Un nuevo método para la medición simultánea de 71 elementos inorgánicos en líquidos, incluida el agua, bebidas y fluidos biológicos:hace que las pruebas de elementos sean mucho más rápidas, más eficiente, y más completo de lo que era posible en el pasado.

Los investigadores estudiaron muestras de líquido de una variedad de fuentes en todo el mundo, incluyendo agua del grifo de un suburbio de la ciudad de Nueva York, nieve de Italia y Croacia, lluvia de Brasil y Pakistán, agua de lago de Suiza y Croacia, y agua de mar de Japón y Brasil. Probar cada muestra da como resultado un patrón elemental distinto, creando una "huella digital" que puede ayudar a diferenciar entre sustancias o rastrear un líquido hasta su origen ambiental.

El método, desarrollado por investigadores del laboratorio de isótopos de la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York y descrito en la revista Avances RSC , publicado por la Royal Society of Chemistry, puede usarse para explorar y comprender la distribución de elementos inorgánicos más allá de los pocos que se miden típicamente. Tiene implicaciones para campos como la nutrición, ecología y ciencia del clima, y salud ambiental.

Se utiliza una técnica analítica llamada espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) para medir elementos. Históricamente, Los instrumentos ICP-MS tienen elementos medidos secuencialmente, o uno por uno, pero un nuevo tipo de instrumento ICP-MS en NYU College of Dentistry y aproximadamente dos docenas de otros lugares alrededor del mundo tiene el potencial de medir la gama completa de elementos inorgánicos de una sola vez.

"Debido a este nuevo método, nuestro espectrómetro de masas puede medir simultáneamente todos los elementos inorgánicos desde el litio hasta el uranio. Podemos medir los elementos en mucho menos tiempo, a un costo mucho menor, usando mucho menos material, "dijo Timothy Bromage, profesor de biomateriales y de ciencias básicas y biología craneofacial en la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio.

Este avance tecnológico puede ayudar a llenar los vacíos en nuestra comprensión de las distribuciones y concentraciones de elementos en sustancias como el agua. Por ejemplo, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos monitorea y establece límites máximos de concentración para 19 elementos en el agua potable considerados riesgos para la salud, sin embargo, muchos elementos que se sabe que tienen consecuencias para la salud, como el litio o el estaño, no se controlan ni regulan.

"El mapeo elemental de los niveles de concentración en el agua embotellada y del grifo podría ayudar a aumentar nuestra comprensión de los niveles de concentración 'normales' de la mayoría de los elementos en el agua, "dijo Bromage.

Bromage y sus colegas diseñaron un método para usar ICP-MS simultánea para detectar 71 elementos del espectro inorgánico que implican un conjunto específico de estándares internos y de calibración. El método, para los que tienen una patente pendiente, detecta elementos de forma rutinaria en segundos a varios minutos y en muestras tan pequeñas como de 1 a 4 mililitros.

Bromage y su equipo de investigación probaron el método en aguas, bebidas y muestras biológicas. La nieve contenía la mayor cantidad de elementos de cualquier muestra de agua:50 en nieve recolectada en Italia y 42 en una muestra de Croacia. "Tales evaluaciones de la nieve pueden representar un medio nuevo y completo de estudiar las concentraciones atmosféricas de elementos y de monitorear los patrones de los elementos en los flujos de aire globales, "Dijo Bromage.

Al probar el agua del grifo, Los investigadores midieron 37 elementos cuando se abrió el grifo por primera vez, pero solo 34 elementos después de que el agua estuvo corriendo durante cinco minutos. lo que sugiere que elementos como el hierro y el zinc pueden filtrarse de las tuberías domésticas al agua.

Los investigadores también midieron elementos en agua embotellada, cerveza, vino, y leche, así como en muestras de saliva, orina, y sangre. La leche se distinguió de las otras bebidas probadas por sus altas concentraciones de titanio, zinc, paladio, y oro.

En cada muestra, Bromage y su equipo encontraron una "huella digital" o patrón elemental distintivo, sugiriendo que las muestras pueden ser reconocidas y diferenciadas por estos patrones. El contenido elemental de agua, por ejemplo, normalmente refleja su entorno natural, por lo que comprender la composición elemental puede decirnos si el agua tuvo su origen en una fuente con roca volcánica versus piedra caliza, una roca alcalina. En agua embotellada los investigadores observaron variaciones que probablemente se pueden atribuir a uno que se embotella en la fuente y otro que se trata con cloro para su transporte desde la fuente a la planta embotelladora.

Los estudios futuros medirán e informarán sobre muestras más grandes de agua, vino, Leche, y otros fluidos; un estudio de más de 1, 000 vinos de 34 países están en proceso. Además, una vez que se han establecido patrones elementales para entornos específicos, el método se puede aplicar para responder preguntas en campos que relacionan el presente con el pasado, como el paleoambiente y el cambio climático.

"El agua es un árbitro de cómo funciona realmente un sistema. Si se toma una muestra del agua de un estanque o río y se miden los elementos, estás midiendo las cosas que se incorporan a toda la vida:el agua alimenta las plantas, los animales comen las plantas, comemos las plantas y los animales. Podríamos usar este conocimiento para estudiar fósiles humanos y potencialmente volver a predecir cuál era la naturaleza del agua de la región hace cientos de miles o millones de años. "dijo Bromage.