Summary

Altas medidas de precisión de zinc isotópicos aplicados a Ratón Órganos

Published: May 22, 2015
doi:

Summary

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

Abstract

Se presenta un procedimiento para medir con alta precisión las proporciones de isótopos de zinc en órganos de ratón. Zinc se compone de 5 isótopos estables (64 Zn, Zn 66, 67, 68 Zn Zn y Zn) 70 que se fraccionan naturalmente entre los órganos de ratón. En primer lugar, mostramos cómo disolver los diferentes órganos con el fin de liberar a los átomos de Zn; este paso se realiza por una mezcla de HNO 3 y H 2 O 2. A continuación, purificamos los átomos de zinc de todos los otros elementos, en particular de interferencias isobáricas (por ejemplo, Ni), por cromatografía de intercambio aniónico en un / HNO 3 HBr medio diluido. Estos dos primeros pasos se realizan en un laboratorio limpio utilizando productos químicos de alta pureza. Por último, las proporciones de isótopos se miden usando un multi-colector-plasma de acoplamiento inductivo-espectrómetro de masas, en baja resolución. Las muestras se inyectaron usando una cámara de pulverización y el fraccionamiento isotópico inducido por el espectrómetro de masas es corrected mediante la comparación de la relación de las muestras a la relación de un estándar (técnica de horquillado estándar). Este procedimiento típico completo produce una relación isotópica con un 50 ppm (2 sd) reproducibilidad.

Introduction

La medición de alta precisión (mejor que 100 ppm / unidad de masa atómica) de zinc composición de isótopos estables sólo ha sido posible por cerca de 15 años gracias al desarrollo de varios colectores de plasma de código espectrómetros de masa y desde entonces ha sido aplicado en su mayoría en la Tierra y las ciencias planetarias. Las aplicaciones en el campo médico son nuevos y tienen un fuerte potencial como biomarcadores para enfermedades que modifican el metabolismo del zinc (por ejemplo, enfermedad de Alzheimer). Este trabajo presenta un método para medir con alta precisión las proporciones de isótopos estables naturales de zinc en diversos órganos de ratón. Lo mismo sería aplicable a muestras humanas. El método consiste en la disolución de los órganos, la purificación química de zinc del resto de los átomos, y luego el análisis de la relación isotópica en un espectrómetro de masas.

La calidad de Zn mediciones isotópicas depende de la calidad de la purificación química (pureza de Zn, bajo un borrador en blancoared a la cantidad de Zn presente en la muestra, rendimiento alto química del procedimiento) y en el control del sesgo instrumental. Se necesita la alta pureza de la fracción de Zn final para eliminar ambos interferencias isobáricas e interferencias no isobárica que crean un efecto de la matriz. Nucleidos isobáricas crean interferencias directas (por ejemplo, 64 Ni). Interferencias no isobáricas generan el llamado efecto de "matriz" y alteran la precisión analítica de las mediciones por el cambio de la condición de la ionización en comparación con el estándar de zinc puro a la que las muestras se comparan con 1. Un bajo blanco (<10 ng) indica que no hay contaminación de las muestras por Zn externa que sesgo la composición isotópica medido. Como isótopos de Zn pueden fraccionarse durante la cromatografía de intercambio iónico 2, la colección de todos los átomos de Zn asegura que ningún fraccionamiento isotópico se produce, lo que implica que el procedimiento químico debe tener un rendimiento completo. Por último, la corrección del fraccionamiento isotópico decisivo durante la medición espectrometría de masas se realiza mediante el método de "horquillado estándar".

Por lo tanto, las principales dificultades para obtener mediciones precisas son el control de la contaminación externa (es decir, baja en blanco), la producción de una purificación química pleno rendimiento que está limpio de cualquier otros átomos o moléculas, y corregir el fraccionamiento isotópico instrumental en el espectrómetro de masas. En este artículo vamos a describir nuestro protocolo de análisis para separar Zn de los órganos de ratón, así como las mediciones de espectrometría de masas.

La extracción se realiza usando una baja cantidad de ácidos diluidos (HBr / HNO 3 medios de comunicación) en micro-columnas (0.5 mu l y 0,1 mu l) de resina de intercambio aniónico. Tiene un rendimiento total y las mediciones tienen una reproducibilidad externa mejor que 50 ppm en la relación de 66 Zn / Zn 64. Otra ventaja de la metod es que es muy rápido. El método está por lo tanto muy bien adaptada a las ciencias médicas, en el que uno tiene que analizar un gran número de muestras en comparación con ciencias de la tierra, donde se desarrollaron estos métodos analíticos.

Protocol

NOTA: Los procedimientos con animales han sido aprobados por el Cuidado y Uso de Animales Comité Institucional (IACUC) en la Université Paris Diderot. 1. Preparación de los materiales Sub-ebullición destilar 1 L de los ácidos (HNO 3, HBr) con el fin de purificarlos de la impureza. Limpie los vasos y adaptador de punta en un caliente (~ 100 ° C) concentra HNO 3 baño ácido durante al menos dos días. Lavar las puntas de pipeta en un resfriado 3 N HNO <su…

Representative Results

En 1,5 N HBr, las principales especies de zinc (ZnBr3-) forma complejos muy fuertes con la resina de intercambio de aniones, mientras que la mayoría de otros elementos no interactúan con la resina. El zinc se recupera a continuación cambiando el medio a HNO 3 diluido, el cambio de la especiación de Zn a Zn 2+ que se libera de la resina de 6,7. Las relaciones de isótopos se expresan típicamente como partes por 1000 desviaciones relativas a un estándar: …

Discussion

La reproducibilidad de las mediciones se evalúa a través de análisis replicados de las mismas muestras realizadas durante las diferentes sesiones de análisis. Por ejemplo 6, hemos reproducido la misma roca terrestre 7 veces y hemos obtenido los resultados presentados en la Tabla 2.

Como se esperaba de la teoría de fraccionamiento isotópico 10 y como se mide en cualquier material sistema solar hasta el momento (por ejemplo, meteorito

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

FM reconoce el financiamiento de la ANR a través de una chaire d'Excellence IDEX Sorbonne Paris Cité, el INSU través de una subvención PNP, el Instituto Universitario de Francia, así como el programa Labex UniverEarth en la Sorbona de París Cité (ANR-10-LabX-0023 y la ANR -11-IDEX-0005-02). También agradecemos a la financiación del Consejo Europeo de Investigación en virtud de la Comunidad Europea H2020 Programa Marco / ERC acuerdo de subvención # 637503 (prístina).

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