Summary

High Precision Zink Isotopiske Målinger Anvendt til Mouse organer

Published: May 22, 2015
doi:

Summary

We present the technique to measure with high precision zinc isotope ratios in mouse organs.

Abstract

Vi præsenterer en procedure for at måle med høj præcision zink isotopforhold i mus organer. Zink er sammensat af 5 stabile isotoper (64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn og 70 Zn), der er naturligt fraktioneret mellem museorganer. Vi viser først, hvordan at opløse de forskellige organer med henblik på at frigøre Zn-atomer; dette trin realiseres ved en blanding af HNO 3 og H 2 O 2. Vi derefter rense zinkatomer fra alle de andre elementer, især fra isobare interferenser (f.eks Ni), ved anionbytningskromatografi i en fortyndet HBr / HNO 3 medium. Disse første to trin udføres i en ren laboratorium ved hjælp renhed kemikalier høje. Endelig er isotopforhold målt ved anvendelse af et multi-kollektor induktivt koblet-plasma mass-spektrometer, i lav opløsning. Prøverne injiceres ved hjælp af en spray kammer og isotopfraktionering induceret af masse-spektrometer er korrektionented ved at sammenligne forholdet af prøverne i forholdet en standard (standard bracketing teknik). Denne fulde typiske procedure producerer et isotopforhold med en 50 ppm (2 sd) reproducerbarhed.

Introduction

Målingen af ​​høj præcision (bedre end 100 ppm / atommasse enhed) zink stabil isotop sammensætning har kun været muligt for omkring 15 år takket være udviklingen af ​​multi-collector plasma-source masse-spektrometre og er siden blevet det meste anvendt i Earth og planetariske videnskaber. Ansøgningerne til det medicinske område er nye og har et stort potentiale som biomarkører for sygdomme, der modificerer metabolismen af zink (f.eks Alzheimers sygdom). Dette papir rapporterer en metode til måling med høj præcision de naturlige stabile isotopforhold af zink i forskellige museorganer. Det samme ville gælde for humane prøver. Metoden består i at opløsningen af ​​de organer, den kemiske oprensning af zink fra resten af ​​atomerne, og derefter analyse af isotopforholdet på en masse-spektrometer.

Kvaliteten af ​​Zn isotopiske målinger er afhængig af kvaliteten af ​​den kemiske oprensning (renhed af Zn, lav blank compARED til mængden af ​​Zn til stede i prøven, høj kemisk udbytte af proceduren) og om kontrol med den instrumentelle bias. Den høje renhed af det færdige Zn fraktion er nødvendig for at fjerne både isobare interferenser og ikke-isobarisk interferens, der skaber en matrix effekt. Isobare nuklider skaber direkte interferens (f.eks 64 Ni). Ikke-isobare interferenser generere såkaldte "matrix" effekt, og ændre den analytiske præcision af målingerne ved at ændre tilstanden af ionisering i forhold til rent zink standard, som prøverne sammenlignet med 1. En lav blank (<10 ng) indikerer, at der ikke er nogen forurening af prøverne med ekstern Zn, der ville bias målte isotopsammensætning. Som Zn isotoper kan fraktioneres under ionbytningskromatografi 2, indsamling af alle de Zn-atomer sikrer, at ingen isotopfraktionering forekommer, hvilket indebærer, at den kemiske procedure bør have en fuld udbytte. Endelig er en korrektion af det instrumentale isotopfraktionering under massespektrometri måling gøres via "standard bracketing" metode.

Derfor, for at de største problemer opnå præcise målinger styrer ekstern kontaminering (dvs. lav blank), der producerer en fuld udbytte kemisk rensning, der er ren med alle andre atomer eller molekyler, og korrigere instrumental isotopfraktionering på masse-spektrometer. I dette papir vil vi beskrive vores analytiske protokol til at adskille Zn fra musen organer samt massespektrometri målinger.

Ekstraktionen sker ved hjælp en lav mængde fortyndede syrer (HBr / HNO 3 medier) på mikro-søjler (0,5 pi og 0,1 ul) af anionbytterharpiks. Det har en fuld udbytte og målingerne har en ekstern reproducerbarhed bedre end 50 ppm på 66 Zn / 64 Zn-forhold. En anden fordel ved method er, at det er meget hurtigt. Metoden er derfor meget velegnet til medicinske videnskaber, i hvilken man nødt til at analysere et stort antal prøver i forhold til geovidenskabelige, hvor disse analytiske metoder blev udviklet.

Protocol

BEMÆRK: Procedurer, der involverer dyr er blevet godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg (IACUC) på Université Paris Diderot. 1. Fremstilling af materialer Sub-kog destillere 1 I af syrerne (HNO3, HBr) for at rense dem fra urenhed. Rengør bægre og tip adapter i en varm (~ 100 ° C) koncentreret HNO3 syrebad i mindst to dage. Vask pipettespidserne i en kold 3N HNO 3 bad i flere dage og skyl individuelt tre gange med deioniseret vand…

Representative Results

I 1,5 N HBr, de vigtigste zinkarter (ZnBr3-) former meget stærke komplekser med anionbytterharpiks, mens de fleste andre elementer ikke interagerer med harpiksen. Zink udvindes derefter ved at ændre mediet til fortyndet HNO3, ændre artsbestemmelse af Zn til Zn2 + som frigives fra harpiksen 6,7. Isotopforhold typisk udtrykkes som dele pr 1.000 afvigelser i forhold til en standard: <img alt="Ligning 1" fo:content-width="2.5in" src…

Discussion

Reproducerbarheden af ​​målingerne evalueres ved replikerede analyser af de samme prøver udført i forskellige analytiske sessioner. For eksempel 6 har vi gentaget samme terrestriske sten 7 gange, og vi opnåede resultater er rapporteret i tabel 2.

Som forventet fra teorien om isotopfraktionering 10 og målt i ethvert solsystem materiale hidtil (fx meteorit 11-13, planter 3-5, dybhavsarter sedimenter 14, d…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

FM anerkender støtte fra ANR gennem en chaire d'Excellence IDEX Sorbonne Paris Cité, at INSU gennem en PNP tilskud, Institut Universitaire de France samt LABEX UniverEarth programmet på Sorbonne Paris Cité (ANR-10-LabX-0023 og ANR -11-IDEX-0005-02). Vi takker også støtte fra Det Europæiske Forskningsråd under Det Europæiske Fællesskabs H2020 rammeprogram / ERC tilskudsaftale # 637503 (Pristine).

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Multi-collection inductively-coupled-plasma mass-spectromter Thermo-Fisher
Anion-exchange resin AG1 X8 200-400 Bio-Rad 140-1443-MSDS
teflon beakers Savillex  200-015-12
Home-made teflon colunms made with shrinkable teflon

References

  1. Marechal, C. N., Telouk, P., Albarede, F. Precise analysis of copper and zinc isotopic compositions by plasma-source mass spectrometry. Chemical Geology. 156 (1), 251-273 (1999).
  2. Marechal, C. N., Albarede, F. Ion-exchange fractionation of copper and zinc isotopes. Geochim. Cosmochim. Acta. 66 (9), 1499-1509 (2001).
  3. Weiss, D. J., Mason, T. F. D., Zhao, F. J., Kirk, G. J. D., Coles, B. J. Isotopic discrimination of zinc in higher plants. New Phytologist. 165 (3), 703-710 (2005).
  4. Jouvin, D., Louvat, P., N, M. F. C. Zinc isotopic fractionation: why organic matters. Environ Sci Technol. 43 (15), 5747-5754 (2009).
  5. Moynier, F., et al. Isotopic fractionation and transport mechanisms of Zn in plants. Chemical Geology. 267 (3-4), 125-130 (2009).
  6. Moynier, F., Herzog, G., Albarede, F. Isotopic composition of zinc, copper, and iron in lunar samples. Geochim. Cosmochim. Acta. 70 (24), 6103-6117 (2006).
  7. Moynier, F., et al. Isotopic fractionation of zinc in tektites. Earth Planet. Sci. Lett. 277 (3-4), 482-489 (2009).
  8. Chen, H., Savage, P., Teng, F. Z., Helz, R., Moynier, F. Zinc isotope fractionation during magmatic differentiation and the isotopic composition of the bulk Earth. Earth Planet. Sci. Lett. 369-370, 34-42 (2013).
  9. Moeller, K., et al. Calibration of the new certified materials ERM-AE633 and ERM-AE6447 for copper and IRMM 3702 for zinc isotope amount ratio determination. Geostd. Geoan. Res. 36 (2), 177-199 (2012).
  10. Bigeleisen, J., Mayer, M. Calculation of equilibrium constants for isotopic exchange reactions. J. Chem. Phys. 15, 261-267 (1947).
  11. Luck, J. M., Ben Othman, D., Albarede, F. Zn and Cu isotopic variations in chondrites and iron meteorites: Early solar nebula reservoirs and parent-body processes. Geochim. Cosmochim. Acta. 69 (22), 5351-5363 (2005).
  12. Moynier, F., Dauphas, N., Podosek, F. A Search for 70Zn Anomalies in Meteorites. Astrophys. J. 700 (2), L92-L95 (2009).
  13. Paniello, R., Day, J., Moynier, F. Zn isotope evidence for the origin of the Moon. Nature. 490 (7420), 376-380 (2012).
  14. Pichat, S., Douchet, C., Albarede, F. Zinc isotope variations in deep-sea carbonates from the eastern equatorial Pacific over the last 175 ka. Earth and Planetary Science Letters. 210 (1-2), 167-178 (2003).
  15. Moynier, F., Fujii, T., Shaw, A., Le Borgne, M. Heterogeneous of natural Zn isotopes in mice. Metallomics. 5 (6), 693-699 (2013).
  16. Balter, V., et al. Bodily variability of zinc natural isotope abundance in sheep. Rapid Com. Mass. Spec. 24, 605-612 (2010).
  17. Balter, V., et al. Contrasting Cu, Fe, and Zn isotopic patterns in organs and body fluids of mice and sheep, with emphasis on cellular fractionation. Metallomics. 5 (11), 1470-1482 (2010).
  18. Urgast, D. S., et al. Zinc isotope ratio imaging of rat brain thin sections from stable isotope tracer by LA-MC-ICP-MS. Metallomics. 4, 1057-1063 (2012).
  19. Marin-Carbonne, J., Rollion-Bard, C., Luais, B. In-situ measurements of iron isotopes by SIMS: MC-ICP-MS intercalibration and application to a magnetite crystal from the Gunflint chert. Chem. Geol. 285 (1-4), 50-61 (2011).
  20. Fietzke, J., et al. Boron isotope ratio determination in carbonates via LA-MC-ICP-MS using soda-lime glass standards as reference material. J. Anal. Atom. Spec. 25, 1953-1957 (2010).
check_url/cn/52479?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Moynier, F., Le Borgne, M. High Precision Zinc Isotopic Measurements Applied to Mouse Organs. J. Vis. Exp. (99), e52479, doi:10.3791/52479 (2015).

View Video