Summary

Des mesures de haute précision Zinc isotopiques appliquées aux organes de souris

Published: May 22, 2015
doi:

Summary

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

Abstract

Nous présentons une procédure pour mesurer avec des ratios d'isotopes de zinc de haute précision dans les organes de souris. Le zinc est composé de cinq isotopes stables (64 Zn, 66 Zn, 67 Zn, Zn 68 et 70 Zn) qui sont fractionnés naturellement entre les organes de souris. Nous montrons d'abord comment dissoudre les différents organes afin de libérer les atomes de Zn; cette étape est réalisée par un mélange de HNO 3 et H 2 O 2. Nous purifions alors les atomes de zinc de tous les autres éléments, notamment des interférences isobariques (par exemple, NI), par chromatographie échangeuse d'anions dans un / HNO moyenne diluée de HBr 3. Ces deux premières étapes sont effectuées dans un laboratoire propre à l'aide de produits chimiques de haute pureté. Enfin, les rapports isotopiques sont mesurées en utilisant un multi-collecteur à couplage inductif plasma spectromètre de masse, en basse résolution. Les échantillons sont injectés en utilisant une chambre de pulvérisation et le fractionnement isotopique induite par le spectromètre de masse est corrected en comparant le rapport des échantillons pour le rapport d'une norme (technique de bracketing standard). Cette procédure typique pleine produit un rapport isotopique avec un 50 ppm (2 sd) reproductibilité.

Introduction

La mesure de haute précision (mieux que 100 ppm / unité de masse atomique) zinc composition en isotopes stables n'a été possible pendant environ 15 ans grâce au développement de multi-capteurs plasma source spectromètres de masse et a depuis été essentiellement appliquée dans la Terre et des sciences planétaires. Les applications dans le domaine médical sont nouveaux et ont un fort potentiel en tant que biomarqueurs pour les maladies qui modifient le métabolisme du zinc (par exemple, la maladie d'Alzheimer). Cet article présente une méthode pour mesurer avec une grande précision les ratios des isotopes stables naturels de zinc dans divers organes de la souris. La même chose pourrait être applicable à des échantillons humains. Le procédé comprend la dissolution des organes, la purification chimique de zinc par rapport au reste des atomes, et ensuite l'analyse du rapport isotopique sur un spectromètre de masse.

La qualité des mesures isotopiques de Zn est tributaire de la qualité de la purification chimique (pureté de Zn, faible échantillon viergeARED à la quantité de Zn présent dans l'échantillon, le rendement chimique élevée de la procédure) et sur le contrôle de la polarisation instrumentale. La grande pureté de la fraction Zn finale est nécessaire pour enlever les deux interférences isobares et les interférences non isobarique qui créent un effet de matrice. Nucléides isobariques créent des interférences directes (par exemple, 64 Ni). Des interférences isobariques non génèrent l'effet dit "matrice" et modifier la précision des mesures d'analyse en modifiant l'état de l'ionisation par rapport à la norme de zinc pur à laquelle les échantillons sont comparés à une. Un faible vide (<10 ng) indique qu'il n'y a aucune contamination des échantillons par Zn externe qui biaiserait de la composition isotopique mesurée. Comme isotopes Zn peuvent être fractionnés au cours de la Chromatographie d'échange d'ions 2, la collection de tous les atomes de Zn assure qu'aucun fractionnement isotopique se produit, ce qui implique que le procédé chimique doit avoir un rendement complet. Enfin, la correction du fractionnement isotopique instrumentale pendant la mesure de spectrométrie de masse se fait via la méthode "de bracketing standard".

Par conséquent, les principales difficultés pour obtenir des mesures précises sont le contrôle de la contamination externe (c.-bas blanc), la production d'une purification chimique de plein rendement qui est propre de tous les autres atomes ou de molécules, et la correction du fractionnement isotopique instrumentale sur le spectromètre de masse. Dans cet article, nous allons décrire notre protocole analytique pour séparer Zn à partir d'organes de la souris ainsi que les mesures de spectrométrie de masse.

L'extraction se fait en utilisant une faible quantité d'acides dilués (HBr / HNO 3 de médias) sur les micro-colonnes (0,5 pi et 0,1 pi) de résine échangeuse d'anions. Il dispose d'un plein rendement et les mesures ont une reproductibilité externe supérieure à 50 ppm sur le rapport Zn 66/64 Zn. Un autre avantage de la méthod est qu'il est très rapide. La méthode est donc très bien adaptée aux sciences médicales, dans lesquels on a besoin d'analyser un grand nombre d'échantillons par rapport aux géosciences, où ces méthodes analytiques ont été développés.

Protocol

Nota: Les procédures impliquant des animaux ont été approuvés par le Comité institutionnel de protection des animaux et l'utilisation (IACUC) à l'Université Paris Diderot. 1. Préparation des matériaux Sous-distiller ébullition 1 litre d'acides (HNO 3, HBr) afin de les purifier de l'impureté. Nettoyez les béchers et pourboire adaptateur dans un chaud (~ 100 ° C) concentrés HNO 3 bain d'acide pour au moins deux jours. Laver les …

Representative Results

Dans 1,5 N HBr, les principales espèces de zinc (ZnBr3-) de forme des complexes très forts avec la résine échangeuse d'anions, tandis que la plupart des autres éléments ne interagissent avec la résine. Le zinc est récupéré puis en changeant le milieu de HNO 3 dilué, en changeant la spéciation du Zn à Zn 2+ qui est libéré à partir de la 6,7 de résine. les rapports isotopiques sont en général exprimés en parties par mille déviations par…

Discussion

La reproductibilité des mesures est évaluée par des analyses répliquées des mêmes échantillons effectuées au cours des différentes sessions d'analyse. Par exemple 6, nous avons reproduit la même roche terrestre 7 fois et nous avons obtenu les résultats présentés dans le Tableau 2.

Comme prévu à partir de la théorie de fractionnement isotopique 10 et mesurée dans tout matériel du système solaire jusqu'à présent (par exemp…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

FM reconnaît le financement de l'ANR par une chaire d'excellence IDEX Sorbonne Paris Cité, l'INSU grâce à une subvention PNP, l'Institut Universitaire de France, ainsi que le programme Labex UniverEarth à la Sorbonne Paris Cité (ANR-10-LabX-0023 et l'ANR -11-IDEX-0005-02). Nous remercions également le financement du Conseil européen de la recherche sous H2020 programme-cadre / ERC convention de subvention N ° 637503 la Communauté européenne (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

Referências

  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/pt/52479?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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