Determinación y especiación de titanio y otros metales traza liberados de las prótesis metálicas ortopédicas por técnicas de espectrometría de masas
- Autores: Alejandro Sarmiento-González
- Directores de la Tesis: Alfredo Sanz-Medel (dir. tes.), Juan Manuel Marchante Gayón (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2008
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fèlix Grases Freixedas (presid.), Jorge Ruíz Encinar (secret.), Elisa Blanco González (voc.), José Paz Jiménez (voc.), José María Tejerina Lobo (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
En la primera parte de la Tesis se ha puesto a punto una nueva metodología multielemental para cuantificar en suero y orina el contenido de los principales componentes presentes en las prótesis metálicas (Ti, V, Cr, Co, Ni y Mo) utilizando la técnica ICP-MS. Dado que la medida de algunos de estos elementos está afectada por interferencias espectrales, se han comparado dos sistemas de eliminación de dichas interferencias: un equipo de alta resolución y un equipo de cuadrupolo con celda de colisión y reacción. Con el equipo de celdas de colisión y reacción fue necesario llegar a un compromiso a la hora de seleccionar los flujos de gas de celda (hidrógeno resultó ser el gas más apropiado) con objeto de determinar todos los analitos simultáneamente. En todo caso, las interferencias espectrales que afectan a los isótopos de Ti y V sólo pudieron ser completamente resueltas utilizando un equipo de alta resolución trabajando a media resolución (Rs= 3000). Consecuentemente, fue éste el equipo ICP-MS finalmente seleccionado. El método fue validado utilizando materiales de referencia de sangre y de orina.
En el segundo capítulo de la Tesis se ha aplicado la metodología anteriormente desarrollada a la determinación de Ti, V, Cr, Co, Ni y Mo en muestras de sangre y orina de pacientes con implantes de cadera y rodilla y de un grupo control de personas sin implantes. Ninguna de las muestras analizadas dio resultados por debajo del límite de detección del método, lo que demuestra la utilidad de la metodología desarrollada para la determinación de estos metales a niveles de ppt en matrices muy complejas. Las concentraciones de V, Cr, Co, Ni y Mo encontradas en sangre y orina de pacientes implantados fueron muy similares a las encontradas en el grupo control. Sin embargo, en los pacientes implantados con prótesis que contenían Ti se encontraron, tanto en sangre como en orina, niveles de este elemento 2-3 veces más altos que en el grupo control. Estos resultados no concuerdan con algunos de los publicados previamente por otros autores utilizando la absorción atómica con horno de grafito como técnica de medida. Estas discrepancias se pueden explicar teniendo en cuenta que muchos de los resultados obtenidos por horno de grafito para elementos como Cr o Co se encuentran por debajo o muy próximos al límite de detección de la técnica. En este sentido es importante destacar que los límites de detección de la metodología desarrollada en esta Tesis para Cr y Co son 375 y 8 veces más bajos (mejores) que los publicados por otros autores utilizando horno de grafito.
Los resultados obtenidos en el segundo capítulo de la Tesis ponen en entredicho el carácter inerte del Ti. Además, queda la duda de si el aumento en los niveles de Ti en sangre y orina es una consecuencia de procesos mecánicos de desgaste o de corrosión. Por ello, en el tercer capítulo de la Tesis, utilizando de nuevo la metodología analítica previamente desarrollada, se han comparado los niveles de Ti en ratas Wistar control con los de ratas en las que se implantaba un filamento de titanio comercialmente puro en el interior del fémur (ausencia por tanto de procesos de desgaste). Se observaron en todos los casos un incremento en los niveles de Ti tanto en sangre como en diferentes órganos diana estudiados de las ratas implantadas con el filamento con respecto a las de control lo que indica claramente que el titanio puede ser liberado de la prótesis a través de procesos de corrosión. Por otro lado, se estudio el comportamiento diferencial en el transporte del Ti soluble y particulado para lo cual un grupo de ratas fueron inyectadas con partículas de TiO2 mientras que otro grupo fueron inyectadas con una disolución de citrato de titanio soluble. Transcurrida una semana se determinó el titanio en diferentes órganos. Los resultados indicaron que mientras que el titanio soluble era transportado a todos los órganos en estudio (hígado, pulmones, riñón, corazón y bazo) siguiendo un comportamiento similar al encontrado en las ratas implantadas con un filamento, las partículas de TiO2 se acumulaban especialmente en los pulmones.
Finalmente, en el cuarto y último capítulo de esta Tesis, se ha abordado la especiación cuantitativa del titanio en suero mediante el acoplamiento HPLC-ICP-MS utilizando el análisis por dilución isotópica como método de cuantificación. Se ha demostrado que el titanio se encuentra en la sangre totalmente unido a la transferrina y que es capaz incluso de desplazar al hierro de la misma. Sin embargo, en el momento de llevar a cabo el análisis de especiación esta unión se rompe en la columna cromatográfica como pudo comprobarse al cuantificar el Ti unido a la transferrina por dilución isotópica postcolumna (alrededor del 20-35%). Utilizando un patrón de 49Ti-Tf sintetizado en nuestro laboratorio, se llevó a cabo la dilución isotópica especiada obteniendo esta vez recuperaciones cromatográficas cuantitativas del Ti inyectado (92-102%). Este hecho demuestra la utilidad del análisis por dilución isotópica específica para investigar cuantitativamente las asociaciones metal-proteína. Los resultados obtenidos en esta última parte de la tesis son de una gran importancia dentro del campo de la Química Analítica en general y de la proteómica en particular ya que ponen de relieve la imperiosa necesidad de desarrollar metodologías analíticas que permitan una adecuada validación cuantitativa de los resultados obtenidos dentro del campo de la especiación y la proteómica y ponen en entredicho muchos de los resultados publicados hasta el momento en este campo.
