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Validation du dosage du chrome par ICP-MS avec cellule de collision dans les matrices biologiques et concentrations usuelles

Validation of chromium in biological matrices by ICP-MS-CRC and normal concentrations^*

¹ Laboratoire de Pharmacocinétique et de Toxicologie Cliniques, Groupe Hospitalier, BP 24, 76083 Le Havre Cedex, France
² Laboratoire de Toxicologie, ADEN EA 4311, Faculté de Médecine et de Pharmacie, 22 boulevard Gambetta, 76181 Rouen Cedex, France
³ Service de Médecine et Santé au Travail, Groupe Hospitalier, BP 24, 76083 Le Havre Cedex, France

^** Correspondance : Jean-Pierre Goullé, jean-pierre.goulle@ch-havre.fr

Reçu : 9 Septembre 2011
Accepté : 21 Octobre 2011

Résumé

Objectif : Le dosage des éléments métalliques dans les milieux biologiques constitue un volet important de la toxicologie analytique. Leur mesure intéresse divers domaines de la pathologie humaine, qu’il s’agisse de la toxicologie clinique, de la toxicologie judiciaire ou de la toxicologie environnementale. Parmi les éléments d’intérêt figure le chrome dont l’analyse s’avère particulièrement délicate dans certains milieux biologiques comme le sang ou l’urine. La validation dans ces matrices constitue l’objectif de ce travail. Méthode : La technique fait appel à la spectrométrie par plasma induit couplée à la spectrométrie de masse (ICP-MS), méthode de choix pour le dosage des métaux. L’existence d’une interférence liée au carbone du milieu biologique (uma  =  12) et à l’argon du gaz vecteur (uma  =  40), dont la somme correspond à la masse exacte de l’isotope le plus abondant du chrome (uma  =  52), nécessite l’emploi d’une cellule de collision réaction (CCR). Après une simple dilution en milieu acide en présence de rhodium comme étalon interne, les concentrations sont mesurées selon la méthode des ajouts dosés pour le sang et l’urine et avec un étalonnage aqueux pour le plasma. Trente volontaires indemnes de toute affection ne prenant pas d’oligo-élément et non porteurs de prothèse ont subi un prélèvement sanguin et urinaire. Résultats : La linéarité, la répétabilité, la reproductibilité et la précision de la technique sont bonnes. Dans les milieux biologiques, les limites de détection et de quantification sont respectivement voisines de 0,1 et de 0,3 μg/L. Les concentrations normales chez les 30 sujets volontaires sont inférieures à 0,7 μg/L pour le plasma et à 1,0 μg/L pour le sang et les urines. La méthode a été appliquée avec succès à des sujets porteurs de prothèses métalliques et à un cas d’intoxication par du bichromate de potassium. Conclusion : L’ICP-MS-CCR constitue la technique de choix pour le dosage du chrome dans le sang, le plasma et l’urine.

Abstract

Objective: Metal determination in biological fluids is of major concern in analytical toxicology. It not only involves human pathology, but especially, clinical, forensic or environmental toxicology. We propose a validated method for blood and urine chromium, element analysis which is particularly difficult. Method: As inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) is the technique of choice for metals, it was used for chromium quantification. Unfortunately, due to an analytical interference at the atomic mass of 52, the chromium most abundant isotope, a collision reaction cell (CRC) was used to remove this interference produced with the carbon from the biological fluids (mass 12) and the carrier gas, argon (mass 40). Chromium determination was performed after acidic dilution with rhodium as an internal standard. Analysis was achieved according to the standard addition method for blood and urine and with aqueous calibration method for plasma. Blood and urine were collected from 30 healthy volunteers, free of trace element treatment and without orthopedic prosthesis. Results: In biological fluids, linearity, repeatability, reproducibility and accuracy were good. The limit of detection and quantification were approximately 0.1 and 0.3 μg/L respectively. For 33 volunteers, normal concentrations were below 0.7 μg/L in plasma and below 1.0 μg/L in blood and urine. This method was successfully applied to prosthesis carriers and to a rare case of potassium dichromate poisoning. Conclusion: ICP-MS-CRC applied to blood, plasma and urine is the technique of choice for chromium analysis.