Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Валідація методу визначення рідкісноземельних металів у біологічних зразках методом атомно-емісійної індуктивно-звʼязаної плазми (ICP OES)

О. Чечет, С. Шуляк, А. Маслюк, М. Романько, Ю. Доброжан, З. Малімон, І. Бардик, О. Ступак, О. Оробченко, В. Ушкалов
Завантажити статтю
Анотація

Нині одними із пріоритетних наноматеріалів є наночастинки рідкісноземельних металів (РЗМ) – Церію, Лантану, Гадолінію та інших, що дозволяє успішно застосовувати їх в якості нових природних добавок до корму (завдяки антимікробним та антиоксидантним властивостям) з метою підвищення продуктивності тварин. Проте питання перерозподілу в організмі і накопичення РЗМ у продукції тваринництва потребує надання адекватної відповіді з використанням чутливих і високоточних кількісних методів дослідження у звʼязку із чим визначення РЗМ у біологічних зразках набуває надзвичайної актуальності. В рамках даного дослідження проведено оцінку придатності (валідацію) розробленої методики визначення РЗМ (Лантану і Гадолінію) у біологічних зразках (сироватка, печінка, нирки) з використанням атомно-емісійної індуктивно-звязаної плазми (ICP OES) та адаптовано методику підготовки проб у різних матрицях. Як критерії оцінки визначали ключові робочі параметри: межу детектування, межу кількісного визначення, точність, правильність, збіжність, відтворюваність, селективність, лінійність, робочий діапазон. Установлено, що даний метод демонструє хорошу лінійність у робочому діапазоні 1,0-500,0 мкг/кг (дм3) для Гадолінію та 0,5-500,0 мкг/кг (дм3) для Лантану; метод є селективним, чутливим, практичним і точним. Межа детектування LOD та межа кількісного визначення LOQ становлять для Гадолінію і Лантану 0,1 та 0,05 мкг/кг (дм3) та 1,0 і 0,5 мкг/кг (дм3) відповідно. Одержані валідаційні дані задовольняють вимогам Настанови Eurachem та Гармонізованої настанови IUPAC з валідації в одній лабораторії, а методика визначення РЗМ у біологічних зразках є придатною для конкретного застосування відповідно до ISO/IEC 17025:2019

Ключові слова

рідкісноземельні метали (РЗМ), Гадоліній, Лантан, атомно-емісійна індуктивно-звʼязана плазма (ICP OES), біологічні зразки, валідація

ЦИТУВАТИ
Chechet, O., Shulyak, S., Maslyuk, A., Romanko, M., Dobrozhan, Yu., Malimon, Z., Bardik, I., Stupak, O., Orobchenko, O., & Ushkalov, V. (2023). Validation of the method for the determination of rare earth metals in biological samples by the atomic emission inductively coupled plasma method (ICP OES). Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(2). https://doi.org/10.31548/dopovidi2(102).2023.013
Використані джерела
  1. Wang, M.Q., & Xu, Z.R. (2003). Effect of supplemental lanthanum on the growth performance of pigs. Asian-Australas. J. Anim. Sci., 16, 1360-1363. https://doi.org/10.5713/ajas.2003.1360.
  2. Cai, L., Nyachoti, C.M., & Kim, I.H. (2018). Impact of rare earth element-enriched yeast on growth performance, nutrient digestibility, blood profile, and fecal microflora in finishing pigs. Canadian Journal of Animal Science, 98(2), 347-353. https://doi.org/10.1139/cjas-2017-0089.
  3. Cai, L., Park, Y.S., Seong, S.I., Yoo, S.W., & Kim, I.H. (2015). Effects of rare earth elements-enriched yeast on growth performance, nutrient digestibility, meat quality, relative organ weight, and excreta microflora in broiler chickens. Livestock Science, 172, 43-49. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2014.11.013.
  4. Tariq, H., Sharma, A., Sarkar, S., Ojha, L., Pal, R.P., & Mani, V. (2020). Perspectives for rare earth elements as feed additive in livestock — A review. Asian-Australas J. Anim. Sci., 33(3), 373-381. https://doi.org/10.5713/ajas.19.0242.
  5. Wu, J., Zhang, Z., & Yan, J. (1994). An initial study on effect of adding rare earth element on productivity of egg laying breeder hens. Ning. Xia Sci. Technol. Farming For., 4, 36-38.
  6. Fang, J., Huang, Y., & Gong, H. (1994). A study of feeding rare earth elements to black-bone silky fowl. Fujian J. Husb. Vet., 3, 28-29.
  7. Durmuş, O., & Bölükbaşı, Ş.C. (2015). Biological activities of lanthanum oxide in laying hens. The Journal of Applied Poultry Research, pfv052. https://doi.org/10.3382/japr/pfv052.
  8. Reka, D., Thavasiappan, V., Selvaraj, P., Arivuchelvan, A., & Visha, P. (2019). Influence of rare earth elements on production performance in post peak layer chickens. Journal of Entomology and Zoology Studies, 7(2), 292-295.
  9. Liu, Q., Wang, C., Huang, Y.X., Dong, K.H., Yang, W.Z., & Wang, H. (2008). Effects of lanthanum on rumen fermentation, urinary excretion of purine derivatives and digestibility in steers. Animal Feed Science and Technology, 142(1-2), 121-132. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2007.08.002.
  10. Renner, L., Schwabe, A., Döll, S., Höltershinken, M., & Dänicke, S. (2011). Effect of rare earth elements on beef cattle growth performance, blood clinical chemical parameters and mitogen stimulated proliferation of bovine peripheral blood mononuclear cells in vitro and ex vivo. Toxicology Letters, 201(3), 277-284. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2011.01.014.
  11. Xun, W., Shi, L., Hou, G., Zhou, H., Yue, W., Zhang, C., & Ren, Y. (2014). Effect of Rare Earth Elements on Feed Digestibility, Rumen Fermentation, and Purine Derivatives in Sheep. Italian Journal of Animal Science, 13(2), 3205. https://doi.org/10.4081/ijas.2014.3205.
  12. Zawisza, B., Pytlakowska, K., Feist, B., Polowniak, M., Kita, A., & Sitko, R. (2011). Determination of rare earth elements by spectroscopic techniques: a review. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 26(12), 2373. https://doi.org/10.1039/c1ja10140d.
  13. He, M., Hu, B., Chen, B., & Jiang, Z. (2017). Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry for Rare Earth Elements Analysis. Physical Sciences Reviews, 2(1). https://doi.org/10.1515/psr-2016-0059.
  14. Chen, B., He, M., Zhang, H., Jiang, Z., & Hu, B. (2017). Chromatographic Techniques for Rare Earth Elements Analysis. Physical Sciences Reviews, 2(4). https://doi.org/10.1515/psr-2016-0057.
  15. Dybczyński, R.S., & Kulisa, K. (2021). Separation of Rare Earth Elements (REE) by Ion Interaction Chromatography (IIC) Using Diglycolic Acid (ODA) as a Complexing Agent. Chromatographia, 84, 473-482. https://doi.org/10.1007/s10337-021-04025-y.
  16. Stosch, H.-G. (2016). Neutron Activation Analysis of the Rare Earth Elements (REE) – With Emphasis on Geological Materials. Physical Sciences Reviews, 1(8). https://doi.org/10.1515/psr-2016-0062.
  17. De Vito, I. (1999). Determination of trace rare earth elements by X-ray fluorescence spectrometry after preconcentration on a new chelating resin loaded with thorin. Talanta, 49(4), 929-935. https://doi.org/10.1016/s0039-9140(99)00089-2.
  18. Nakayama, K., & Nakamura, T. (2005). X-ray Fluorescence Analysis of Rare Earth Elements in Rocks Using Low Dilution Glass Beads. Analytical Sciences, 21(7), 815-822. https://doi.org/10.2116/analsci.21.815.
  19. Dubenskaya, L.O., Levitskaya, G.D., & Poperechnaya, N.P. (2005). Use of organic reagents for the voltammetric determination of rare-earth elements. Journal of Analytical Chemistry, 60(4), 304-309. https://doi.org/10.1007/s10809-005-0089-7.
  20. Janos, P., & Sulcek, Z. (1990). Methods of determination of rare earth elements. Chemicke Listy, 84(3), 264-280.
  21. Eisele, N. (2003). Untersuchungen zum Einsatz Seltener Erden als Leistungsförderer beim Schwein. Dissertation, Ludwig-Maximilians-Universität, München, 179. https://doi.org/10.5282/edoc.1509.
  22. Tautenhahn, J. (2004). Effect of different concentrations of Rare Earth Elements on growth of juvenile oreochromis niloticus. Bachelor's thesis, University of Aquaculture University of Stirling, Scotland, 60.
  23. Fujimori, E., Hayashi, T., Inagaki, K., & Haraguchi, H. (1999). Determination of lanthanum and rare earth elements in bovine whole blood reference material by ICP-MS after coprecipitation preconcentration with heme-iron as coprecipitant. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 363(3), 277-282. https://doi.org/10.1007/s002160051188.
  24. Fleckenstein, J., Halle, I., Hu, Z.Y., Flachowsky, G., & Schnug, E. (2004). Analyse von Lanthaniden mittels ICP-MS in Futter- und Organproben im Broilermastversuch. Arbeitstagung Mengen und Spurenelemente, 22, 981-986.
  25. Schwabe, A., Meyer, U., Grün, M., Voigt, K.D., Flachowsky, G., & Dänicke, S. (2012). Effect of rare earth elements (REE) supplementation to diets on the carry-over into different organs and tissues of fattening bulls. Livestock Science, 143(1), 5-14. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2011.08.010.
  26. Klochkov, V.K., Malyshenko, A.I., Sedykh, O.O., & Malyukin, Y.V. (2011). Wet chemical synthesis and characterization of luminescent colloidal nanoparticles: ReVO4 : Eu3+(Re = La, Gd, Y) with rodlike and spindlelike shape. Functional materials, 18(1), 111-115. Retrieved from http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135437.
  27. Klochkov, V.K., Grigorova, A.V., Sedyh, O.O., & Malyukin, Yu.V. (2012). Characteristics of nLnVO4 : Eu3+(Ln = La, Gd, Y, Sm) sols with nanoparticles of different shapes and sizes. J. Appl. Spectrosc., 79(5), 726-730. https://doi.org/10.1007/s10812-012-9662-7.
  28. Eurachem Guide: The Fitness for Purpose of Analytical Methods – A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics. B. Magnusson & U. Örnemark (Eds.). Translation of the second edition. (2016). Kyiv: LLC «Yurka Liubchenka», 92.
  29. DSTU EN ISO/IEC 17025:2019. (2020). General requirements for the competence of testing and calibration laboratories (EN ISO/IEC 17025:2017, IDT; ISO/IEC 17025:2017, IDT). Kyiv: SE "UkrNDNC", 24.
  30. Rao, T.N. (2018). Validation of Analytical Methods. Calibration and Validation of Analytical Methods – A Sampling of Current Approaches. https://doi.org/10.5772/intechopen.72087.
  31. Guidance for the Validation of Analytical Methodology and Calibration of Equipment used for Testing of Illicit Drugs in Seized Materials and Biological Specimens. (2009). UNITED NATIONS, New York, 70.