Un nuovo metodo per la misurazione simultanea di 71 elementi inorganici nei liquidi, compresa l'acqua, le bevande, e fluidi biologici—rende il test degli elementi molto più veloce, più efficiente, e più completo di quanto fosse possibile in passato.

I ricercatori hanno studiato campioni di liquido da una varietà di fonti in tutto il mondo, compresa l'acqua del rubinetto di un sobborgo di New York City, neve dall'Italia e dalla Croazia, pioggia dal Brasile e dal Pakistan, acque lacustri della Svizzera e della Croazia, e acqua di mare dal Giappone e dal Brasile. Il test di ciascun campione risulta in un modello elementare distinto, creando una "impronta digitale" che può aiutare a differenziare le sostanze oa ricondurre un liquido alla sua origine ambientale.

Il metodo, sviluppato dai ricercatori del laboratorio di isotopi del NYU College of Dentistry e descritto sulla rivista I progressi di RSC , pubblicato dalla Royal Society of Chemistry, può essere utilizzato per esplorare e comprendere la distribuzione degli elementi inorganici oltre i pochi che vengono tipicamente misurati. Ha implicazioni per campi come la nutrizione, ecologia e scienze del clima, e salute ambientale.

Per misurare gli elementi viene utilizzata una tecnica analitica chiamata spettrometria di massa al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-MS). Storicamente, Gli strumenti ICP-MS hanno elementi misurati in sequenza, o uno per uno, ma un nuovo tipo di strumento ICP-MS al NYU College of Dentistry e in circa due dozzine di altri posti nel mondo ha il potenziale per misurare la gamma completa di elementi inorganici tutti in una volta.

"Grazie a questo nuovo metodo, il nostro spettrometro di massa può misurare simultaneamente tutti gli elementi inorganici dal litio all'uranio. Siamo in grado di misurare gli elementi in molto meno tempo, a una spesa molto inferiore, utilizzando molto meno materiale, " disse Timothy Bromage, professore di biomateriali e di scienze di base e biologia craniofacciale al NYU College of Dentistry e autore senior dello studio.

Questo progresso tecnologico può aiutare a colmare le lacune nella nostra comprensione delle distribuzioni e delle concentrazioni degli elementi in sostanze come l'acqua. Ad esempio, l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti controlla e fissa i limiti massimi di concentrazione per 19 elementi nell'acqua potabile considerati rischi per la salute, tuttavia molti elementi noti per avere conseguenze sulla salute, come il litio o lo stagno, non sono né monitorati né regolamentati.

"La mappatura elementare dei livelli di concentrazione nell'acqua in bottiglia e di rubinetto potrebbe aiutare ad aumentare la nostra comprensione dei livelli di concentrazione "normali" della maggior parte degli elementi nell'acqua, "disse Bromè.

Bromage e i suoi colleghi hanno progettato un metodo per utilizzare l'ICP-MS simultaneo per rilevare 71 elementi dello spettro inorganico che coinvolgono un set specifico di calibrazione e standard interni. Il metodo, per i quali hanno un brevetto in corso di registrazione, rileva regolarmente gli elementi in pochi secondi a diversi minuti e in campioni da 1 a 4 millilitri.

Bromage e il suo gruppo di ricerca hanno testato il metodo sulle acque, le bevande, e campioni biologici. La neve conteneva la maggior parte degli elementi di qualsiasi campione d'acqua:50 nella neve raccolta in Italia e 42 in un campione dalla Croazia. "Tali valutazioni della neve possono rappresentare un mezzo nuovo e completo per rilevare le concentrazioni atmosferiche di elementi e per monitorare i modelli degli elementi nei flussi d'aria globali, " disse Bromo.

Quando si esegue il test dell'acqua del rubinetto, i ricercatori hanno misurato 37 elementi quando il rubinetto è stato aperto per la prima volta, ma solo 34 elementi dopo che l'acqua è stata in funzione per cinque minuti, suggerendo che elementi come ferro e zinco potrebbero essere lisciviati dai tubi domestici nell'acqua.

I ricercatori hanno anche misurato gli elementi nell'acqua in bottiglia, birra, vino, e latte, così come in campioni di saliva, urina, e sangue. Il latte si è distinto dalle altre bevande testate per le sue alte concentrazioni di titanio, zinco, palladio, e oro.

In ogni campione, Bromage e il suo team hanno trovato una distinta "impronta digitale" o schema elementare, suggerendo che i campioni possono essere riconosciuti e differenziati da questi modelli. Il contenuto elementare dell'acqua, Per esempio, riflette tipicamente il suo ambiente naturale, quindi la comprensione della composizione elementare può dirci se l'acqua ha avuto origine da una fonte con roccia vulcanica contro calcare, una roccia alcalina. Nell'acqua in bottiglia, i ricercatori hanno osservato variazioni che possono essere probabilmente ricondotte a uno che viene imbottigliato alla fonte e uno che viene clorurato per il trasporto dalla fonte all'impianto di imbottigliamento.

Studi futuri misureranno e riferiranno su campioni di acqua più grandi, vino, latte, e altri fluidi; uno studio di più di 1, 000 vini provenienti da 34 paesi sono in corso. Inoltre, una volta stabiliti i modelli elementari per ambienti specifici, il metodo può essere applicato per rispondere a domande in campi che mettono in relazione il presente con il passato, come il paleoambiente e il cambiamento climatico.

"L'acqua è un arbitro di come funziona effettivamente un sistema. Se si campiona l'acqua di uno stagno o di un fiume e si misurano gli elementi, stai misurando le cose che vengono incorporate in tutta la vita:l'acqua nutre le piante, gli animali mangiano le piante, mangiamo le piante e gli animali. Potremmo usare questa conoscenza per studiare i fossili umani e potenzialmente retrocedere quale fosse la natura dell'acqua della regione centinaia di migliaia o milioni di anni fa, "disse Bromè.