. Bhat, entre otros, y Ramakrishna entre otros, reportaron 102 y 177 gg-1 de Fe. Sin embargo, el Hierro contenido en la poblacin de Japn, Reino Unido, Canad y Estados Unidos es mucho ms bajo en 15, 17.7, 13.6 y 18.8 gg-1, respectivamente. Similarmente el contenido de Zinc (100 gg-1) obtenidas para la poblacin de India en la presente investigacin concuerda con los valores de Bhat, entre otros, y es menor que los reportados por Takagi, entre otros (211 gg-1) y Ramakrishna, entre otros (234 gg-1). Sin embargo, el contenido de Zn, obtenido en el procedimiento presente concuerda con el contenido de Zinc de poblaciones de Japn y Canad reportado por Takagi, entre otros, y Rauf y Jervis. Ward, entre otros, y Takagi, entre otros, tienen reportado 196 y 180 gg-1 de Zn en residentes de Reino Unido y de Estados Unidos, que se encuentra en el mismo rango que los niveles reportados por Takagi, entre otros, y Ramakrishna, entre otros, para residentes de la India. El contenido de Pb (2-3 gg-1) obtenido en el presente mtodo es similar a los valores analticos reportados por Chlopicka, entre otros, y Bermejo-Barrera entre otros.Los lmites de deteccin calculados sobre la base de 3 veces la desviacin estndar del blanco son 2 gg-1 para Fe, Co, Ni, Cu, y Cd, 1 gg-1 para Mn y 2.5 gg-1 para Pb y Zn respectivamente.

4. Conclusin Se ha estandarizado un procedimiento de digestin con cido ntrico y perxido de hidrogeno, que ofrece un mtodo eficiente para la digestin de muestras de cabello. La validacin del procedimiento fue confirmada por las excelentes recuperaciones obtenidas para los elementos Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cd, y Pb para los materiales de referencia estndar (NIES CRM Cabello Humano No. 5 y Cabello de Referencia HH-1 de la IAEA).Los resultados obtenidos por el mtodo presento para Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Cu, Cd, y Pd en muestras de cabello humano se encuentran en el mismo rango que reportan, Qureshi, Takagi, Bhat, Ramakrishna, Ward, Rauf y Jervis, Chlopicka, Bermejo-Barrera, entre muchos otros. Adems, el mtodo desarrollado es preciso como se ve a partir de los valores analticos obtenidos de analizar materiales de referencia certificados.