Analysis of trace elements distributed in blood

Summary For the analysis of trace elements distributed in blood, a combination of centrifugation, ultrafiltration and electrophoresis is proposed. A preparative (<- 200 mg protein) isotachophoretic system with an improved elution technique, working under physiological pH-conditions, was developed to localize the trace elements in definite protein fractions.The method was examined for beryllium, a toxic trace element with unknown physiological behaviour, in human and guinea pig blood in normal concentrations (about 1 ng/g), and after adding beryllium in vitro in the concentration range 10–100 ng/g, and in guinea pig blood with increased concentrations by inhalation. The corpuscular part of all samples contained 17–33% of the total Be, the low molecular serum fraction (MW <10000) showed 2–10% Be. 60–73% was found in serum proteins, localized at two immunologically identified fractions: the prealbumins and the -globulins. The Be distribution between the two protein regions depends on the absolute Be concentration in blood. The distribution was identical for in vivo- and in vitro-samples.All Be analyses were carried out by an optimized electrothermal AAS method with a detection limit of 0.01 ng/g and a standard deviation of s_r=±4% (10 ng/g, n=10) after isolating the Be from the matrix and s_r=±7% (10 ng/g, n=10) for direct aliquot injection of isotachophoretic fractions into the graphite furnace for AAS-determination.

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Analyse der Verteilung von Spurenelementen in BlutBestimmung von Berylliumkonzentrationen >- 0,01 ng/g in menschlichen und tierischen Blutkomponenten durch präparative Elektrophorese und flammenlose Atomabsorptions-Spektrometrie

Zusammenfassung Ein analytischer Verfahrensverbund aus Zentrifugation, Ultrafiltration und Elektrophorese ermöglicht die differenzierte Aufklärung der Verteilung von Spurenelementen in Blut. Die Zuordnung der Elementspuren zu definierten Serumfraktionen wurde nach Entwicklung eines präparativen (>-200 mg Protein) Isotachophoresesystems mit physiologischem Trenn-pH und einer speziellen Elutionseinrichtung zugänglich, wobei die native Konformation der Proteine in den getrennten Fraktionen erhalten bleibt.Die Methode wurde für Beryllium ausgearbeitet, dessen physiologisches Verhalten weitgehend unbekannt ist. Untersucht wurden Human- und Meerschweinchenblut mit Berylliumspuren in der Allgegenwartskonzentration (ca. 1 ng/g), Human- und Meerschweinchenblut mit in vitro-Berylliumzugaben (10–100 ng/g) und Meerschweinchenblut, dessen Be-Gehalt durch Inhalation von Be-Aerosol im Bereich 10–100 ng/g erhöht war. 17–33% des Gesamtberylliums wurden übereinstimmend bei allen Proben im Korpuskulärteil lokalisiert, 2–10% in den niedermolekularen (MG <10000) Serumfraktionen und 60–73% in den Serumproteinen. Zwei Proteinbereiche dienen als Trägersubstanzen von Beryllium: die Präalbumine und die -Globuline. Das allgegenwärtige Beryllium (<- 1 ng/g) befindet sich zu 8% im Präalbumin und zu 60% im -Globulin. Bei erhöhten Be-Gehalten (10–100 ng/g) kehrt sich der Verteilungsgrad um. Die Be-Verteilung war bei den in vivo- und in vitro-Proben identisch.Die Bestimmung des Berylliums in den Proteinfraktionen erfolgte sehr nachweisstark (>- 0,01 ng/g) durch FAAS mit einer relativen Standardabweichung von s_r=±4% (10 ng/g, n=10) nach Abtrennung des Berylliums von der Matrix und s_r=±7% (10 ng/g, n=10) bei direkter Vorgabe von 10 l-Aliquots der isotachophoretischen Fraktionen in das Graphitrohr.