A method development for measuring lithium uptake inCaco-2 cells in a complex matrix using MP-AES – Appliedto evaluate the impact of humic acids on lithium uptake

Lithium, together with hydrogen and helium, were the only elements formed duringthe big bang. Lithium today, is a component in various products, some examples aregrease, ceramics, lithium-ion batteries and medication for bipolar disorder. Eventhough the knowledge of lithium’s interactions with biota and our environment islimited, the use of lithium is increasing. In humans, lithium is primarily absorbed in thesmall intestine through Na-channels. The average daily intake varies a lot, but in1985 it was estimated to range from 650 to 3100 μg for a 70 kg adult, according tointernational studies. However, it is not considered as a micronutrient and does nothave a recommended daily intake. Levels in some drinking waters are estimated toreach 170 μg L-1but no definite limit values are set. Humic substances are omnipresent in soil and freshwaters and is well known to formcomplexes with various cations such as most metals. In plants, the complexation ofcadmium and zinc with humic substances decreases their toxicity. However,currently, no studies have been published regarding if this is valid for animal cells aswell. To investigate if this is the case, in vitro tests were performed on Caco-2 cells,which originate from a colon carcinoma. These cells were exposed to a lithium concentration of 10 μg L-1in a nutrient medium for 2 hours. To a series of thesamples, humic acid was added to give a final concentration of 9.86 μg L-1 in thesolution to investigate if that would influence the lithium uptake. The study also includes a methodological evaluation if the performance of microplasma atomic emission spectroscopy (MP-AES) is suitable for the analyses of heavymatrices, e.g. nutrient medium and 1% Triton X solution. After optimization of instrumental parameters, it was concluded that MP-AES can beused for analysis of heavy and complex matrices. It requires, however, the use ofmatrix matched calibration solutions and addition of caesium as ionization buffer incombination with lithium signal correction using internal standards. It is alsoconcluded that lithium is absorbed by Caco-2 cells and that there was no indicationthat humic acid altered this uptake.Litium är en viktig komponent in många produkter, bland annat smörjmedel, keramik,litium-jonbatterier och medicin mot bipolär sjukdom. Även fast dagens kunskap omlitium och dess interaktioner med miljö och organismer är begränsad, ökaranvändandet av litium. I människor absorberas litium primärt i tunntarmen genomNa-kanaler. Det dagliga intaget av litium varierar geografiskt och med livsstil och detfinnas inga bestämda gränsvärden. I USA var det dagliga intaget av litium 1985uppskattat att ligga kring 650 till 3100 μg hos en vuxen som väger 70 kg. Humusämnen är väl kända för att bilda komplex med flertalet metaller. I växter hardet påvisats att humusämnen kan bilda komplex med kadmium och zink vilketminskar toxiciteten av dessa för växten. Inga studier har dock hittats gällandehumusämnens eventuella möjligheter att minska toxiciteten av litium, eller andrametaller, hos djur eller människor. För att undersöka detta närmare har denna studiegjorts för att få ökad förståelse kring absorptionen av litium till Caco-2 celler samt föratt se om närvaro av humussyra kan påverka ett eventuellt upptag. Vidare presenteras resultat från en metodologisk utvärdering om MP-AES kananvändas för att kvantifiera litium i tyngre matriser, såsom näringsmedium för celleroch Triton X-100. Resultaten visar att MP-AES kan användas för dessa matriser genom att användamatrismatchade kalibreringslösningar och cesium som jonisationshämmare ikombination med korrigering av litiumsignalen med hjälp av signalen från internstandard. Sammanfattningsvis så absorberar Caco-2 celler litium och ingenindikation på att humusämnen påverkar detta upptag kunde hittas