Validation du dosage des espèces de l'arsenic urinaire par HPLC-ICP-MS

Jean-Pierre Goullé; Loïc Mahieu; Elodie Saussereau; Michel Guerbet; Christian Lacroix

doi:10.1051/ata/2009057

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Volume 21 / No 4 (2009)

Ann Toxicol Anal, 21 4 (2009) 189-195

Abstract

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Issue		Ann Toxicol Anal Volume 21, Number 4, 2009


Page(s)		189 - 195
DOI		https://doi.org/10.1051/ata/2009057
Published online		17 December 2009

Ann Toxicol Anal. 2009; 21(4): 189-195

Validation du dosage des espèces de l'arsenic urinaire par HPLC-ICP-MS

Arsenic speciation analysis of human urine using HPLC-ICP-MS

Jean-Pierre Goullé¹^,2, Loïc Mahieu¹, Elodie Saussereau¹, Michel Guerbet² et Christian Lacroix¹

¹ Laboratoire de pharmacocinétique et de toxicologie Cliniques, Groupe Hospitalier du Havre, BP 24, 76083 Le Havre Cedex, France
² Laboratoire de Toxicologie, Faculté de Médecine et de Pharmacie, 22 boulevard Gambetta, 76183 Rouen Cedex, France

Auteur de correspondance : jgoulle@ch-havre.fr

Résumé

Objectif : Nous décrivons une technique de séparation et de dosage des espèces de l'arsenic dans les urines par chromatographie liquide haute performance (HPLC), reliée à un plasma à couplage inductif équipé d'un détecteur de masse (ICP-MS). Méthodes : L'appareil d'ICP-MS utilisé est un spectromètre X7CCT Thermo Elemental couplé à un ensemble d'HPLC Finnigan Spectra P1000XR. La séparation chromatographique est réalisée à l'aide d'une colonne échangeuse d'anions Hamilton PRP-X100 et d'un gradient de carbonate d'ammonium. Résultats : Les cinq principales formes d'arsenic : arsénobétaïne (AB), arsénite (As $^{\rm III})$ , diméthylarséniate (DMA $^{\rm V})$ , monométhylarséniate (MMA $^{\rm V})$ , arséniate (As $^{\rm V})$ sont parfaitement séparées en 13,5 minutes. L'étalonnage en milieu aqueux ou urinaire conduit à des résultats identiques. La gamme de mesure est linéaire jusque 2000 $\mu{\rm g/L}$ d'arsenic (soit 20 000 $\mu {\rm g/L}$ pour une urine diluée au dixième). Le coefficient de régression obtenu est supérieur à 0,998 pour les 5 dérivés arséniés. Dans les urines diluées au dixième les limites de quantification exprimées en arsenic sont les suivantes : AB = 1,0 $\mu{\rm g/L}$ - As^III = 1,7 $\mu{\rm g/L}$ - DMA^V = 3,5 $\mu{\rm g/L}$ - MMA = 3,4 $\mu{\rm g/L}$ -As^V = 1,7 $\mu{\rm g/L}$ . La récupération des ajouts dans une urine de contrôle chargée avec 100 $\mu{\rm g/L}$ de chaque espèce est comprise entre 100,3 % (MMA) et 102,8 % (DMA). Pour les deux formes d'arsenic les plus toxiques, As^III et As^V, la répétabilité analytique et la fidélité intermédiaire sont inférieures à 10 %. En l'absence d'urines contenant des concentrations certifiées des 5 dérivés considérés, la somme de concentrations des 5 formes d'arsenic quantifiées a été calculée dans deux urines du commerce titrées en arsenic total. Pour les deux concentrations d'arsenic total (153 $\mu{\rm g/L}$ et 109 $\mu{\rm g/L}$ ), la somme des concentrations mesurées des 5 espèces d'arsenic est respectivement de 154,6 $\mu{\rm g/L}$ et de 114,6 $\mu{\rm g/L}$ (n = 5). Conclusion : Nous avons appliqué cette méthode avec succès à des échantillons urinaires et à des poudres suspectes, elle permet de déterminer avec précision les différentes formes d'arsenic et leur concentration.

Abstract

Objective: Determination of arsenic species and total arsenic in urine by liquid chromatography (HPLC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) are presented. Methods: The ICP-MS measurements were performed using a Thermo Elemental X7CCT series coupled to a Finnigan Spectro P1000XR HPLC. An anion exchange Hamilton PRP-X100 column and a gradient elution using ammonium carbonate, allowed the chromatographic separation of the main five arsenic species within 13.5 min: arsenobetaine (AB), arsenite (As $^{\rm III})$ , dimethylarseniate (DMA $^{\rm V})$ , monomethylarseniate (MMA $^{\rm V})$ , arseniate (As $^{\rm V})$ . Results: Aqueous or urinary calibration produced similar results. The method was linear up to 2000 $\mu{\rm g/L}$ total arsenic (i.e. 20 000 $\mu{\rm g/L}$ total arsenic for a ten fold urine dilution). Linear regression was higher than 0.998 for the 5 arsenic species. With ten fold urine dilution, the limits of quantitation were: AB = 1.0 $\mu{\rm g/L}$ - As^III = 1.7 $\mu{\rm g/L}$ - DMA ^V = 3.5 $\mu{\rm g/L}$ - MMA = 3.4 $\mu{\rm g/L}$ - As ^V = 1.7 $\mu{\rm g/L}$ . Standard addition in control urine charged with 100 $\mu{\rm g/L}$ of the species produced recoveries in the range 100.3% (MMA) and 102.8% (DMA). For As^III and As^V, the most toxic forms of arsenic, the intra-assay and inter-assay variation coefficient were below 10%. Due to the absence of certified reference material containing the 5 species, two commercial samples have been measured. The sum of the five species were 154.6 $\mu{\rm g/L}$ (n = 5), and 114.6 $\mu{\rm g/L}$ (n = 5), for 153 $\mu{\rm g/L}$ and 109 $\mu$ g/L certified concentrations respectively. Conclusion: We have successfully applied this method to urine and suspect powders. This technique permits to accurately differentiate and quantitate toxic and non-toxic arsenic species.

Mots clés : HPLC-ICP-MS / arsenic / spéciation

Key words: HPLC-ICP-MS / arsenic / speciation