Utarbeidelse av DMMTAV og DMDTAV bruker DMAV for miljømessige programmer: syntese, rensing og bekreftelse
Summary
Denne artikkelen presenterer endret eksperimentelle protokoller for dimethylmonothioarsinic syre (DMMTAV) og dimethyldithioarsinic syre (DMDTAV) syntese, inducing dimethylarsinic syre (DMAV) thiolation gjennom blanding av DMAV , Na2S og H2så4. Endret protokollen inneholder en eksperimentell retningslinjer, dermed overvinne begrensninger av syntese trinnene som kan ha forårsaket eksperimentelle feil i kvantitativ analyse.
Abstract
Dimethylated thioarsenicals som dimethylmonothioarsinic syre (DMMTAV) og dimethyldithioarsinic syre (DMDTAV), som er produsert av metabolismevei av dimethylarsinic acid (DMAV) thiolation, har vært nylig funnet i miljø samt organer. DMMTAV og DMDTAV kan kvantifiseres for å fastslå økologiske effekter av dimethylated thioarsenicals og deres stabilitet i environmental media. Syntese metoden for disse forbindelsene er unstandardized, å replikere tidligere studier utfordrende. Videre er det en mangel på informasjon om lagring teknikker, inkludert lagring av forbindelser uten arter transformasjon. Videre begrenset informasjon om syntese metoder er tilgjengelig, kan det være eksperimentelle vanskeligheter med å syntetisere standard kjemikalier og utføre kvantitativ analyse. Protokollen presenteres her gir en praktisk endret syntese metode for dimethylated thioarsenicals, DMMTAV og DMDTAV, og vil hjelpe i kvantifiseringen arter separasjon analyse med høy ytelse flytende Ture i forbindelse med Induktivt kombinert plasma massespektrometri (såkalt HPLC-ICP-MS). Eksperimentell trinnene i denne fremgangsmåten ble endret ved å fokusere på utarbeidelsen av kjemiske reagenser, filtreringsmetoder og lagring.
Introduction
Siden dimethylarsinic syre (DMAV) har vist seg å både Akutt toksisitet og gentoksisitet på grunn av gjennomgår metylering og thiolation ved svelging1,2, har metabolismevei av arsen thiolation er intensivt studerte både i vitro og vivo3,4 så vel som i environmental media (f.eks deponi sigevann)5,6. Tidligere studier har funnet både redusert og thiolated analogs av DMAV i levende celler, for eksempel, dimethylarsinous acid (DMAIII), dimethylmonothioarsinic syre (DMMTAV) og dimethyldithioarsinic syre ( DMDTAV)7,8,9, med dimethylated thioarsenicals som DMMTAV viser større toksisitet enn andre kjent uorganiske eller organiske arsenicals10. Overflod av svært giftige thioarsenicals har alvorlige miljømessige konsekvenser, siden de kan utgjøre en risiko for mennesker og miljø under svært sulfidic forhold11. Mekanismer for DMMTAV og DMDTAV (trans) dannelse og deres skjebne i miljømessige medier krever imidlertid fortsatt videre studier. Dermed kreves kvantitativ analyse av thioarsenicals for å bedre forståelsen av miljøkonsekvensene av DMMTAV og DMDTAV.
Selv om standard kjemikalier er viktig for kvantitativ analyse, standarder for DMMTAV og DMDTAV er vanskelig å få ved å replikere tidligere studier på grunn av høy risiko for arter transformasjon til andre arter og unstandardized syntese prosedyrer12. Dessuten har metodene referert begrensninger som kan føre til praktiske problemer i syntetisere standard kjemikalier og utføre kvantitativ analyse. DMMTAV og DMDTAV er vanligvis forberedt ved å blande DMAV, Na2S og H2så4 i en bestemt molar forholdet1 eller bobler H2S gass gjennom en løsning av DMAV 13,14. Boblende metoden funksjoner substitusjon av oksygen av svovel ved hjelp av en direkte levering av H2S gass, som er svært giftig og vanskelig å kontrollere for en uerfaren bruker. Derimot har over blande metoden1, brukte for kvalitativ analyse av DMMTAV og DMDTAV i miljømessig sudies5,6,12, thiolation av DMAV med H2S generert ved å blande Na2S og H2så4 og produserer DMMTAV og DMDTAV, gir enklere stoichiometric kontroll å produsere målet kjemikalier, som sammenlignet med direkte Bruk H2S gass.
Referansen blande metoden prosedyrer1,3,4,8,15 nevnt i denne studien utstillingen begrensninger i noen av sine kritiske eksperimentelle skritt, som kan føre til eksperimentell feil. For eksempel er informasjon om bestemte løsemiddel (dvs. vaskebuffer vann) forberedelse og utvinning og krystallisering av syntetisk arsenicals over forkortet eller ikke beskrevet i tilstrekkelig detalj. Slike spredt og begrenset informasjon om prosessuelle skritt kan føre til inkonsekvent dannelsen av thioarsenicals og upålitelige kvantifisering analyse. Derfor beskriver endret protokollen utviklet her syntese av DMMTAV og DMDTAV lager løsninger med kvantitative arter separasjon analyse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Utviklet protokollen avklart avgjørende skritt at tidligere studier1,3,4,8,15 utelatt eller forkortet, som kan ha ført til problemer med eller feil under DMMTAV og DMDTAV syntese. DMMTAV er oksidasjon-sensitive1,5, kjemiske reagensene syntese dens ble tilberedt med N<…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskningen ble støttet av grunnleggende forskning program (prosjektnummeret: 2016R1A2B4013467) gjennom de National Research Foundation av Korea (NRF) finansiert av departementet for vitenskap, IKT og fremtid planlegger 2016 og også støttet av Korea grunnleggende vitenskap Instituttet Research Program (prosjektnummeret: C36707).
Materials
| Cacodylic acid | Sigma-Aldrich | 20835-10G-F | |
| Sodium sulfide nonahydrate | Sigma-Aldrich | S2006-500G | |
| Sulfuric acid 96% | J.T.Baker | 0000011478 | |
| Ammonium acetate | Sigma-Aldrich | A7262-500G | |
| Formic acid 98% | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 066-00461 | |
| Diethyl ether (Extra Pure) | Junsei Chemical | 33475-0380 | |
| Adapter cap for 60 mL Bond Elut catridges | Agilent Technologies | 12131004 | Syringe type of SPE |
| Bond Elut C18 cartridge | Agilent Technologies | 14256031 | Syringe type of SPE |
| HyPURITY C-18 | Thermo Scientific | 22105-254630 | 5 um, 125 x 4.6 mm |
| Glovebox | Chungae-chun, Rep. of Korea | Customized | |
| Agilent 1260 Infinity Bio-inert LC | Agilent Technologies | DEAB600252, DEACH00245 | |
| Agilent Technologies 7700 Series ICP-MS | Agilent Technologies | JP12031510 | |
| Finnigan LCQ Deca XP MAX Mass Spectrometer System | Thermo Electron Corporation | LDM10627 |
Referências
- Suzuki, K. T., et al. Dimethylthioarsenicals as arsenic metabolites and their chemical preparation. Chem. Res. Toxicol. 17, 914-921 (2004).
- Kuroda, K., et al. Microbial metabolite of dimethylarsinic acid is highly toxic and genotoxic. Toxicol. Appl. Pharmacol. 198, 345-353 (2004).
- Naranmandura, H., Iwata, K., Suzuki, K. T., Ogra, Y. Distribution and metabolism of four different dimethylated arsenicals in hamsters. Toxicol. Appl. Pharmacol. 245, 67-75 (2010).
- Naranmandura, H., et al. Comparative toxicity of arsenic metabolites in human bladder cancer EJ-1 cells. Chem. Res. Toxicol. 24, 1586-1596 (2011).
- Wallschlager, D., London, J. Determination of methylated arsenic-sulfur compounds in groundwater. Environ. Sci. Technol. 42, 228-234 (2008).
- Zhang, J., Kim, H., Townsend, T. Methodology for assessing thioarsenic formation potential in sulfidic landfill environments. Chemosphere. 107, 311-318 (2014).
- Shimoda, Y., et al. Proposal for novel metabolic pathway of highly toxic dimethylated arsenics accompanied by enzymatic sulfuration, desulfuration and oxidation. Trace Elem. Med. Biol. 30, 129-136 (2015).
- Naranmandura, H., Suzuki, T. K. Formation of dimethylthioarsenicals in red blood cells. Toxicol. Appl. Pharmacol. 227, 390-399 (2008).
- Leffers, L., Ebert, F., Taleshi, S. M., Francesconi, A. K., Schwerdtle, T. In vitro toxicological characterization of two arsenosugars and their metabolites. Mol. Nutr. Food Res. 57, 1270-1282 (2013).
- Wang, Q. Q., Thomas, J. D., Naranmandura, H. Important of being thiomethylated: Formation, Fate and Effects of methylated thioarsenicals. Chem. Res. Toxicol. 25, 281-289 (2015).
- Kim, Y. T., Lee, H., Yoon, H. O., Woo, N. C. Kinetics of dimethylated thioarsenicals and the formation of highly toxic dimethylmonothioarsinic acid in environment. Environ. Sci. Technol. 50, 11637-11645 (2016).
- Cullen, W. R., et al. Methylated and thiolated arsenic species for environmental and health research – A review on synthesis and characterization. J. Environ. Sci. 49, 7-27 (2016).
- Fricke, M., et al. Chromatographic separation and identification of products form the reaction of dimethylarsinic acid with hydrogen sulfide. Chem. Res. Toxicol. 18, 1821-1829 (2005).
- Fricke, M., Zeller, M., Cullen, W., Witkowski, M., Creed, J. Dimethylthioarsinic anhydride: a standard for arsenic speciation. Anal. Chim. Acta. 583, 78-83 (2007).
- Suzuki, K. T., Iwata, K., Naranmandura, H., Suzuki, N. Metabolic differences between twon dimethylthioarsenicals in rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 218, 166-173 (2007).
- Jeong, S., et al. Development of a simultaneous analytical method to determine arsenic speciation using HPLC-ICP-MS: Arsenate, arsenite, monomethylarsonic acid, dimethylarsinic acid, dimethyldithioarsinic acid, and dimethylmonothioarsinic acid. Microchem. J. 134, 295-300 (2017).
- Li, Y., Low, C. -. K., Scott, A. J., Amal, R. Arsenic speciation in municipal landfill leachate. Chemosphere. 79, 794-801 (2010).
- Conklin, D. S., Fricke, W. M., Creed, A. P., Creed, J. T. Investigation of the pH effects on the formation of methylated thio-arsenicals, and the effects of pH and temperature on their stability. J. Anal. At. Spectrom. 23, 711-716 (2008).
- Hansen, H. R., Raab, A., Jaspara, M., Milne, F. B., Feldmann, J. Sulfur-containing arsenical mistaken for dimethylarsinous acid [DMA(III)] and identified as a natural metabolite in urine: major implications for studies on arsenic metabolism and toxicity. Chem. Res. Toxicol. 17, 1086-1091 (2004).
- Mandal, B. K., Suzuki, K. T., Anzai, K., Yamaguchi, K., Sei, Y. A SEC-HPLC-ICP-MS hyphenated technique for identification of sulfur-containing arsenic metabolites in biological samples. J. Chromatogr. B. 874, 64-76 (2008).
- Bartel, M., Ebert, F., Leffers, L., Karst, U., Schwerdtle, T. Toxicological characterization of the inorganic and organic arsenic metabolite thio-DMAV in cultured human lung cells. J. Toxicol. 2011, (2011).
- An, J., et al. Formation of dimethyldithioarsinic acid in a simulated landfill leachate in relation to hydrosulfide concentration. Environ. Geochem. Health. 38, 255-263 (2016).
- Chen, B., et al. Arsenic speciation in the blood of arsenite-treated F344 rats. Chem. Res. Toxicol. 26, 952-962 (2013).
- Alava, P., et al. HPLC-ICP-MS method development to monitor arsenic speciation changes by human gut microbiota. Biomed. Chromatogr. 26, 524-533 (2012).
- Kurosawa, H., et al. A novel metabolic activation associated with glutathione in dimethylmonoarsinic acid (DMMTAV)-induced toxicity obtained from in vitro reaction of DMMTAV with glutathione. J. trace Elem. Med. Biol. 33, 87-94 (2016).
