High Precision zink isotoopmetingen Toegepast op Mouse Organs
Summary
We present the technique to measure with high precision zinc isotope ratios in mouse organs.
Abstract
We presenteren een procedure om te meten met een hoge precisie zink isotopenverhoudingen in muis organen. Zinc bestaat uit 5 stabiele isotopen (64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, 68 Zn en 70 Zn) die natuurlijk gefractioneerd tussen muis organen. We tonen eerst hoe de verschillende organen te lossen teneinde de Zn atomen vrij; Deze stap wordt uitgevoerd door een mengsel van HNO 3 en H 2 O 2. Vervolgens zuiveren de zinkatomen van alle andere elementen, met name van isobare interferenties (bijvoorbeeld Ni) door anion-uitwisselingschromatografie in een verdunde HBr / HNO 3 medium. Deze eerste twee stappen worden uitgevoerd in een schone laboratorium met behulp van zeer zuivere chemicaliën. Tenslotte worden de isotoop verhoudingen gemeten met een multi-collector inductief gekoppeld plasma massa spectrometer, in lage resolutie. De monsters worden geïnjecteerd met een sproeikamer en isotopische fractionering geïnduceerd door de massaspectrometer is correctieted door vergelijking van de verhouding van de monsters aan het formaat van een standaard (standaard bracketing techniek). Deze volledige typische procedure produceert een isotoop verhouding met een 50 ppm (2 sd) reproduceerbaarheid.
Introduction
De meting van hoge precisie (meer dan 100 ppm / atomaire massa-eenheid) zink stabiele isotopensamenstelling alleen mogelijk gedurende ongeveer 15 jaar door de ontwikkeling van multi-collector plasma-source massaspectrometers en is sindsdien vooral toegepast in Earth en planetaire wetenschappen. De toepassingen op medisch gebied zijn nieuw en bezitten een groot potentieel als biomarkers voor ziekten die het metabolisme van zink (bijvoorbeeld ziekte van Alzheimer) te wijzigen. Dit artikel meldt een methode voor het meten met een hoge precisie de natuurlijke stabiele isotoop verhoudingen van zink in verschillende muis organen. Hetzelfde zou gelden voor menselijke monsters. De werkwijze omvat het oplossen van de organen, de chemische zuivering van zink uit de rest van de atomen en de analyse van de isotopenverhouding een massaspectrometer.
De kwaliteit van Zn isotoopmetingen is afhankelijk van de kwaliteit van de chemische zuivering (zuiverheid Zn, lage lege compingared de hoeveelheid Zn in het monster, hoge chemische opbrengst van de procedure) en de controle van de instrumentele voorspanning. De hoge zuiverheid van het uiteindelijke Zn fractie zijn nodig om isobare interferenties als niet-isobare interferentie die een matrix effect te verwijderen. Isobaric nucliden creëren directe storingen (bv 64 Ni). Non-isobare interferenties genereren zogenaamde "matrix" effect en pas analytische nauwkeurigheid van de metingen door het veranderen van de toestand van de ionisatie in vergelijking met de zuiver zink standaard waaraan de monsters worden vergeleken met 1. Een lage blank (<10 ng) aan dat er geen contaminatie van monsters door externe Zn dat doen neigen de gemeten isotopensamenstelling. Aangezien Zn isotopen tijdens ionenwisselingschromatografie 2 kan worden gefractioneerd, het verzamelen van de Zn atomen wordt voorkomen dat isotopische fractionering optreedt, hetgeen inhoudt dat de chemische procedure een volledige opbrengst moeten. Tenslotte wordt de correctie van de instrumentele isotopenfractionatie tijdens de massaspectrometrie meting uitgevoerd via de "standaard bracketingprogramma" methode.
Daarom is de belangrijkste problemen bij het verkrijgen nauwkeurige metingen bestuurt de uitwendige besmetting (bijv laag spatie), waardoor een volledige opbrengst chemische zuivering die vrij van andere atomen of moleculen, en tegen de instrumentele isotopische fractionering op de massaspectrometer. In dit document zullen we ons analyseprotocol beschrijven Zn scheiden van de muis organen en de massa-spectrometrie metingen.
De extractie wordt gedaan met behulp van een lage hoeveelheid verdunde zuren (HBr / HNO 3 media) op micro-kolommen (0,5 pi en 0,1 pl) van anionenwisselingshars. Het heeft een volledige opbrengst en de metingen extern reproduceerbaarheid beter dan 50 ppm op 66 Zn / Zn 64 verhouding. Een ander voordeel van het method is dat het zeer snel. De werkwijze is dus zeer goed aangepast aan de medische wetenschappen, waarbij men moet een groot aantal monsters in vergelijking met geosciences, wanneer deze analytische methoden ontwikkeld analyseren.
Protocol
Representative Results
Discussion
De reproduceerbaarheid van de metingen wordt geëvalueerd door middel gerepliceerd analyses van dezelfde monsters tijdens verschillende analytische sessies uitgevoerd. Zo 6, hebben we dezelfde aardse steen 7 keer herhaald en worden de resultaten weergegeven in tabel 2 verkregen.
Zoals verwacht van de theorie van de isotopische fractionering 10 en zoals gemeten in elk zonnestelsel materiaal tot nu toe (bijv meteoriet 11-13, planten <s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
FM erkent de financiering van de ANR via een chaire d'Excellence IDEX Sorbonne Paris Cité, de INSU door een PNP subsidie, het Institut Universitaire de France evenals de Labex UniverEarth programma op Sorbonne Paris Cité (ANR-10-LabX-0023 en ANR -11-IDEX-0005-02). We danken ook de financiering van de Europese Onderzoeksraad in het kader van de Europese Gemeenschap H2020 kaderprogramma / ERC subsidieovereenkomst # 637.503 (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
- 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).
- Marechal, C. N., Albarede, F. Ion-exchange fractionation of copper and zinc isotopes. Geochim. Cosmochim. Acta. 66 (9), 1499-1509 (2001).
- 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).
- Jouvin, D., Louvat, P., N, M. F. C. Zinc isotopic fractionation: why organic matters. Environ Sci Technol. 43 (15), 5747-5754 (2009).
- Moynier, F., et al. Isotopic fractionation and transport mechanisms of Zn in plants. Chemical Geology. 267 (3-4), 125-130 (2009).
- Moynier, F., Herzog, G., Albarede, F. Isotopic composition of zinc, copper, and iron in lunar samples. Geochim. Cosmochim. Acta. 70 (24), 6103-6117 (2006).
- Moynier, F., et al. Isotopic fractionation of zinc in tektites. Earth Planet. Sci. Lett. 277 (3-4), 482-489 (2009).
- 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).
- 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).
- Bigeleisen, J., Mayer, M. Calculation of equilibrium constants for isotopic exchange reactions. J. Chem. Phys. 15, 261-267 (1947).
- 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).
- Moynier, F., Dauphas, N., Podosek, F. A Search for 70Zn Anomalies in Meteorites. Astrophys. J. 700 (2), L92-L95 (2009).
- Paniello, R., Day, J., Moynier, F. Zn isotope evidence for the origin of the Moon. Nature. 490 (7420), 376-380 (2012).
- 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).
- Moynier, F., Fujii, T., Shaw, A., Le Borgne, M. Heterogeneous of natural Zn isotopes in mice. Metallomics. 5 (6), 693-699 (2013).
- Balter, V., et al. Bodily variability of zinc natural isotope abundance in sheep. Rapid Com. Mass. Spec. 24, 605-612 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
