Application of laser ablation ICP-MS for determination and visualization of distribution of elements in soft clinical tissues

Wydział ChemiiGłówną ideą rozprawy doktorskiej było opracowanie procedur analitycznych w celu uzyskania informacji o rozmieszczeniu i zawartości analizowanych pierwiastków w tkankach miękkich. Oznaczano pierwiastki zawarte w implantach: Ti, V i Al oraz pierwiastki fizjologiczne: Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, stosując metodę bezpośredniej analizy próbek stałych – ablację laserową ze spektrometrią mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie (LA-ICP-MS). Prezentowane w niniejszej pracy wyniki badań są efektem współpracy interdyscyplinarnej chemików analityków z lekarzami stomatologii. W części literaturowej omówiono zagadnienia dotyczące analizy próbek klinicznych metodą LA-ICP-MS związane z pobraniem i przygotowaniem próbek, rodzajem stosowanej aparatury, wybranymi strategiami kalibracji oraz przedstawiono zestawienie literatury badawczej z omawianej dziedziny. W części eksperymentalnej przedstawiono sposób opracowania trzech procedur analitycznych w celu uzyskania informacji o rozmieszczeniu i zawartości analizowanych pierwiastków na powierzchni badanych próbek. Ponadto, przeprowadzono walidację istotnych parametrów metody analitycznej oraz zapewniono i wykazano spójność pomiarową. Opracowane i zwalidowane procedury analityczne zastosowano do analizy fragmentów tkanek mających kontakt z implantami. Uzyskane dwuwymiarowe mapy zawartości pierwiastków będących składnikami elementów implantu (Ti, Al, V) wskazują jednoznacznie na obecność dużej ilości tych pierwiastków na powierzchni badanych tkanek, głównie w postaci drobin metalicznych o wymiarach rzędu mikrometrów.The main idea of the doctoral thesis was to develop analytical procedures in order to obtain information about the distribution of the analyzed elements in soft tissues. The analyzed elements were the constituents of the implants: Ti, V and Al and the physiological elements: Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, using the method of direct analysis of solid samples - laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). The results of the research presented in this paper are the result of interdisciplinary cooperation of analytical chemists with dentists. In the literature part, the problems relating to the analysis of clinical samples by LA-ICP-MS associated with the collection and preparation of samples, the type of apparatus used, the selected calibration strategies and summary of the research literature in the field are discussed. The experimental part presents detailed steps of developing three analytical procedures in order to obtain information about the distribution and content of the analyzed elements on the surface of the tested samples. Validation of relevant parameters of the analytical method was performed and measurement traceability was established. The resulting two-dimensional maps of content of elements which are components of the implants (Ti, Al, V) clearly show the presence of large amounts of these elements on the surface of the examined tissue, mainly in the form of metallic particles of micrometer size.Praca częściowo finansowana w ramach grantu: NCN Preludium UMO-2015/N/17/ST4/0380