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JORNADA DE ESPECIACIÓN

Retos de la especiación química en el siglo XXI:

"Especiación química y ómicas"

Valladolid 17 julio 2019

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ESCP1

COMBINED SPECIATION TECHNIQUES PROOF CHANGES IN THE METALLOME AND

METABOLOME AS A CAUSE FOR TRANSITION-METAL RELATED NEURODEGENERATION

Bernhard Michalke

Helmholtz Zentrum München – German Research Center for Environmental Health GmbH Research Unit Analytical BioGeoChemistry

Ingolstädter Landstr. 1 86764 Neuherberg, Germany

email: bernhard.michalke@helmholtz-muenchen.de Introduction The etiology of neurodegenerative disorders such as Mn-dependent Parkinsonian like disease or idiopathic Parkinson´s disease (PD) are incomplete understood, but occupational and environmental exposure to redox-active-metals (Manganese (Mn), Iron (Fe), Copper (Cu), Zinc (Zn)), and to some of their specific binding forms (metal-species) influence the risk of disease progression. Methods: In case-control-studies we investigated Mn-, Fe-, Cu- and Zn-speciation in cerebrospinal fluid (CSF) from PD patients and controls by SEC-ICP-MS and CE-ICP-MS. In parallel, we performed non-targeted metabolomics studies using FT-ICR-MS for elucidation affected molecular pathways. For underlining our findings from diseased humans we performed animal and cell culture experiments with respective metal exposure and analyzed metal speciation and performed non-targeted metabolomics studies. Statistics: Multivariate statistical analyses were used for differentiation. Among others Sparse Partial Least Squares-Discriminant Analysis (sPLS-DA) and Orthogonal Projections to Latent Structures-Discriminant Analysis (OPLS-DA) model yielded in good group separation. Results: For manganese we found Mn-citrate to be the important Mn-species, being accumulated beyond blood-cerebrospinal barrier of humans. In brains of exposed rats, we observed Mn-dependent shift of iron-redox (Fe(II)/(III)) balance and molecular markers of increased oxidative stress, lipid peroxidation and changes in manifold metabolic pathways. In neuroblastoma cells, Mn resulted in shift of iron-redox balance and decreased levels of APP and H-Ferritin, both known as neuroprotective iron homeostatic agents. In human idiopathic PD-CSF-samples, we monitored significantly increased ratios of redox-active metals such as Zn, Fe or Mn as numerator vs. Cu – amino acid fraction as denominator. Overall 20 ratios with Cu-LMW (amino-acid) compounds as denominator showed significant increase in PD. Metabolomics analysis revealed 68 metabolites decreased and 152 metabolites increased in PD samples. Fifteen metabolites in CSF were highly significant shifted in PD, allowing clear and significant differentiation of PD patients from age-matched controls. Predominantly compounds from lipid metabolism (e.g. decanoic acid, 10-hydroxydecanoic-acid, arachidonic-acid, dihomo-γ-linolenic-acid) were affected in PD. Redox metabolism with Cu-amino-acids as key-player and lipid peroxidation appeared as major causes inducing oxidative stress in PD patients. Conclusion: Redox-active metal species and misbalanced metal ratios play an important role in neurodegeneration etiology. Manganese shifted iron redox balance and induced oxidative stress and lipid peroxidation. In CSF of idiopathic Parkinsonian patients Cu-amino-acid-fraction appeared to be crucial. We also found a set of metabolites changed in CSF of Parkinson´s patients when using non-targeted metabolomics technique FT-ICR-MS. Molecules of the glutathione and lipid metabolism were mainly affected.

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EsCP2

ABORDANDO LA COMPLEJIDAD DE LA INTERACCIÓN DE METALES Y NANOPARTÍCULAS METÁLICAS CON SISTEMAS VIVOS MEDIANTE TÉCNICAS-ÓMICAS

José L. Luque García

Departamento de Química Analítica,

Universidad Complutense de Madrid, jlluque@ucm.es

La contaminación de los ecosistemas y la exposición a metales tóxicos es una de las principales preocupaciones en todo el mundo. Algunos de estos metales se encuentran ubicuamente en el medio ambiente debido a su liberación en cantidades sustanciales como consecuencia de actividades geológicas y/o impactos antropogénicos. A pesar de que algunos de estos metales son micronutrientes esenciales a bajas concentraciones, pueden causar una amplia gama de efectos nocivos en exceso. Además, en los últimos años, las nanopartículas (NPs) han recibido una gran atención por su uso y aplicabilidad en muchos nuevos productos. Una estimación reciente sugiere que actualmente hay en el mercado más de 1.000 productos de consumo que contienen NPs, muchas de las cuales son NPs metálicas, por lo que cada vez los niveles de exposición a estas NPs son más elevados. La mayoría de los estudios realizados hasta ahora para evaluar la toxicidad de metales y NPs metálicas se han centrado en el desarrollo de métodos analíticos para la determinación de especies tóxicas en diferentes muestras, como suelos contaminados, aguas y tejidos vegetales y animales, utilizando principalmente técnicas de análisis elemental como la espectroscopia atómica de absorción y emisión; siendo hoy en día la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) la técnica analítica más ampliamente usada para el análisis simultáneo y multielemental, así como con fines de especiación. Sin embargo, poco se ha hecho para comprender los mecanismos moleculares que subyacen a la toxicidad de los metales y la forma en que interactúan con sistemas vivos. El conocer estos mecanismos de interacción es importante no sólo desde el punto de vista toxicológico, sino también desde el punto de vista biomédico. Las propiedades citotóxicas de metales y NPs metálicas se emplean en la actualidad, de forma controlada, para el tratamiento de determinadas enfermedades. Tal es el caso, por ejemplo, de compuestos de Pt que se usan en clínica como terapia antitumoral; o de las NPs de Ag, usadas como agente bactericida. En esta conferencia se discutirá el papel de las tres grandes técnicas ómicas: genómica, proteómica y metabolómica, como complemento a otras técnicas analíticas para el estudio de la interacción de metales y NPs metálicas con sistemas vivos a nivel molecular [1]. Se pondrá de manifiesto la utilidad de estas técnicas para descifrar los mecanismos biomoleculares responsables de los efectos tóxicos observados [2], y las posibilidades para regularlos con fines terapéuticos [3]. Se prestará especial atención a las particularidades de los tres grupos de biomoléculas, y a cómo dichas diferencias condicionan la estrategia analítica a emplear, especialmente desde el punto de vista instrumental. Finalmente, se presentarán ejemplos seleccionados con objeto de demostrar la necesidad de estas técnicas para obtener una visión completa y global sobre la toxicidad y el potencial biomédico asociado a las especies metálicas. Referencias: [1] J.L. Luque-Garcia, P. Cabezas-Sanchez, C. Camara (2011) Treds Anal. Chem. 30, 703. [2] M.N. Fernandez, R. Muñoz-Olivas, J.L. Luque-Garcia (2019) Nanotoxicology, doi:10.1080/17435390.2019.1579374. [3] S. Montalvo-Quiros, G. Aragoneses-Cazorla, L. Garcia-Alcalde, M. Vallet-Regí, B. González, J.L. Luque-Garcia (2019) Nanoscale 11, 4531

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EsCP3

INNOVATION IN SPECIATION AND NANOMATERIAL ANALYSIS USING ICP-MS

Helmut Ernstberger

PerkinElmer Italia, Viale dell’Innovazione 3, 20126 Milano (MI), helmut.ernstberger@perkinelmer.com

Speciation is widely employed in water, food, environmental and clinical analysis for research and increasingly also to satisfy regulatory requirements put in place to protect human health. The expanding fields of speciation analysis require separation and detection systems that allow measurement without altering the species distribution or introducing contamination from one of the instrument components, whilst allowing maximum flexibility to adapt to the requirements of the particular analysis needs. This year, PerkinElmer launched the NexSAR HPLC Speciation Analysis Ready system, featuring a metal free fluid path. The system features are briefly discussed in terms of their relevance to speciation analysis, and the performance achieved for arsenic speciation of apple juice [1] as an

application example is presented. With the increasing capabilities of ICP-MS for nanoparticulate analysis the characterization of nanomaterials and the study of their fate after application in various food or consumer products is continuing to gain momentum. ISO norm 19590 has been released in response to the demand associated with the more widespread use of single particle ICP-MS.

Pictured: NexION 2000 with NexSAR HPLC system Innovations in instrument hardware and software in SP-ICP-MS are primarily driven by the need for data accuracy, measurement of lower particle sizes, and expanding the range of elements under study. Five key innovation areas will be discussed within this context: plasma generation, data acquisition speeds [2], the role of instrument sensitivity and background, interference removal capabilities, and signal integrations and processing. Performance achieved on the NexION 2000 ICP-MS will be presented for various elements.

Fig.: Application of Axial Field Technology for interference removal at the analysis of Fe

nanoparticles. References: [1] E. M. Kroukamp, “Characterization of Arsenic Species in Apple Juice using a NexSAR HPLC-ICP-MS Speciation

Analysis Ready Solution,” PerkinElmer Appl. Note, 2019. [2] A. Hineman and C. Stephan, “Effect of dwell time on single particle inductively coupled plasma mass spectrometry

data acquisition quality,” J. Anal. At. Spectrom., vol. 29, no. 7, pp. 1252–1257, 2014.

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ESP-O01

ESPECIACIÓN DE ADITIVOS ALIMENTARIOS METÁLICOS EN PROCESOS DIGESTIVOS IN

VITRO: DETECCIÓN DE NANOPARTÍCULAS Y FORMAS DISUELTAS

Celia Trujillo1, Ana C. Gimenez-Ingalaturre

1, Josefina Perez-Arantegui

1, Juan R. Castillo

1,

Francisco Laborda1

1Grupo de Espectroscopía analítica y Sensores (GEAS). Instituto de Inv. en Ciencias Ambientales

de Aragón (IUCA). Universidad de Zaragoza, Pedro Cerbuna 12,50009, Zaragoza, España. e-mail: ctrujillo@unizar.es

El uso y la aparición de nanopartículas en productos alimenticios está generando serias preocupaciones acerca de sus riesgos potenciales. A este respecto, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) ha publicado recientemente una guía sobre los aspectos de la salud humana y animal en la evaluación de riesgos de las aplicaciones de la nanociencia y la nanotecnología en la cadena alimentaria [1]. Una de las principales conclusiones de la guía es la falta de métodos estandarizados para la caracterización analítica y la evaluación de riesgos.

La lista actual de aditivos alimentarios aprobados por la EFSA incluye tres metales:

aluminio (E173), oro (E175) y plata (E174). Los tres están autorizados para ser utilizados en el revestimiento externo de los productos de confitería, aunque la información disponible sobre estos aditivos es aún insuficiente para evaluar su seguridad alimentaria.

En este trabajo se ha estudiado la liberación de plata y aluminio a partir de los aditivos E173 y E174 presentes en alimentos, así como las transformaciones que sufren ambos metales, tanto en el proceso de liberación en medios acuosos como a lo largo del proceso digestivo. Para ello se ha hecho uso de técnicas de ultrafiltración en combinación con ICP-MS, al igual que de métodos directos basados en la detección de partículas individuales mediante ICP-MS (SP-ICP-MS), además de microscopía electrónica. Mediante los dos primeros tipos de métodos se ha conseguido diferenciar la presencia de especies disueltas de plata (I) y de formas nanoparticuladas de plata, confirmándose la presencia de estas últimas mediante microscopía. Los alimentos que contenían los aditivos citados se sometieron a lixiviación en agua, así como a digestión gastrointestinal in vitro, analizándose los lixiviados y las etapas oral, gástrica e intestinal para determinar la fracción de elemento total liberado, además de las distintas formas físico-químicas en que lo hacía. Aunque una proporción importante de los metales se liberó en forma de especies oxidadas, Ag(I) y Al(III), mediante SP-ICPMS se detectó la presencia de formas nanoparticuladas de plata y aluminio, tanto en lixiviados acuosos como en las distintas etapas del proceso digestivo.

Los resultados de este trabajo ponen de manifiesto la presencia de formas nanoparticuladas de los aditivos alimentarios E173 y E174 al final del proceso digestivo, lo cual justifica su subsiguiente evaluación toxicológica para evaluar sus riesgos en la salud humana.

Referencias: [1] Hardy, A. et al. EFSA, Guidance on risk assessment of the application of nanoscience and nanotechnologies in the food and feed chain: Part 1, human and animal health. (2018), J.16,1-111.

Agradecimientos: Este trabajo ha sido 65% cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (ERDF) a través del programa Interreg V-A España-Francia-Andorra (POCTEFA 2014-2020). Proyecto OUTBIOTICS EFA183/16.

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ESP-O02

ESPECIACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA EN AGUA MEDIANTE EXTRACCIÓN EN PUNTO DE NUBE Y ETAAS

J.J. López-Mayán, B. Cerneira-Temperán, E. Peña-Vázquez, M.C. Barciela-Alonso,

M.R. Domínguez-González, P. Bermejo-Barrera

Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología. Facultad de Química, Universidad de Santiago de Compostela. Avenida das Ciencias s/n, 15782, Santiago de Compostela,

E-mail: juanjose.lopez.mayan@rai.usc.es Las nanopartículas de plata son ampliamente empleadas en la industria debido a sus propiedades bactericidas y fungicidas. El uso masivo de las nanopartículas está generando un problema de contaminación a escala mundial, siendo tóxicas para los organismos vivos. El objetivo de este estudio es el desarrollo de un método analítico para la preconcentración y separación de nanopartículas de Ag en muestras de agua, empleando la técnica de extracción en punto de nube (CPE). La concentración de Ag en forma de nanopartículas en los extractos se determina mediante Espectroscopía de Absorción Atómica con Atomización Electrotérmica (ETAAS). El tamaño de las nanopartículas se analiza mediante el modo Single-Particle de la técnica Plasma de Acoplamiento Inductivo con detector de Espectrometría de Masas (sp-ICP-MS) El objetivo del estudio fue la selección de las condiciones experimentales en CPE que permitan la separación selectiva de las nanopartículas de plata en una muestra que contenga también plata en forma iónica. La selección de las condiciones óptimas para realizar el proceso de extracción se realizó mediante un diseño de experimentos siendo las variables estudiadas, pH, concentración de Tritón X-114, agente complejante (AEDT, Na2S2O3), tiempo de calentamiento, y temperatura. Los mejores resultados fueron obtenidos utilizando AEDT como agente complejante, pH 7 (tampón ácido acético/acetato sódico), calentamiento a 60ºC durante 20 min, seguido de centrifugación a 7000 rpm durante 20 min a 4ºC. A continuación, se separan las dos fases, realizando la determinación de Ag iónica en la fase acuosa y nanopartículas de plata en la fase surfactante. Para la determinación de Ag en la fase surfactante mediante ETAAS, se realizó la calibración en un intervalo de concentraciones de 0-20 µg L

-1, preparada con nanopartículas de plata, sometidas al

proceso de extracción en punto de nube. Se evaluaron las características analíticas del método obteniendo límites de detección y cuantificación de 0,04 y 0,13 µg L

-1, presentando una buena

precisión (RSD% <10%) y porcentajes de recuperación 103 ± 4%. Finalmente, el método propuesto fue aplicado para la determinación de nanopartículas de plata en muestras de agua. Agradecimientos: Esta investigación está financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad, proyecto CTQ2015-68094-C2-2-R. Los autores pertenecen al Grupo de Referencia Competitivo ED431C2018/19 y la Agrupación Estratégica de Materiales (AEMAT) ED431C2018/19 financiados por la Consellería de Educación, Universidade e Formación Profesional (Xunta de Galicia). Estos programas están cofinanciados por los fondos FEDER (UE).

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ESP-O03

SELECTIVE SOLID PHASE EXTRACTION OF TRACE INORGANIC ARSENIC (III & V) USING AN ION IMPRINTED POLYMER (IIP)

B.K. Kolita Kamal Jinadasa, Elena Peña-Vázquez, Pilar Bermejo-Barrera

and Antonio Moreda- Piñeiro

Trace Element, Spectroscopy and Speciation Group (GETEE), Strategic Grouping in Materials

(AEMAT), Department of Analytical Chemistry, Nutrition and Bromatology, Faculty of Chemistry, Universidade de Santiago de Compostela, Avenida das Ciencias, s/n, 15782, Santiago de

Compostela jinadasa76@gmail.com

Arsenic is present in foods as a species of different toxicity. The European Food Safety Authority has established that more analytical data on inorganic arsenic (the most toxic species) is required, in particular in fish and seafood, and in products that provide a significant contribution to the dietary exposure (e.g. rice and wheat-based products) [1]. That is one of the reasons why is important to develop fast and reliable methods of arsenic speciation in foodstuffs.

A novel metal ion-imprinted polymer (IIP) was synthesized by ionic imprinted technique for selective Solid Phase Extraction (SPE) of trace inorganic arsenic [(As (III) and As (V)] in water/methanol extracts from fish samples. In the first step, sodium (meta) arsenite (NaAsO2) formed a coordination linkage with 1-vinyl imidazole as a functional monomer. Then, the complex was copolymerized with the divinylbenzene (DVB) crosslinker in the presence of 2,2’-azobisisobutyronitrile (AIBN) as initiator. Subsequently, the As template was completely removed by leaching the dried and powdered material particles with 2.0 M HNO3. The synthesized As (III) -based IIP and the NIP were characterized by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The obtained IIPs particles exhibited excellent selectivity for the target ions. The As-IIP was packed in cartridges that, after the optimization of the operation conditions, were used for As-III & V separation from fish matrixes with good extraction efficiency, distribution ratio, and selectivity coefficients. The prepared As-IIP showed to be promising for SPE combined with High-Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (HPLC-ICP-MS) for the determination of trace As III & V in fish samples, with low detection limits of 0.0632 and 0.0788 mg/kg (w/w), respectively.

References:

[1] European Food Safety Authority (EFSA) Scientific Report, Dietary exposure to inorganic arsenic in the European population, EFSA Journal 2014, 12(3):3597. Acknowledgments: The authors belong to the Galician Competitive Research Group ED431C2018/19. This research was partially supported by the Consellería de Educación, Program for the Development of Strategic Grouping in Materials - AEMAT at the University of Santiago de Compostela under Grant No. ED431E2018/08, Xunta de Galicia. These programs are co-funded by FEDER (UE).

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ESP-O04

GC-ICP-MS/MS INSTRUMENTAL SET-UP FOR TOTAL AND SPECIATION SULFUR ANALYSIS IN GASOLINES USING GENERIC STANDARDS

Javier García-Bellido, Laura Freije-Carrelo, Francisco Calderón-Celis, Mariella

Moldovan, and Jorge Ruiz Encinar

Department of Physical and Analytical Chemistry, University of Oviedo, Julián Clavería, 8, 33006, Oviedo, garciabjavier@uniovi.es

Crude oil consists of a complex matrix containing a large variety of organic molecules, including S- and N- containing compounds. In the particular case of sulfur, its content in crude oil can represent up to 8%. Sulfur compounds include thiols, sulfides, and aromatic sulfur heterocycles. their determination is important both for assessing the product quality of crude oil derivates but also for the characterization of future environmental emissions derived from their use. Considering the wide variety of S-containing compounds present in gasolines, generic quantification without specific standards would be desirable. To the best of our knowledge compound independent calibration (CIC) for S compounds in petroleum derivates has only been achieved so far by post-column isotope dilution and GC-ICP-MS.[1] However, this method requires the synthesis and the continuous addition of a 34S-labelled gaseous compound flow which hampers it use in routine analysis. In this communication, we describe the instrumental modifications [2] required in a commercial GC-ICP-MS/MS instrument, aiming to turn it into a compound-independent quantitative technique for both total and speciation sulfur analysis in gasolines using a simple and certified generic S-containing standard. Additionally, carbon-derived matrix effects were evaluated and were made negligible for both direct and fast total and speciation S analysis, making the use of relatively complex isotope dilution strategies not necessary anymore. Under optimized working conditions, detection limits as low as 0.3 pg S was obtained (absolute LOD), which is to the best of our knowledge more than one order of magnitude below the ones reported for other sulfur GC selective detectors. Total analysis was performed by flow injection analysis through a transfer line and external calibration, whereas speciation analysis was carried out by chromatographic separation and both, with internal standardization in order to correct differences in the injected volume (manual injection was used). The proposed method [3] was successfully applied to total and speciation sulfur analysis of a commercial gasoline sample and validated with a certified reference material ERM-EF213 (“sulfur free gasoline” with 9 ppm of total sulfur content). Robustness of the method was tested and confirmed after a successive 50 injections of the gasoline samples in 3 hours without any instrumental drift. References:

[1] J. Hellmann, K. G. Heumann, Anal. Chem. 80 (2008) 1952-1961. [2] L. Freije-Carrelo, M. Moldovan, J. I. Garcia Alonso, T. D. Thanh VO, J. Ruiz Encinar, Anal. Chem. 89 (2017) 5719-5724 [3] L. Freije- Carrelo, J. García-Bellido, F. Calderón-Celis, M. Moldovan, J. Ruiz Encinar, Anal. Chem. DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01199

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ESP-O05

A CRITICAL ASSESSMENT OF THE ICP-MS SPECIES-INDEPENDENT RESPONSE FOR PROTEINS AND NANOPARTICLES

Laura Cid-Barrio, Francisco Calderón-Celis, José Manuel Costa-Fernández, Jorge

Ruiz Encinar

1 Department of Physical and Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Oviedo, Av/

Julián Clavería 8, 33006 Oviedo, Spain Email: cidlaura@uniovi.es Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has become the reference technique for elemental analysis. Moreover, in recent years, there is a rising awareness of the potential ICP-MS capabilities in the field of proteomics and nanotechnology.[1,2] One of the most powerful features of this technique is its quantitative character, which may result in species-independent signals and thus quantification without the need for specific standards.[3] However, different studies have put in doubt the species-independent signal provided by this technique using conventional nebulizers, for the quantitative analysis of complex structures such as nanoparticles or proteins. Although the low efficiency of conventional nebulizers have been already stressed, there is not explicit evidence of this effect affecting their potential to provide species-independent quantification. Many different explanations such as transport nebulization or ionization effects have been considered to be the cause behind this fact although the specific reasons remain unknown. [4] Herein, we present the first critical and statistical comparison of the ICP-MS response factors obtained for the analysis of very different intact nanoparticles (polymer coated CdSe-ZnS quantum

dots and silver nanoparticles) and proteins (Bovine serum albumin, β-casein, cytochrome C and

intact monoclonal antibody) and their corresponding dissolved elemental constituents (inorganic elemental standard) using two regular flow nebulizers, a concentric nebulizer and a cross flow nebulizer. For regular flow analysis, it is necessary to assure that there is no difference in nebulization efficiency at different nebulizer gas flows. The results show that the difference in ICP-MS response factor observed for each analyte (nanoparticles and proteins) stays constant with nebulizer gas flow. From the statistical comparison between inorganic standards and intact nanoparticles and protein (the nebulizer gas flow most commonly used for each nebulizer has been chosen) differences in the response factor up to 21% and 39% in the case of nanoparticles and proteins, respectively, have been observed. In order to demonstrate that such significant difference in the signals obtained for inorganic standards and intact complex bio(structures) was not related to the ICP ionization process, a strategy based on the use a total consumption nebulizer was evaluated. The results obtained show that this nebulizer corrects any previous difference observed with regular flow nebulizers providing statistical indistinguishable response factor for both the inorganic and intact analytes (nanoparticles and proteins). Referencias:

[1] L. Cid-Barrio, F. Calderón-Celis, P. Abásolo-Linares, M. L. Fernández-Sánchez, J. M. Costa-Fernández, J. Ruiz Encinar, A. Sanz-Medel., Trends Anal. Chem. 104 (2018) 148-159. [2] J. M. Costa-Fernández, M. Menéndez-Miranda, D. Bouzas-Ramos J. Ruiz Encinar, A. Sanz-Medel. Trends Anal. Chem. 84 (2016) 139-148. [3] A. Pereira-Navaza, J. Ruiz Eninar, A. Sanz-Medel. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (2007) 569-571. [4] F. Calderón-Celis, A. Sanz-Medel, J. Ruiz Encinar. Chem. Com. 54 (2018) 904-907.

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ESP-O06

ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE ESPECIES DE ARSÉNICO, ANTIMONIO Y HIERRO EN ELECTROLITO DE COBRE

A. González de las Torres

1, A.R. Almansa

2, G. Ríos

2, D Sánchez-Rodas.

,3

1Centro de Investigación en Química Sostenible-CIQSO, Universidad de Huelva, Avda. 3 de marzo

s/n, 21071, Huelva, anabel_delastorres@hotmail.com 2 Atlantic Copper SLU, Avda. Francisco Montenegro, 21001, Huelva

3 Departamento de Química, Universidad de Huelva, Avda. 3 de marzo s/n, 21071, Huelva

La producción industrial de cobre mediante electrorrefino se basa en un proceso de electrólisis mediante el cual a partir de un ánodo de cobre de baja pureza se produce cobre catódico del 99.99%. Durante la etapa de electrólisis, algunas de las impurezas presentes en el ánodo (e.g. As, Sb, Fe, Bi) bien se disuelven en el electrolito, o bien precipitan formando los llamados lodos anódicos. Aquellos metales que son más nobles que el cobre son los que precipitan, mientras que los que son menos nobles permanecen en disolución. Estos últimos tienen que permanecer en unos límites determinados de concentración para evitar que afecten negativamente a la calidad del cobre catódico debido por ejemplo a la formación de lodos flotantes, los cuales dependen en parte del estado de oxidación de las impurezas.[1] En este estudio se ha desarrollado un procedimiento de especiación de As, Sb y Fe en muestras industriales de electrolito de cobre de la refinería de Atlantic Copper. Para As y Sb se ha empleado un acopamiento instrumental de cromatografía líquida, generación de hidruros y espectroscopia de fluorescencia atómica (HPLC-HG-AFS), que permite la determinación de As(III), As(V), Sb(III), Sb(V) en el rango de µg l

-1. Para la especiación de Fe se ha empleado un método colorimétrico

basado en la formación de un complejo coloreado de Fe(II)-fenantrolina, que permite la determinación de Fe(II) y Fetotal en el rango de mg l

-1.

La matriz de las muestras de electrolito de cobre es compleja debido a su gran acidez (ca. 180 g/l de H2SO4) y su alto contenido metálico (ca. 45 g Cu l

-1, 11 g Ni l

-1 y 9 g As l

-1). Por ello, es

necesario estudiar la estabilidad del electrolito desde la toma de muestra hasta el análisis de especiación, con el fin de garantizar una determinación adecuada de los distintos estados de oxidación de cada elemento estudiado. Para ello, se ha realizado un estudio de estabilidad de las especies de As, Sb y Fe durante un mes considerando varios parámetros, como son la dilución de la muestra y su acidificación por adición de HCl (procedimiento habitual para la determinación del contenido total de estos elementos mediante ICP-OES). Otro parámetro a tener en cuenta fue el control de temperatura (65 °C, temperatura ambiente y refrigeración a 4º C). Los resultados de especiación de las muestras de electrolito indicaron que el As(V) es la especie mayoritaria de As, Fe(II) la de Fe, y Sb(III) la de Sb. La dilución de la muestra resultó en un periodo corto de estabilidad de 1 día para las distintas especies de Fe y Sb. La acidificación con HCl provocó además una oxidación parcial del Sb(III) a Sb(V) y de Fe(II) a Fe(III). La estabilidad no se vio afectada por el control de la temperatura. Las mejores condiciones de estabilidad se obtuvieron conservando las muestras de electrolito sin diluir a temperatura ambiente, siendo el periodo de estabilidad de al menos de 2 semanas para As y Sb, mientras que para el Fe su estabilidad siguió siendo de solo 1 día. Referencias: [1] X. Wang, Q.Y. Chen, Z.L. Yin, M.Y. Ming, F. Tang, Hydrometallurgy 108 (2011) 198

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ESP-O07

AN ANALYTICAL STRATEGY BASED ON SEPARATION TECHNIQUES COUPLED TO ICP-MS AS A VALUABLE CONTRIBUTION FOR SPECIATION ANALYSIS OF GOLD NANOPARTICLES

IN IN VITRO TOXICOLOGICAL ASSAYS

S. López-Sanz1, N. Rodríguez Fariñas

1, R. Serrano Vargas

2, R. Calero Oliver

2, A. Ríos

Castro3, R.C. Rodríguez Martín-Doimeadios

1

1Department of Analytical Chemistry and Food Technology, Environmental Sciences Institute

(ICAM), University of Castilla-La Mancha, Avda. Carlos III s/n, 45071 Toledo, Spain, rosacarmen.rodriguez@uclm.es

2Department of Inorganic Chemistry, Organic and Biochemistry, Faculty of Environmental Sciences

and Biochemistry, University of Castilla-La Mancha, Avda. Carlos III s/n, 45071 Toledo, Spain. 3Department of Analytical Chemistry and Food Technology, Faculty of Chemical Sciences and

Technologies, University of Castilla-La Mancha, Avda. Camilo José Cela s/n, 13071 Ciudad Real, Spain.

Gold nanoparticles (AuNPs) exhibit excellent physical, chemical and biological properties leading to applications in many different fields, such as biomedicine [1]. Due to these numerous applications, it is expected that the exposure to AuNPs will increase substantially over the next years with unknown impacts on the environment and human health. Therefore, toxicological studies are necessary. The first approach for these studies is the in vitro assays with cells grown in cell culture medium. During these studies the AuNPs can suffer different transformations that should be followed to get a correct interpretation of the toxicological results [2]. One of these transformations is the release of the gold ion from the AuNPs and speciation methods are needed for the simultaneous determination of both the NPs and their corresponding ions in complex samples. However, classical microscopic and spectroscopic techniques used for NPs analysis cannot provide this information and new analytical approaches are required. Among them, hyphenated systems are promising options recently proposed and still under development for complex samples. Thus, the aim of this study has been the optimization of systems based on separation techniques (reversed-phase liquid chromatography, RP-LC, and asymmetric flow field flow fractionation, AF4) hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and its application for the speciation analysis of AuNPs and dissolved gold species (Au

3+) in cells and cell culture medium

used in toxicological assays. The separation and acquisition conditions of the RP-LC-ICP-MS and AF4-ICP-MS systems have been optimized. HeLa cells (a human cervical adenocarcinoma cell line) have been incubated in cell culture medium (Dulbecco's Modified Eagle Medium, DMEM, containing fetal bovine serum, FBS, and antibiotics) with AuNPs and Au

3+. Different experimental variables related both to AuNPs

characteristics (size, concentration, and stabilizing medium) and cell culture conditions (incubation time, and percentage of FBS), have been evaluated and will be discussed. In general, the oxidation process was more important for small size and long times of incubation. These results can contribute to a better understanding of the mechanisms of toxicity of the AuNPs. Acknowledgments: Project MINECO CTQ-2016-78793-P and pre-doctoral contract MINECO BES-2014-069095. References: [1] L. Dykaman and N. Khlebtsov, Chem. So. Rev. 41 (2011), 2256-2282. [2] G. Maiorano, S. Sabella, B. Sorce, V. Brunetti, M.A. Malvindi, R. Cingolani, P.P. Pompa, ACS Nano. 4 (2010) 7481–7491.

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ESP-P01

SPECIATION OF GOLD NANOPARTICLES AND TOTAL GOLD BY GRAPHITE FURNACE-ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY USING MAGNETIC MICRO-SOLID PHASE

EXTRACTION

Adrián García-Figueroa, Francisco Pena-Pereira, Isela Lavilla, Carlos Bendicho

Analytical and Food Chemistry Department; Faculty of Chemistry; University of Vigo, Campus As Lagoas-Marcosende s/n, 36310 Vigo, Spain. Email: bendicho@uvigo.es

The widespread use of gold nanoparticles (AuNPs) in a variety of applications, i.e. nanomedicine, biosensing, catalysis, etc., and their further release into the environment has become an issue of much concern [1]. As a result of the different toxicity and bioavailability of nanoparticles and their corresponding metal ions, a speciation analysis is required. Recently, nanomaterials have been proposed as efficient tools for trace element speciation taking advantage of their sorptive, catalytic or optical properties [2]. In this work, naked magnetite nanoparticles (Fe3O4NPs) have been used in combination with graphite furnace-atomic absorption spectrometry (GFAAS) for the determination of AuNPs and total Au [i.e., AuNPs+Au(III)] in natural waters. Ascorbic acid enables the quantitative co-extraction of both species, AuNPs and Au(III). Thiosulfate is able to reduce Au(III) to Au(I), which subsequently forms the non-extractable complex [Au(S2O3)2]

3-, thus achieving the selective extraction of AuNPs.

The experimental variables affecting the extraction process, namely, mass of Fe3O4NPs, L-ascorbic acid concentration, pH, extraction time, sample volume, sodium thiosulfate concentration and re-dispersion volume, are evaluated. Once the extraction process is accomplished, the magnetic solid phase is directly injected into the graphite furnace, so that analyte elution or digestion of the extractant phase can be omitted. This simplifies the method and improves the enrichment factors for both species, which are higher than 196 under optimal conditions, corresponding to extraction efficiencies over 98%. The proposed method yielded detection limits of 19.5 and 19.7 ng L

-1 for

AuNPs and Au(III), respectively. The intra-day repeatability and inter-day reproducibility are lower than 5.3% (n=6) and 7.6% (n=4), respectively for both species. It should be highlighted that non-significant effects of AuNPs size (8-98 nm), capping agent (citrate, sucrose, CTAB and NaBH4) and morphology (nanospheres and nanorods) over the extraction efficiency are observed. Finally, the method is applied for AuNPs/Total Au speciation in environmental waters with good recoveries. The reported method represents a suitable alternative to other methodologies for quantification of AuNPs and total Au at ultratrace level [3]. Acknowledgements: Financial support from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Project CTQ2015–68146–P) (MINECO/FEDER) is gratefully acknowledged.

References: [1] N. Khlebtsov, L, Dykman, Chem. Soc. Rev. 40 (2011) 1647 [2] C. Bendicho, C. Bendicho-Lavilla, I. Lavilla, Trends Anal. Chem. 77 (2016) 109 [3] A. García-Figueroa, F. Pena-Pereira, I. Lavilla, C. Bendicho, Talanta 193 (2019) 176

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ESP-P02

COMPARISON OF DIFFERENT MASS BIAS CORRECTION PROCEDURES FOR THE MEASUREMENT OF Hg SPECIES-SPECIFIC ISOTOPE RATIOS BY GAS CHROMATOGRAPHY

COUPLED TO MULTICOLLECTOR ICP-MS

Laura Suárez Criado, Silvia Queipo Abad, Pablo Rodríguez González, José Ignacio García Alonso.

Department of Physical and Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Oviedo, Julián Clavería, 8, 33006-Oviedo (Spain), E-mail: uo239748@uniovi.es

Mercury is a global pollutant released to the atmosphere by natural and anthropogenic processes, and occurs in different chemical forms and/or oxidation states in terrestrial, atmospheric and aquatic ecosystems. On one hand, the determination of the different Hg species in a sample (speciation analysis) can be very helpful to understand Hg biogeochemical cycle as Hg reactivity, mobility and bioaccumulation depend on its chemical form. On the other hand, the accurate and precise measurement of Hg isotopic composition in real samples is a valuable tool to understand Hg pathway in the environment and to fingerprint contamination sources. Therefore, the coupling of chromatographic techniques to multicollector instruments to measure compound-specific Hg isotopic compositions may lead to new insights into the biogeochemical behaviour of mercury species in the environment.

Optimum GC separations provide very short transient signals (typically 2-5 s at the peak base). Therefore, the number of acquisition points during the chromatographic peak is not enough to obtain comparable levels of accuracy and precision in the isotope ratio measurements than those obtained when measuring continuous signals. The accuracy and precision of compound-specific isotope ratios was improved by calculating the isotopic ratios from the slope of a linear regression between isotopic signals. This strategy was initially developed by Fietzke et al [1] for transient signals obtained by Laser Ablation coupled to MC-ICP-MS and lately applied by Epov et al [2].

When calculating delta values GC-adapted standard-sample-standard bracketing approaches have been shown to provide external reproducibilities lower than 0.5 ‰ [2] expressed as 2SD. The standard-sample-standard bracketing approach corrects for most of the mass discrimination effects but the elution of the sample matrix from the GC column may induce plasma instabilities affecting mass bias during the chromatographic peak profile of Hg compounds. Mass bias correction is typically carried out with the measurement of the

205Tl/

203Tl isotope ratio in a nebulised Tl solution

mixed with the Ar flow transporting the eluted Hg compounds from the GC column. However, the data treatment for mass bias correction when measuring compound-specific isotope ratios from the slope of a linear regression between isotopic signals has not been deeply investigated yet. This work reports the effect of different mass bias correction procedures on the accuracy and precision of Hg(II)-specific isotope ratios by GC-MC-ICP-MS.

References:

[1] J. Fietzke, V. Liebetrau, D. Günther, K. Gürs, K. Hametner, K. Zumholz, T. H. Hansteen and A. Eisenhauer, J. Anal. At. Spectrom., 2008, 23, 955.

[2] V. N. Epov, S. Bérail, M. Jimenez-Moreno, V. Perrot, C. Pecheyran, D. Amouroux and O. F. X. Donard, Anal. Chem., 2010, 82, 5652–62.

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ESP-P03

BIOACCESSIBILITY OF ARSENIC SPECIES FROM EDIBLE MUSHROOMS SAMPLES BY IN VITRO PBET METHOD

M. Llorens, T. Llorente, A. Sahuquillo, J.F. López-Sánchez

Analytical Chemistry Section, Faculty of Chemistry, University of Barcelona,

Martí i Franquès. 1-11, Barcelona, ES-08028-Spain, e-mail corresponding author: fermin.lopez@ub.edu

Arsenic is mobile in the environment causing a wide distribution throughout the metabolism of plant, fungi and animal kingdoms. However, the toxicity of this trace element depends on its species and it is generally recognized that the soluble inorganic arsenicals are more toxic than organic ones. Aware of this situation, the European Food Safety Authority (EFSA) pointed out the need to produce reliable speciation data for different food commodities to estimate the health risk associated with arsenic exposure. Moreover, it is also necessary to assess arsenic species that the digestive system can absorb. There are several tools to determine the bioavailability and all of them try to simulate the conditions presented in a human stomach. Most of these approaches simulate the enzymatic process, the acidic medium and other conditions to reproduce the digestion processes. The aim of this work is to study the bioaccessibility of arsenic species in mushrooms depending on their preparation, fresh, boiled and grilled, using the PBET physiological extraction method. Shitake (Lentinula edodes), oyster (Pleurotus ostreatus) and champignon (Agaricus bisporus) mushrooms were selected because they are among the most consumed worldwide. Total and arsenic species were determined in fresh samples as well as in all the extracts by ICP-MS and by LC-ICP-MS respectively. The results show that the fresh samples analysed have total arsenic content below 1.5 mg/kg, being higher in the case of the shitake sample and lower for oyster and champignon ones. Regarding arsenic species, the presence of inorganic arsenic forms is observed in all cases, being the major species in most samples. However, the presence of methylated forms is also observed, and in the case of the champignon mushroom arsenobetaine has been also detected and quantified. When considering the different mushroom preparations, boiled samples lose between 50 to 70% of the total arsenic compared to fresh samples, while grilled samples lose around 10%, and the speciation patterns remain quite similar to those observed for fresh samples. Finally, the application of the PBET method shows that in this type of food almost 100% of the arsenic present in the samples is bioaccessible already in the gastric stage, regardless of the treatment of the sample or the chemical species present. However, due to the low concentration present in the samples, their consumption, in normal quantities, would not represent a health risk.

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ESP-P04

ROLE OF SELENIUM SPECIES IN NEURODEGENERATIVE DISEASES

D. Vicente-Zurdo, N. Rosales-Conrado, M.E. León-González, Y. Madrid-Albarrán

Departamento de Química Analítica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid, Avenida Séneca S/N, 28040, Madrid, davidvic@ucm.es

Nowadays, around 50 million people worldwide suffer from dementia, discovering 10 million cases more every year, and nearly 70% of them are affected by Alzheimer’s disease (AD). This number is predicted to reach 152 million by 2050. However, at the present time, there is no treatment to cure

neurodegenerative disorders [1]. AD is characterised by the aggregation and deposition of -

amyloid protein (A) plaques and the hyperphosphorilation of tau protein in the brain. Therefore,

most of the treatments under development are based on the inhibition or reversion of the A aggregation [2]. The metal ion hypothesis suggests that oxidative damage produced by metals is the main cause of this dementia, especially iron, copper, zinc and aluminum. Thus, new treatments based on metal chelators are being developed [3]. Selenium is an essential trace element which has been reported to play an important role in AD, due to its tendency to bind metals and its antioxidative properties [4]. However, selenium benefits depend on its chemical form, being the organic ones, SeMet, (SeCys)2, SeMetSeCys and selenonanoparticles (SeNPs), the most beneficial for human health.

The main aim of this work was to study the effect of selenium species in the A1-42 aggregation, in presence and absence of iron (II) and copper (II). In order to achieve this objective, UV-Vis and Transmission Electron Microscopy (TEM) measurements were performed. For this purpose, spectra and derivative spectra were achieved by UV-Vis, to show if selenium compounds can act as metal chelators. In order to enhance differences among spectra, to resolve overlapping bands and to reduce the effects of other absorbing compounds, derivative spectroscopy was applied. Therefore, once UV-Vis spectra were registered, mathematical methods were used to generate the first-order derivative spectra.

Concerning to A1-42 aggregation studies, the A was pretreated with hexafluoroisopropanol (HFIP), divided into aliquotes and followed by the evaporation of the solvent in a SpeedVac system.

Obtained aliquotes were stored under the dark at -20 ºC until use. Treated A1-42 samples were then incubated during 48 h at 37 ºC in HCl 10 mM, and measured by using TEM. UV-Vis results evidenced that some selenium species, including selenium nanoparticles, were able to chelate iron and copper, with a probable stoichiometry of 1:1. On the other hand, TEM images indicated that iron (II) and copper (II) indeed increased length,

number and aggregation of A fibrils, when compared to A alone.

Therefore, selenium species could reduce the A fibrils aggregation, by complexing iron and copper cations and inhibiting their oxidative effect. Thus, the studied selenium species could be used as promising chelating agents in order to prevent AD. References:

[1] World Health Organization. Dementia fact sheet. 2017. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs362/en. Accessed May 8, 2019. [2] S. Yang, W. Liu, S. Lu, Y. Tian, W. Wang, T. Ling, R. Liu. ACS Chem. Neurosci. 7 (2016) 505. [3] G. Liub, M.R. Garretta, P. Menb, X. Zhua, G. Perrya, M.A. Smitha. Biochim. Biophys. Acta 1741 (2005) 246. [4] S. Pinton, C.A. Brüning, C.E.S. Oliveira, M. Prigol, C.W. Nogueira. J. Nutr. Biochem. 24 (2013) 311.

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ESP-P05

DESARROLLO DE METODOLOGÍA PARA LA ESPECIACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA Y PLATA IÓNICA MEDIANTE CROMATOGRAFÍA HIDRODINÁMICA ACOPLADA A ICP-

MS

M. Bakir, M.S. Jiménez, M.T. Gómez, F. Laborda, J.R. Castillo

Grupo de Espectroscopía Analítica y Sensores, Instituto U. de Inv. en Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA), Universidad de Zaragoza, Pedro Cerbuna, 12, 50009-Zaragoza, España,

flaborda@unizar.es

Los continuos avances en nanociencia han contribuido al aumento en el uso de nanopartículas (ENPs) en un amplio número de productos de consumo habitual. Este hecho requiere la adaptación de las técnicas y métodos existentes, o el desarrollo de nuevos para monitorizar la aparición y la transformación de ENPs en los diferentes escenarios. Se han estudiado diferentes técnicas y enfoques metodológicos para la caracterización y cuantificación de ENPs y sus derivados en muestras complejas [1]. Para entender el impacto medioambiental o los mecanismos toxicológicos de las ENPs inorgánicas, es clave discriminar entre formas disueltas y partículas del elemento involucrado. Es habitual que las técnicas de Fraccionamiento en flujo con campo de flujo asimétrico (AF4) y cromatografía hidrodinámica (HDC) se acoplen a ICP-MS como detector de un elemento específico para la separación y determinación de ENPs inorgánicas en una amplia variedad de muestras. Si se compara AF4 con HDC [2], HDC es una técnica de separación robusta y versátil, sin embargo su poder resolutivo es mucho menor que el de AF4. Por otra parte, la recuperación obtenida con HDC es mejor que con AF4. Otra ventaja del HDC frente al AF4 es el tiempo de análisis, que puede ser reducido a menos de 10 minutos en comparación con los 30-45 minutos del AF4. Además con HDC las especies con bajo peso molecular no se pierden como sucede con el AF4 debido a las membranas de ultrafiltración usadas en el canal de separación. En consecuencia, HDC-ICP-MS a diferencia del AF4 puede dar información simultánea sobre especies disueltas y partículas de un elemento en menos de 10 minutos. El principal objetivo de este estudio es la investigación y evaluación de la influencia de los principales parámetros de HDC (fase móvil y flujo) para evaluar el comportamiento del HDC-ICP-MS para la determinación simultánea de especies disueltas y nanopartículas de plata (AgNPs). Se ha prestado especial atención al valor de resolución obtenido entre especies disueltas y NPs y su recuperación. Para la optimización de las condiciones de separación se han utilizado AgNPs comerciales estabilizadas en citrato. Los resultados de la investigación se han aplicado para llevar a cabo la especiación de AgNPs y Ag iónica en diferentes complementos alimenticios. Los resultados cuantitativos obtenidos por HDC-ICP-MS para las distintas especies se han comparado con los obtenidos por ultrafiltración y determinación por Espectroscopía de Absorción Atómica con llama; la caracterización de tamaños se ha comparado con los resultados obtenidos por Microscopía Electrónica. Referencias: [1] F. Laborda, E. Bolea, G. Cepriá, M. T. Gómez, M. S. Jiménez, J. Pérez-Arantegui, J. R. Castillo, Analytica Chimica Acta, 2016, 904, 10-32 [2] E.P. Gray, T.A. Bruton, C.P. Higgins, R.U. Halden, P. Westerhoff, J.F. Ranville, J. of Anal. Atom. Spectrom., 2012, 27, 1532-1539 Agradecimientos: Este trabajo ha sido subvencionado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional proyecto RTI2018-096111-B-I00 (MICINN/FEDER) y por el Gobierno de Aragón (E29_17R) y cofinanciado con Feder 2014-2020 "Construyendo Europa desde Aragón".

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ESP-P06

EFFECTS OF CO-ADMINISTERED CHITOSAN-STABILIZED SELENIUM NANOPARTICLES IN CELLS EXPOSED TO CISPLATIN: VIABILITY AND SPECIATION STUDIES

A. Iglesias-Jiménez, E. Moreno-Gordaliza, M. M. Gómez-Gómez

Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemical Sciences, Complutense University of

Madrid, Avenida Complutense s/n, 28040, Madrid, mmgomez@quim.ucm.es Cisplatin is one of the most worldwide employed chemotherapeutic agents, although it may produce important side-effects such as nephrotoxicity [1]. Therefore, extensive research for the development of renoprotective strategies is still carried out to improve the efficacy of this drug. In the last years, the use of selenium nanoparticles (SeNPs) has been investigated for various biomedical applications [2]. In this regard, SeNPs could be assessed as a potential nephroprotective agent for cisplatin treatments due to the intrinsic antioxidant properties of selenium, which may minimize the oxidative damage in renal cells. However, SeNPs should not decrease the cytotoxic effect of cisplatin on tumor cells. With this aim, in the present work HeLa (cervical cancer) cells were exposed to 9 mg/L cisplatin and/or chitosan-stabilized 5 mg/L SeNPs (Ch-SeNPs), for 24 and 40 h, and also control cultures were prepared for comparative purposes. In all the cases cell viability was determined by MTT assay. The intracellular Se and Pt contents of adherent cells were quantified by ICP-MS after acid digestion. Moreover, anion exchange (AEC) and size exclusion chromatography (SEC) coupled with UV/VIS and ICP-MS were employed for Se and Pt speciation studies of cell cytosols.

Results showed that HeLa cells did not suffer significant changes in terms of cell viability and morphology when they were incubated with Ch-SeNPs for up to 40 h. In contrast, as expected, significant damage was observed in cisplatin-cultured cells, especially after 40 h of incubation (33% of viability), this being more acute when mixing Ch-SeNPs with cisplatin (18%). On the other hand, the amount of cisplatin internalized by cells did not decrease when the drug was co-administered with Ch-SeNPs, and the chromatographic profile of cytosolic Pt was also similar, showing an increase in the platination degree in the higher mass protein fraction. The Pt content in adherent cells was lower at 40 hours than at 24 hours, and this was observed for all the cultures treated with cisplatin, both alone (48 and 20 fg Pt/cell) and in the presence of Ch-SeNPs (52 and 24 fg Pt/cell), which would be explained by detoxification mechanisms of cells. These results suggest that not only Ch-SeNPs do not impair the antitumoral activity of cisplatin, but instead they may even intensify it.

An increase in Se content occurred in cisplatin-incubated cells (22 fg Se/cell at 40 h) compared to control cells (9 fg Se/cell), along with some changes in the chromatographic profile of cytosolic Se, which could be due to an overexpression of selenoproteins involved in the cellular defense against oxidative stress. On the other hand, the highest levels of intracellular Se were found in samples incubated with Ch-SeNPs, which clearly demonstrated their internalization by cells. Moreover, AEC chromatograms revealed the presence of different selenium compounds after enzymatic digestion of cells exposed to Ch-SeNPs, as selenocysteine, selenite and selenate. In the presence of cisplatin, the quantity of uptaken Ch-SeNPs was much lower (50% lower after 24 h, and five-fold smaller after 40 h), suggesting altered cellular mechanisms of transport and metabolism of selenium as a consequence of the Pt-drug cytotoxicity. Acknowledgements: This work was financially supported by MINECO projects, Grant numbers: CTQ2014-55711-R and CTQ2017-8563-R. A. Iglesias-Jiménez also acknowledges Spanish MECD for his predoctoral fellowship (FPU 14/01412). References:

[1] R.P. Miller, R.K. Tadagavadi, G. Ramesh, W.B. Reeves, Toxins 2 (2010) 2490-2518. [2] S. Chaudhary, A. Umar, S.K. Mehta, J Biomed Nanotechnol 10, 10 (2014) 3004-3042.

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ESP-P07

DISTRIBUCIÓN ELEMENTAL EN SUERO, ORINA Y LAVADO BRONCOALVEOLAR DE PACIENTES CON CÁNCER DE PULMÓN. IMPORTANCIA DE LAS SELENOPROTEÍNAS EN LA

CARCINOGÉNESIS.

Belén Callejón-Leblic1, Gema Rodríguez-Moro

1, Ana Arias-Borrego

1, Antonio Pereira-

Vega2, José Luis Gómez Ariza

1, Tamara García-Barrera

1.

1 Departamento de Química, Facultad de Ciencias Experimentales, Universidad de Huelva,

Campus de El Carmen, 2017- Huelva, España Centro de Investigación en Salud y Medioambiente (RENSMA)

2 Área de Neumología del Hospital Juan Ramón Jiménez, Huelva, España.

e-mail: belen.callejon@dqcm.uhu.es El estudio sobre el papel de los metales en la aparición y progresión del cáncer, así como en el proceso de metástasis

1–3 ha permitido establecer dos posibles hipótesis generales. La primera

relaciona la presencia y la evolución de la enfermedad con la perturbación de los niveles de los elementos esenciales del metabolismo, y la segunda asocia el proceso carcinogénico con una alta exposición a los metales. Por otra parte, los oligoelementos juegan un papel muy importante en el proceso carcinogénico activando e inhibiendo reacciones enzimáticas fundamentales en las que suelen participar como cofactores. En este estudio se ha desarrollado una metodología de análisis multielemental basada en ICP-QQQ-MS y se ha aplicado a muestras biológicas de pacientes con cáncer de pulmón (CP). Concretamente, se analizaron once elementos (V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Se, Mo, Cd y Pb) en muestras de suero, orina y, por primera vez, en lavado broncoalveolar (LBA) de pacientes con CP. Además la optimización de un método de fraccionamiento basado en la precipitación de proteínas en condiciones no desnaturalizantes (NDPP) permitió el análisis de metales en la fracción de alta y baja masa molecular por ICP-QQQ-MS en las muestras de suero. Tanto las concentraciones de elementos totales en suero, orina y LBA, como sus fracciones asociadas a moléculas de alta y baja masa molecular de pacientes CP y controles, se analizaron estadísticamente con el fin de identificar las variables más significativas en la enfermedad. Además de las concentraciones totales, también se estudiaron los ratios de los elementos para comprobar la posible interrelación entre los mismos para mantener el equilibrio homeostático en CP y su posible uso como biomarcadores. En particular, el selenio es uno de los elementos más estudiados en el cáncer debido a su carácter quimiopreventivo, asociado a la función antioxidante que desempeñan las selenoproteínas

4. Existen varios estudios que relacionan la alteración en la

expresión de las selenoproteínas con el riesgo de padecer cáncer, como la eGPx 5 y la SELENOP

6. Así pues, adicionalmente, se ha desarrollado una metodología basada en la técnica de dilución

isotópica y un acoplamiento de columnas de exclusiónd e tamaños y de afinidad al ICP-MS (SEC-AF-HPLC-SUID-ICP-QQQ-MS) para la cuantificación absoluta de selenoproteínas (eGPx, SELENOP, SeAlb), y del contenido total de selenometabolitos, en muestras de suero de pacientes CP. Los resultados mostraron que eGPx, SELENOP, SeAlb y el contenido total de los selenometabolitos son mayores en el grupo CP, habiendo diferencias significativas en las concentraciones de eGPx y SeAlb entre pacientes CP y controles sanos. Referencias:

[1] G. Y. L. Lui, Z. Kovacevic, V. Richardson, A. M. Merlot, D. S. Kalinowski and D. R. Richardson, Oncotarget, 2015, 6, 18748–18779. [2] D. J. R. Lane, T. M. Mills, N. H. Shafie, A. M. Merlot, R. Saleh Moussa, D. S. Kalinowski, Z. Kovacevic and D. R. Richardson, Biochim. Biophys. Acta - Rev. Cancer, 2014, 1845, 166–181. [3] N. Déliot and B. Constantin, Biochim. Biophys. Acta - Biomembr., 2015, 1848, 2512–2522. [4] Nève J, J. Trace Elem. Electrolytes Health Dis., 5, 1–17. [5] C. K. Moscow JA, Schmidt L, Ingram DT, Gnarra J, Johnson B, Carcinogenesis, 1994, 15, 2769–2773. [6] Q.-C. Chen, X.-L. Ding, S.-F. Zhu, L. Su, D.-M. Cai, L. Chen and W. He, Transl. Cancer Res., 2017, 6, 886–893.

Agradecimientos:

Los autores agradecen las ayudas PG2018-096608-B-C21 al Ministerio de Economía y Competitividad y P12-FQM-0442 a

la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía. Finalmente, los autores agradecen las ayudas

FEDER UNHU13-1E-1611 y UNHU15-CE-3140

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ESP-P08

DESARROLLO DE UN NUEVO MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE

SELENOBIOMOLÉCULAS EN LECHE MATERNA, SUERO DEL CORDÓN y LECHE DE

FÓRMULA MEDIANTE “COLUMN SWITCHING” E ICP-QqQ-MS

A. Arias-Borrego1, B. Callejón-Leblic

1, E. García-Soblechero

2, E. Gómez-Santos

2, C.

Pérez-Serralbo2, J.L. Gómez-Ariza

1, T. García-Barrera

1

1Department of Chemistry, Faculty of Experimental Sciences, University of Huelva, Fuerzas

Ave., Huelva, Spain. Research Center on Health and Environment (RENSMA). 2Pediatric Unit.

Juan Ramón Jiménez Hospital, Ronda Exterior Norte, s/n, 21005 Huelva, Spain.

tamara@uhu.es

El selenio se regula en el organismo para mantener las funciones vitales de las selenoproteínas y, al mismo tiempo, evitar la toxicidad. El mecanismo de regulación de la glándula mamaria controla la síntesis y la secreción de seleno-compuestos durante la lactancia, con un alto nivel total de Se en el calostro que disminuye a medida que ésta avanza. El Se aparece en la leche materna como un componente de selenoproteínas específicas y seleno-aminoácidos que son bien tolerados por los lactantes alimentados con leche materna, incluso en grandes cantidades. El Se es ingerido en su mayor proporción en su forma orgánica, como selenometionina (SeMet) y selenocisteína (SeCys), siendo ésta última la forma en la que el Se se encuentra en las selenoproteínas y la de mayor biodisponibilidad. También se ingieren, aunque en menor cantidad como selenito y selenato [1,2].

En este trabajo, se ha desarrollado un nuevo método para la especiación simultánea de selenoproteínas y selenometabolitos y se ha aplicado a leche materna, suero del cordón y leche de fórmula basado en la separación mediante cromatografía líquida bidimensional (cromatografía de exclusión de tamaño y de afinidad) y detección por espectrometría de masas por plasma de acoplamiento inductivo de triple cuadrupolo (ICP-QQQ-MS). El método permite el análisis cuantitativo simultáneo de selenoproteína P (SePP), glutatión peroxidasa extracelular (eGPx), y selenometabolitos en suero humano y leche materna mediante dilución isotópica de especies no específicas (SUID) [3]. Este método analítico se ha aplicado sueros de cordón umbilical y maternos, obtenidos en el momento del nacimiento y leche calostro (7 madres). Se llevaron a cabo mediciones adicionales de la concentración de SePP en suero y de la actividad de la enzima GPx usando ELISA. La concentración total de Se fue significativamente mayor en el suero materno que en el suero del cordón umbilical. La concentración de SeAlb fue significativamente mayor en los recién nacidos, mientras que las concentraciones de SePP y GPx fueron significativamente mayores en las madres. Además, las selenoproteínas y los selenometabolitos se han identificado y cuantificado en la leche materna humana, estando ausentes en leche de fórmula. En la leche calostro, el selenio está en forma de glutatión peroxidasa (4-32% del Se total)> selenocistamina> selenocistina> selenometionina a 26, 18, 15 y 17 μg L

-1 en calostro (0-5 d), leche de transición (6-

21) d), leche madura (1-3 meses) y lactancia tardía (> 5 meses), respectivamente.

References

[1] J.G. Dorea, J.British of nutrition, 88 (2002) 443-461.

[2] C. Santos, E. García-Fuentes, B. Callejón-Leblic, T. García-Barrera, J.L. Gómez-Ariza, M.P. Rayman, I. Velasco, J.

British nutrition, 117 (2017) 1304-1311.

[3] M.A. García-Sevillano, T. García-Barrera, J.L. Gómez-Ariza, J. Chromatogr. A 1318 (2013) 171– 179.

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ESP-P09

CHEMICAL COMPOSITION OF PM10 AND ORIGIN OF ARSENIC DERIVED FROM FUGITIVE AND CHANNELIZED INDUSTRIAL EMISSIONS (HUELVA, SW SPAIN)

M. Millán-Martínez

1, D. Sánchez-Rodas

1, A.M. Sánchez de la Campa

1, M.A.

Guzmán1, A. Alastuey

2, X. Querol

2, J.D. de la Rosa

1

1Associate Unit CSIC-University of Huelva “Atmospheric Pollution”, Center for Research in

Sustainable Chemistry (CIQSO), University of Huelva, E21071 Huelva, Spain, maria.millan@dqcm.uhu.es

2Institute of Environmental Assessment and Water Research, Spanish Research Council (IDÆA-

CSIC), c/Jordi Girona 18-26, 08034 Barcelona, Spain

The present work focuses on identifying the sources contribution of the atmospheric particulate matter (PM10) in a complex industrial area of SW Spain (near the city of Huelva), which is under the influence of fugitive emissions generated by the cargo handling sector in its harbour. To this aim, chemical composition of PM10 between 2015-2017 with their subsequent source contribution, were carried out at La Rabida monitoring station (urban-industrial background). Concurrently, pollutant gases and PM10 levels series were studied in the area during the period 1996-2017. The evolution of these pollutants according to the wind direction helped to discriminate possible origin sources. Finally, arsenic speciation was performed to estimate the origin of this metalloid. La Rabida station is equipped with automatic instrumentation which enables monitoring hourly data. PM10 sampling was performed using quartz fiber filters and MCV high volume captors (30 m3) at the monitoring site. Gravimetric PM10 levels and their chemical composition were determined following the method described by Querol et al. 2001 [1]. Arsenic speciation was achieved by HPLC-HG-AFS after liquid extraction of PM10 samples. Negative trends were observed for PM10 and gaseous pollutants levels in the whole period as a result of the emission abatement strategies developed by port authorities and the economic recession since 2008. It was inferred a strong industrial contribution of SO2. NO2 levels were derived from both traffic and industrial emissions. The high resuspension from the bulk material handled in the harbour enhances high PM10 concentrations, especially crustal components. Arsenic was found to be the main geochemical anomaly in PM10. Factorial analysis of the chemical composition of PM10 (Fig. 1) and arsenic speciation analysis allowed to identify two As sources: channelized Cu-smelter emissions and fugitive emissions from the bulk polymetallic sulfides handled in the harbour. Therefore, the results obtained in this study helped to identify for the first time two different sources contributing to the high As concentrations in a complex industrial area. Figure 1: Source apportionment at La Rabida monitoring station during the period 2015-2017.

Acknowledgements: We would like to acknowledge the Environmental Agency of the Andalusian Government. References: [1] X. Querol, A. Alastuey, J.D. de la Rosa, A.M. Sánchez de la Campa, F. Plana, CR. Ruiz. Atmospheric Environment, 36, (2002) 3113-3125.

Cu smelter; 4.6 µg·m-3; 11%

Sulfides; 3.3 µg·m-3; 8%

Regional+traffic; 12.1 µg·m-3; 28%

Crustal; 13.7 µg·m-3; 32%

Aged sea salt; 9.1 µg·m-3; 21%

40

ESP-P10

CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE PARTÍCULAS DE ÓXIDO DE TITANIO EN DERIVADOS DE PESCADO MEDIANTE DIGESTIÓN ALCALINA Y AF4-DLS-ICPMS

D. Ojeda

1, V. Taboada-López

2, E. Bolea

1, F. Laborda

1, A. Moreda

2,

P. Bermejo2, J.R. Castillo

1

1 Grupo de Espectroscopía Analítica y Sensores (GEAS), Instituto U. de Inv. en Ciencias

Ambientales de Aragón (IUCA), Universidad de Zaragoza, Pedro Cerbuna 12, 50009, Zaragoza. dojeda@unizar.es

2 Grupo de Elementos Traza, Espectroscopía y Especiación (GETEE), Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología, Facultad de Química. Universidad de Santiago de Compostela,

avenida das Ciencias s/n, 15782, Santiago de Compostela. El dióxido de titanio (TiO2) es comúnmente empleado como aditivo en gran cantidad de productos de consumo. Debido a sus propiedades específicas a escala nanométrica, se utiliza en una amplia gama de sectores, tales como el energético, farmacéutico, medioambiental, cosmético o el alimentario. En este último, el TiO2 se suele incorporar como aditivo, regulado por la Unión Europea (E171), con la función de pigmento blanqueador de los productos finales. El aumento progresivo de su utilización evidencia la necesidad del desarrollo de metodologías analíticas que permitan obtener información adicional sobre este tipo de nanomaterial en los medios en los que se encuentre presente, y así poder evaluar los efectos que potencialmente pueda ocasionar tanto en la salud humana como en el medio ambiente. Con este fin, en este trabajo se plantea el uso de la técnica de Fraccionamiento en Flujo mediante Campo de Flujo Asimétrico (AF4) para productos que contienen el aditivo E171, que posibilita la separación de las nanopartículas de TiO2 en función de su tamaño, acoplada a diversos sistemas de detección que permiten su caracterización, como absorción molecular en ultravioleta-visible (UV-Vis) y dispersión de luz dinámica (DLS); y su cuantificación, a través de espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS). Las muestras analizadas consistieron en productos congelados derivados de pescado (surimi), sometidas a digestión alcalina con hidróxido de tetrametilamonio (TMAH). Los resultados obtenidos mediante AF4-UV-Vis-DLS-ICPMS indican que las muestras contenían partículas de óxido de titanio con diámetros hidrodinámicos comprendidos en un rango de 150-325 nm, con concentraciones que variaron entre 3 y 15 µg·g

-1, en función de la muestra analizada. Los valores

de recuperación obtenidos fueron de entre el 70 y el 110%. Estos resultados fueron validados a través de la determinación de contenidos totales en los extractos mediante espectrometría de emisión óptica con plasma de acoplamiento inducido (ICP-OES). Agradecimientos: Este trabajo ha sido subvencionado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional proyecto RTI2018-096111-B-I00 (MICINN/FEDER) y por el Gobierno de Aragón (E29_17R) y cofinanciado con FEDER 2014-2020 "Construyendo Europa desde Aragón".