Especiación avanzada de arsénico en agua mediante HPLC-ICP-MS

Instrumentación:
ICP: SOLACIÓN^® ICP-MS
LC: AVANT^® (U) HPLC

Escrito por
Dr. Fadi Abou-Shakra
Advion Interchim Científico^®

Introducción
El arsénico (As) es un elemento tóxico presente en diversas matrices ambientales, como el agua, el suelo y los alimentos. Su toxicidad depende en gran medida de su forma química. El arsénico inorgánico es una forma particularmente tóxica que se encuentra frecuentemente en fuentes de agua y presenta importantes riesgos para la salud, como lesiones cutáneas y cáncer. Por lo tanto, la detección y cuantificación precisas de especies de arsénico inorgánico son cruciales para garantizar la seguridad del agua y el cumplimiento de las normas regulatorias. La HPLC-ICP-MS es una herramienta analítica muy potente para realizar estos análisis.

La HPLC-ICP-MS combina las capacidades de separación de la HPLC con la sensibilidad de detección de la ICP-MS. La HPLC separa las especies de arsénico según sus propiedades químicas, mientras que la ICP-MS las detecta y cuantifica con alta sensibilidad y precisión.

La solución de especiación científica Advion Interchim ofrece varias características clave que ayudan al usuario final a desarrollar métodos HPLC-ICP-MS robustos, entre ellos:
1. Un software totalmente integrado que controla tanto el sistema SOLATION® ICP-MS como el sistema AVANT® HPLC. Además, el software ICP-MS Express permite controlar un detector UV-DAD para la revisión en tiempo real de los datos ICP-MS y UV, lo que permite al usuario final solucionar cualquier problema cromatográfico durante el desarrollo del método.
2. Rutinas de cuantificación avanzadas, como rutinas de dilución de isótopos especiados incorporadas para lograr la máxima precisión y cálculos semicuantitativos para informar sobre la concentración de especies desconocidas.
3. Revisión simplificada de datos: que permite cambiar sobre la marcha los parámetros de integración de picos, acelerando el proceso de desarrollo de métodos.
4. Informes flexibles que permiten la fácil generación de informes y simplifican la exportación de datos para integrarlos con LIMS u otros sistemas de datos de laboratorio.
5. Cambio automático de columnas para el análisis de especiación de múltiples elementos para permitir el análisis secuencial sin supervisión de diferentes lotes de muestras.

Metodología
Las especies de arsénico inorgánico en forma de óxido sólido de As(III) y óxido de As(V), así como el fosfato disódico de amonio, se obtuvieron de Oakwood Chemicals, EE. UU. La separación de las dos especies de As se realizó en un Advion Interchim Scientific.^® Columna C18, estrategia Uptisphere 100A, tamaño de partícula 5 µm, longitud 250 mm y diámetro interior 3 mm. La fase móvil consistió en fosfato monoamónico dihidrogenado 5 mM y acetonitrilo al 0.05 %, ajustado a pH 2.6.

Separación y resultados
La Figura 1 muestra la separación de los dos picos de arsénico inorgánico junto con la respuesta de un pico de estándar interno inyectado para corregir la posible deriva con el tiempo. El impacto del uso del pico para normalizar la señal en la estabilidad a largo plazo del análisis se destaca en la Figura 2.

Figura 1: La separación de As(III) y As(V) utilizando una columna C18.

La estabilidad a largo plazo de la separación se evalúa utilizando dos variables: el área del pico y el tiempo de retención de los picos eluidos.

Figura 2: Estabilidad del área del pico de 1 ppb de As(V) durante 4 horas con y sin normalización. Si bien la estabilidad a largo plazo para inyecciones de 50 µL de 1 ppb de As(V) durante 4 horas fue < 10 %, la normalización de la señal, al relacionarla con el área del pico de la espiga inyectada, mejoró dicha precisión a menos del 3 %.

Figura 2: Estabilidad del área del pico para 1 ppb de As(V) durante 4 horas de análisis. Se observó una desviación ascendente en la respuesta en el gráfico (cuadrados naranjas), que se corrigió correctamente mediante el uso de un estándar interno (rombo azul).

Por otro lado, al observar la estabilidad del tiempo de retención como se muestra en la Figura 3, podemos ver claramente que el tiempo de retención de los picos no se desplazó durante el período de análisis de 4 horas.

Figura 3: Estabilidad del tiempo de retención de As(V) durante 4 horas con y sin estándar interno, no se pudo detectar deriva.

Para establecer el límite de detección del método, la Figura 4 muestra la lista de picos generada por el software, que incluye los picos y la relación señal/ruido correspondiente. Con una relación señal/ruido de 112 para 1 ppb de As(V), esto se traduce en límites de detección < 30 ppt basados ​​en el triple de la relación señal/ruido.

Figura 4: Lista de picos generada a partir de 1 ppb de As(V) y 0.25 ppb de As(III) que muestra excelentes relaciones señal/ruido y resalta el poder de detección del sistema.

Conclusión
La HPLC-ICP-MS es una técnica vital para la especiación de arsénico, que proporciona datos precisos y fiables esenciales para las evaluaciones ambientales y de seguridad alimentaria. En este resumen de aplicación, demostramos la eficacia de la solución de especiación utilizando SOLATION.^® ICP-MS. Se logró una separación repetible y fiable, y se alcanzaron fácilmente límites de detección en el rango de ppt. La capacidad totalmente automatizada del sistema permite al usuario analizar las muestras sin supervisión y procesar los datos/generar informes con mínima intervención.