Подготовка DMMTAV и DMDTAV с использованием DMAV для окружающей среды приложений: синтеза, очистки и подтверждение
Summary
Эта статья представляет изменение экспериментальные протоколы для dimethylmonothioarsinic кислоты (VDMMTA) и dimethyldithioarsinic кислота (VDMDTA) синтеза, вызывая dimethylarsinic кислоты (VDMA) thiolation путем смешивания DMAV , Na2S и так4H2. Измененный Протокол обеспечивает экспериментальный руководящего положения, тем самым преодоления ограничений синтеза шагов, которые могло вызвать экспериментального сбоев в количественном анализе.
Abstract
Dimethylated thioarsenicals как dimethylmonothioarsinic кислоты (DMMTAV) и dimethyldithioarsinic кислота (DMDTAV), которые производятся метаболический путь dimethylarsinic кислоты thiolation (VDMA), были недавно Найдено в окружающей среде, а также органов человека. DMMTAV и DMDTAV может быть определена количественно определить экологические последствия dimethylated thioarsenicals и их устойчивость в окружающей среде. Метод синтеза этих соединений нестандартизированного, делая репликации предыдущие исследования сложной. Кроме того существует недостаток информации о технологии хранения, включая хранение соединений без видов трансформации. Кроме того потому что доступен лишь ограниченный объем информации о методах синтеза, может быть экспериментальной трудности в обобщения стандартных химических веществ и количественного анализа. Протокол, представленная в настоящем документе предоставляет метод практически модифицированных синтез dimethylated thioarsenicals, DMMTAV иVDMDTA и поможет в количественной оценке видов разделение анализа с использованием высокопроизводительных жидкости хроматографии в сочетании с масс-спектрометрия индуктивно связанной плазмы (ВЭЖХ-ICP-MS). Экспериментальные шаги этой процедуры были изменены, сосредоточив внимание на подготовке химических реагентов, методы фильтрации и хранения.
Introduction
Так как dimethylarsinic кислоты (VDMA) была продемонстрирована выставлять острой токсичности и генотоксичности благодаря метилирования и thiolation после приема1,2, метаболический путь thiolation мышьяка имеет был интенсивно изучали как in vitro и in vivo3,4 , также как и окружающей среды (например, фильтрата полигона)5,6. Предыдущие исследования показали, как сокращение и аналогов thiolatedV DMA в живых клеток, например, dimethylarsinous кислоты (IIIDMA), dimethylmonothioarsinic кислоты (VDMMTA) и dimethyldithioarsinic кислоты ( DMDTAV)7,8,9, с dimethylated thioarsenicals например DMMTAV экспонируется более токсичностью, чем другие известные неорганические или органические связи10. Обилие высокотоксичных thioarsenicals имеет серьезные экологические последствия, поскольку они могут создать угрозу для людей и окружающей среды весьма сульфидный условия11. Однако механизмы DMMTAV и DMDTAV (Транс) формирования и их судьбы в окружающей среды все еще требуют дальнейшего изучения. Таким образом количественный анализ thioarsenicals требуется для улучшения понимания экологических последствий DMMTAV иVDMDTA.
Хотя стандартные химические вещества являются ключевым требованием для количественного анализа, стандарты DMMTAV иV DMDTA трудно получить путем репликации предыдущих исследований, ввиду высокого риска видов трансформации в других видов и нестандартизированного синтеза процедуры12. Кроме того ссылки на методы имеют ограничения, которые могут привести к практические трудности в обобщения стандартных химических веществ и количественного анализа. DMMTAV иV DMDTA обычно готовят путем смешивания DMAV, Na2S и H2,4 в некоторых молярное соотношение1 или восходящей H2S газа через решенияV 13,14DMA. Восходящей замена функции метод кислорода, серы, используя прямые поставки газа H2S, который, высоко токсичен и трудно контролировать для неопытного пользователя. И наоборот выше смешивания метод1, широко используется для качественного анализа DMMTAV и DMDTAV в экологических sudies5,6,12, предлагает thiolation из V DMA с H2S, созданный путем смешивания Na2S и H2,4 и производит DMMTAV и DMDTAV, позволяя легче стехиометрическим управления для получения целевых химических веществ, как по сравнению с прямой использование газа H2S.
Ссылка, смешивания метод процедуры1,3,4,8,15 упоминается в это исследование экспонат ограничения в некоторых из их важнейших экспериментальных шагов, которые могут привести к экспериментальный провал. Например сведения о подготовке конкретных растворителя (т.е., деионизированная вода) и извлечения и кристаллизации синтезированных связи чрезмерно сокращенно или достаточно подробно не описаны. Такие дисперсионные и ограниченную информацию о процедурных шагов может привести к несовместимым формирования thioarsenicals и ненадежных количественной оценки анализа. Таким образом измененный Протокол, разработанный в настоящем документе описывается синтез DMMTAV и DMDTAV акций решения с количественной видов разделение анализа.
Protocol
Representative Results
Discussion
Разработанный протокол разъяснил важнейшие шаги, что предыдущие исследования1,3,4,8,15 опущен или аббревиатура, которая может привели к трудности с или неудачи во время СинтезV V DMMTA и DMDTA. К?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано программы фундаментальных исследований науки (номер проекта: 2016R1A2B4013467) через национальные исследования фонд из Кореи (NRF) финансируется министерством науки, ИКТ и будущего планирования 2016 и также поддерживается Корея фундаментальной науки Институт исследований программы (номер проекта: 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 |
References
- 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).
