Accurate and precise quantification of Cu,Zn-SOD in human red blood cells using species-specific double and triple IDMS

Peer reviewed

硒、锌同位素MC-ICP-MS分析方法研究及其在生物和环境样品中的应用

一定元素的同位素组成被认为是该元素特有的“指纹”，同位素组成测量是地球化学、生命科学、环境化学、地质科学和核科学等领域重要的研究手段。利用同位素技术开展生命过程，地球系统中的物理、化学、生物过程及其资源、环境与灾害效应，资源勘探，污染物溯源等方面的研究，既是该技术的前沿研究主题，也使相关领域的研究更加“精细量化”，从而在新的科学纵深揭示出更加清晰的规律。 1992年多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的问世，为同位素分析提供了一种强有力的技术手段，与传统的热电离同位素质谱相比，MC-ICP-MS具有测量速度快、操作简便、灵敏度高等优点。而且，由于等离子体源产生的高温，在理论上能测量所有的金属元素和一些非金属元素，并已很好地解决了一些高电离电位元素同位素测量的难题（如Se, Zn, Hf等），用MC-ICP-MS准确、精密测量各种元素同位素组成的方法正在逐渐得到发展和完善。目前，MC-ICP-MS比较成熟的方法主要是针对核和地质科学研究中应用较多的U, Pb, Sm, Nd, Sr, Hf, B, Li等，在硒和锌同位素测量方法学的研究还相对较少（尤其是硒），对一些测量中受各种干扰较为严重的、原子量小于80 的元素同位素的测量技术还有待进一步深入探索和研究。锌、硒元素不仅与人类健康息息相关，而且随着质谱分析技术的发展，使其在环境地球化学、生命科学等领域有着广泛的应用前景。准确测量生物、食品、环境、地质等样品中的锌、硒元素含量、各种形态及其同位素组成受到越来越多的关注。锌、硒同位素准确测量的方法学研究，不仅可以广泛应用于各相关领域，也为锌和硒同位素基、标准物质研制奠定技术基础，从而为锌、硒元素含量和同位素测量提供量值溯源保障。 本工作针对锌和硒元素同位素组成以及生物、环境等样品中成分量准确测量存在的问题，通过使用六极杆碰撞室MC-ICP-MS进行准确测量锌和硒元素同位素的技术研究，结合在化学计量研究中的长期实践及相关文献，从方法学角度和应用方面得出以下结论： 1.MC-ICP-MS仪器测量主要参数，如炬管轴向位置、载气流量、碰撞气流量、仪器稳定性等对测量结果影响很大，要获得高精度的测量结果，须优化和固定参数设置，保持仪器的稳定状态。在六极杆碰撞室MC-ICP-MS测量锌同位素时，高纯氩气碰撞气模式是较为理想的模式，64Zn/66Zn、67Zn/66Zn、68Zn/66Zn同位素丰度比测量精度达到0.002－0.008％，70Zn/66Zn 测量精度达到0.01％；在高纯氢气和氩气碰撞气按一定比例混合的模式下， 76Se/80Se、77Se/80Se、78Se/80Se、82Se/80Se同位素丰度比测量精度达到0.004－0.005%。 2.采用高纯、高浓缩64Zn和66Zn配制了8个校正样品 (64Zn/66Zn：0.6－2.2)；用高纯、高浓缩同位素76Se和82Se配制了16个校正样品（76Se/82Se： 0.05－11.8），用这些样品分别测量并计算了仪器系统误差校正系数K，这些校正样品的K64/66 和 K76/82的相对标准偏差分别为0.034％和0.03％，均在仪器的测量不确定度范围内，说明在校正样品同位素变化范围内，仪器测量同位素丰度比的校正系数没有发生明显变化。 3.在硒同位素丰度比值测量中，氢气碰撞气的使用是SeH产生的重要原因之一，Ar/H在2－7之间都可以满足硒同位素比值测量的要求，即保证较高的硒灵敏度、较小的SeH生成比例、稳定的同位素比值测量结果。本工作建立了SeH的校正计算公式，在对测量结果的质量歧视进行校正时，77Se和78Se的校正更为复杂，因为它们除自身产生的SeH外，还分别受到了来自76SeH和77SeH的影响，故校正质量偏移时应首先对SeH进行校正。对于不同的SeH生成比例，经过校正后，硒的同位素丰度比校正值是一致的，并不受SeH生成比例变化影响。 4.通过对IDMS过程中的关键技术研究，明确了如何正确使用该方法以获得准确测量结果。IDMS方法在测量步骤中引入的不确定度影响因素相对于其它化学分析方法较少，并且可以被明确地表达出来，测量结果可直接溯源到国际单位，因此，该方法对化学计量学研究具有十分重要的意义。 5.建立了适用于ICP-MS测量血清、大豆粉、金枪鱼等多种复杂基体中锌和硒元素的样品前处理方法，建立了锌和硒的ICP-IDMS测量方法。将建立的方法应用于人血清标准物质研制、国家计量院之间的国际比对和合作研究中，取得的优异成绩验证了所建方法的可靠性和可比性。IDMS方法在样品前处理上不怕样品损失和高精度同位素丰度比测量的优点，使其在复杂基体中硒、锌的准确测量方面较其它分析方法具有独特的优势，可在生物、临床、环境、食品等方面的分析研究中广泛应用。

The practical implications of using standardized estimation equations in calculating the prevalence of chronic kidney disease

Background. Kidney Disease Outcomes Quality Initiative (KDOQI) chronic kidney disease (CKD) guidelines have focused on the utility of using the modified four-variable MDRD equation (now traceable by isotope dilution mass spectrometry IDMS) in calculating estimated glomerular filtration rates (eGFRs). This study assesses the practical implications of eGFR correction equations on the range of creatinine assays currently used in the UK and further investigates the effect of these equations on the calculated prevalence of CKD in one UK region Methods. Using simulation, a range of creatinine data (30–300 µmol/l) was generated for male and female patients aged 20–100 years. The maximum differences between the IDMS and MDRD equations for all 14 UK laboratory techniques for serum creatinine measurement were explored with an average of individual eGFRs calculated according to MDRD and IDMS 30 ml/min/1.73 m2. Observed data for 93,870 patients yielded a first MDRD eGFR 3 months later of which 47 093 (71%) continued to have an eGFR

Reduced estimated glomerular filtration rate in Alzheimer's disease

OBJECTIVES:

Renal disease is increasingly regarded as an independent risk factor for vascular disease which in itself is believed to influence risk of AD. Alterations in amyloid homeostasis via reduced renal clearance of peripheral beta-amyloid (A|*beta*|) may represent another potential role for variation in renal function leading to increased risk of AD. We sought to examine estimates of glomerular filtration rate in AD and control groups.
METHODS:

AD patients were randomly recruited from the Memory Clinic of the Belfast City Hospital (n = 83). Genomic DNA was extracted from peripheral leucocytes and was genotyped for Apolipoprotein E using standard methods. Using creatinine values, age and gender, estimated Glomerular Filtration Rates (eGFR) were calculated using the isotope dilution mass spectrometry (IDMS)-traceable Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) Study equation (using the United Kingdom National External Quality Assessment Scheme (UKNEQAS) correction factor). IDMS eGFR values were then compared between AD and control groups.

RESULTS:

Significant baseline differences in age, diastolic blood pressure, education level attained and APOE |*epsilon*|4 carriage were noted between cases and controls. The AD group had a significantly lower eGFR versus controls (69 vs 77 ml/min) which persisted after adjustment for possible confounders (p = 0.045).

CONCLUSIONS:

This case-control analysis suggests that using a relatively accurate estimate of renal function, patients with AD have greater renal impairment than cognitively normal controls. This may reflect impaired renal clearance of peripheral A|*beta*| or be a marker of shared vascular processes altering cerebral and renal functioning.

The finding of reduced estimated glomerular filtration rate is associated with increased mortality in a large UK population

BACKGROUND: CKD as defined by KDIGO/KDOQI has been shown to affect ~ 8.5% of the UK population. The prevalence of CKD in the UK is similar to that in the USA, yet incident dialysis rates are dramatically different. This retrospective cohort study investigates the association between reduced kidney function and mortality in a large UK population. METHODS: All serum creatinine results covering Northern Ireland's 1.7 million population were collected between 1 January 2001 and 31 December 2002. Estimated glomerular filtration rates (eGFR) were calculated for all serum creatinine measurements using four-variable MDRD equation (IDMS aligned). Patients were followed up for both all-cause and cardiovascular mortality data until the end of December 2006. Patients on renal replacement therapy were excluded. Subgroup analysis in the 75 345 subjects enrolled within a parallel primary care study permitted additional survival analysis with adjustment for traditional cardiovascular risk factors. RESULTS: A total of 1 967 827 serum creatinine results from 533 798 patients were collected. During the period of follow-up, 59 980 deaths occurred. In multivariate survival analysis, using eGFR as a time-varying covariate, a graded association between CKD (defined by eGFR) and all-cause mortality was identified. Compared with participants with an eGFR of > 60 mL/min/1.73 m(2), the adjusted hazard ratios (and 95% confidence intervals) for participants with an eGFR of 45-59 mL/min/1.73 m(2) was 1.02 (0.99-1.04), an eGFR of 30-44 mL/min/1.73 m(2) was 1.44 (1.40-1.47), an eGFR of 15-29 mL/min/1.73 m(2) was 2.12 (2.05-2.20) and an eGFR of

Human aflatoxin albumin adducts quantitatively compared by ELISA, HPLC with fluorescence detection, and HPLC with isotope dilution mass spectrometry

Essential to the conduct of epidemiologic studies examining aflatoxin exposure and the risk of heptocellular carcinoma, impaired growth, and acute toxicity has been the development of quantitative biomarkers of exposure to aflatoxins, particularly aflatoxin B-1. In this study, identical serum sample sets were analyzed for aflatoxin-albumin adducts by ELISA, high-performance liquid chromatography (HPLC) with fluorescence detection (HPLC-f), and HPLC with isotope dilution mass spectrometry (IDMS). The human samples analyzed were from an acute aflatoxicosis outbreak in Kenya in 2004 (n = 102) and the measured values ranged from 0.018 to 67.0, nondetectable to 13.6, and 0.002 to 17.7 ng/mg albumin for the respective methods. The Deming regression slopes for the HPLC-f and ELISA concentrations as a function of the IDMS concentrations were 0.71 (r(2) = 0.95) and 3.3 (r(2) = 0.96), respectively. When the samples were classified as cases or controls, based on clinical diagnosis, all methods were predictive of outcome (P < 0.01). Further, to evaluate assay precision, duplicate samples were prepared at three levels by dilution of an exposed human sample and were analyzed on three separate days. Excluding one assay value by ELISA and one assay by HPLC-f, the overall relative SD were 8.7%, 10.5%, and 9.4% for IDMS, HPLC-f, and ELISA, respectively. IDMS was the most sensitive technique and HPLC-f was the least sensitive method. Overall, this study shows an excellent correlation between three independent methodologies conducted in different laboratories and supports the validation of these technologies for assessment of human exposure to this environmental toxin and carcinogen.

Efeito da suplementação com anticorpos policlonais e/ou monensina sódica sobre a saúde ruminal de bovinos jovens confinados

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) als Validierungsmethode für Bestimmungen von Methylquecksilber mittels GC/ICP-MS

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, ein GC/ICP-MSIVA-Verfahren zur zuverlässigen und richtigen Bestimmung von Methylquecksilbergehalten (MeHg+) in aquatischen Systemen zu entwickeln. Unter Verwendung eines hergestellten Me201Hg+-Indikators konnte bei der Überprüfung der weltweit gängigen Probenaufbereitung mittels NaBEt4 zur Überführung von MeHg+ in MeEtHg gezeigt werden, daß während dieser Probenaufbereitung in Gegenwart von Halogeniden eine MeHg+-Speziesumwandlung zu Hg0 stattfinden kann. Es konnte mit Hilfe von Modellösungen erstmalig eindeutig nachgewiesen werden, daß die MeHg+-Speziesumwandlungen ihre Ursache nur im Zusammenwirken von vorliegenden Halogeniden mit dem verwendeten Derivatisierungsreagenz NaBEt4 haben. Ebenso wie in Modellösungen wurden auch MeHg+-Speziesumwandlungen in Realproben bei der Derivatisierung mit NaBEt4 überprüft. Die Proben, die bei der Derivatisierung mit NaBEt4 eine MeHg+-Umwandlung zeigten, wurden auch mit dem weltweit bisher wenig eingesetzten Reagenz NaBPr4 derivatisiert. Hier konnte bei keiner der Untersuchungen eine MeHg+-Umwandlung festgestellt werden. Des weiteren wurden MeHg+-Gehalte in Süßwasserproben unter Verwendung von NaBEt4 und NaBPr4 bestimmt. Die Ergebnisse hinsichtlich beider Derivatisierungsreagenzien stimmten sehr gut überein. Diese Resultate zeigten eindrucksvoll, daß Substanzverluste durch die Speziesumwandlung bei MeHg+-Bestimmungen mit MSIVA keine Rolle spielen, da die Umwandlung erst nach der Isotopenvermischung einsetzte. Mit dem entwickelten GC/ICP-MSIVA-Verfahrens wurde der MeHg+-Gehalt im Referenzmaterial CRM 463 analysiert, der sehr gut mit dem zertifizierten Wert übereinstimmte.

Entwicklung einer Methode mittels hochauflösender ICP-MS zur Bestimmung von Siliciumspuren in anorganischen und organischen Matrices sowie von Siloxanen in Geweben

Deutsch:Schwerpunkt dieser Arbeit war die Entwicklung einer Methode zur Spurenbestimmung von Silicium in organischen und anorganischen Matrices unter Verwendung der massenspektrometrischen Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) an einem hochauflösenden induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer (HR-ICP-MS). Zusätzlich zur Elementspurenbestimmung wurde eine GC/HR-ICP-MS Kopplung entwickelt, die zur Analyse linearer und cyclischer Siloxane verwendet wurde.Die hier entwickelte Analysenmethode erlaubt Nachweisgrenzen für Silicium sowohl in organischen als auch in anorganischen Matrices im oberen ng/g-Bereich und ergab für die im Rahmen dieser Arbeit analysierten Proben Reproduzierbarkeiten von < 20%. Durch einfache Verdünnung nach der Probenvorbereitung in Verbindung mit dem sehr empfindlichen Detektionsverfahren sowie der internen Standardisierung mittels MSIVA erlaubt das Verfahren eine präzise Bestimmung von Silicium in jeglicher Matrix. Neben der Schnelligkeit und Einfachheit eignet sich die hier entwickelte Methode besonders für die Routineanalytik. Die gute Reproduzierbarkeit und der Vergleich mit Ergebnissen von zwei Interlaborstudien unterstreicht zusätzlich die Fähigkeit präzise und richtige Ergebnisse zur Zertifizierung an Standardreferenzmaterialien bezüglich des Siliciums im Spurenbereich zu liefern.Neben dem Gesamtgehalt von Silicium konnten medizinisch relevante Siliciumverbindungen analysiert und quantifiziert werden. Hierbei wurden niedermolekulare Polydimethlysiloxane (PDMS) untersucht, die als Nebenprodukte vor allem in Brustimplantaten auftreten. Grundlage für die Bestimmung dieser Siliciumspezies ist die Kopplung eines hochauflösenden ICP-MS an einen Gaschromatographen. Der hohe Ionisierungsgrad des ICP, gerade unter trockenen Plasmabedingungen, und der elementspezifische und sehr empfindliche massenspektrometrische Detektor erlauben in Verbindung mit dem GC die Bestimmung von Siloxanen bis in den pg/g-Bereich. Aus der Bestimmung des Gesamtgehalts an Silicium und der Bestimmung des Gehalts an den untersuchten Siliciumverbindungen können Vergleiche gemacht werden. Die Analyse beider Parameter ist mit Hilfe in dieser Arbeit entwickelten Methode möglich.Zusätzlich zur Siliciumbestimmung wurde der Gehalt an Platin in Humanproben analysiert, da bei der Herstellung der Füllung von Siliconimplantaten Platinkatalysatoren verwendet werden.

Entwicklung und Validierung einer massenspektrometrischen Isotopenverdünnungsanalyse zur direkten Multielementbestimmung in pulverförmigen Proben mittels LA-ICP-MS

In dieser Arbeit wurde erstmalig eine massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) als Quantifizierungsmethode für die Multielementbestimmung in pulverförmigen Proben mittels Laserablations-induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS) entwickelt. Diese LA-ICP-MSIVA wurde zur Bestimmung von Elementspuren in optisch-reinem Calciumfluorid eingesetzt und anhand der Analyse mehrerer zertifizierter Referenzmaterialien unterschiedlicher Matrixzusammensetzung validiert.Mit den in dieser Arbeit entwickelten direkten LA-ICP-MS-Analysenmethoden dürfte es in der Zukunft möglich sein, Routineanalysen von optisch-reinem Calciumfluorid durchzuführen, wobei sich im Vergleich zu naßchemischen Aufschlußverfahren eindeutige Vorteile ergeben. Neben einer deutlich einfacheren und weniger kontaminationsanfälligen Probenvorbereitung liegen die Nachweisgrenzen (im Bereich von 0.05 ng/g für Zr bis 20 ng/g für Mg) um etwa ein bis drei Größenordnungen niedriger.Die am Beispiel der Multielementbestimmung in Calciumfluorid entwickelte LA-ICP-MSIVA wurde nachfolgend anhand der Analyse von sieben zertifizierten Referenzmaterialien mit organischer und anorganischer Matrix validiert. Hierbei wurde für 28 von insgesamt 32 analysierten Elementkonzentrationen eine hervorragende Übereinstimmung mit den zertifizierten Werten erhalten. Im Mittel weichen die mittels LA-ICP-MSIVA analysierten Gehalte nur um 1.6 % von den zertifizierten Werten ab. Die erzielte Präzision von durchschnittlich 4.9 % relativer Standardabweichung für drei unabhängig analysierte Proben liegt im Bereich der durchschnittlichen zertifizierten Unsicherheit der Referenzmaterialien von 4.4 %.

Development of a multi-species method by GC-coupling with inductively coupled plasma isotope dilution mass spectrometry for the simultaneous determination of alkylated lead, mercury and tin compounds

An accurate and sensitive species-specific GC-ICP-IDMS (gas chromatography inductively coupled plasma isotope dilution mass spectrometry) method for the determination of trimethyllead and a multi-species-specific GC-ICP-IDMS method for the simultaneous determination of trimethyllead, methylmercury, and butyltins in biological and environmental samples were developed. They allow the determination of corresponding elemental species down to the low ng g-1 range. The developed synthesis scheme for the formation of isotopically labeled Me3206Pb+ can be used for future production of this spike. The novel extraction technique, stir bar sorptive extraction (SBSE), was applied for the first time in connection with species-specific isotope dilution GC-ICP-MS for the determination of trimethyllead, methylmercury and butyltins. The results were compared with liquid-liquid extraction. The developed methods were validated by the analysis of certified reference materials. The liquid-liquid extraction GC-ICP-IDMS method was applied to seafood samples purchased from a supermarket. The methylated lead fraction in these samples, correlated to total lead, varied in a broad range of 0.01-7.6 %. On the contrary, the fraction of methylmercury is much higher, normally in the range of 80-98 %. The highest methylmercury content of up to 12 µg g-1 has been determined in shark samples, an animal which is at the end of the marine food chain, whereas in other seafood samples a MeHg+ content of less than 0.2 µg g-1 was found. Butyltin species could only be determined in samples, where anthropogenic contaminations must be assumed. This explains the observed broad variation of the butylated tin fraction in the range of <0.3-49 % in different seafood samples. Because all isotope-labelled spike compounds, except trimethyllead, are commercially available, the developed multi-species-specific GC-ICP-IDMS method has a high potential in future for routine analysis.

Entwicklung massenspektrometrischer Isotopenverdünnungstechniken für die zuverlässige Bestimmung von Elementspuren und Schwefelspezies in Erdölprodukten

Einer der Hauptschwerpunkte der Arbeit lag in der Entwicklung einer spezies-spezifischen und einer spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA von Schwefelspezies in Petroprodukten. Es wurden hierzu Indikatoren, ausgehend von elementarem 34S-angereichertem Schwefel, im Mikromaßstab synthetisiert. Für die spezies-spezifische GC-ICP-Q-MSIVA wurde die erstmalige Synthese von 34S-markiertem Thiophen, Dibenzothiophen und 4-Methyldibenzothiophen verwirklicht. Als Indikatorsynthese für die spezies-unspezifische GC-ICP-Q-MSIVA erfolgte die erstmalige Darstellung von 34S-angereichertem Dimethyldisulid. Mit Hilfe der synthetisierten Verbindungen wurden spezies-spezifische und spezies-unspezifische massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalysen von Schwefelspezies in Petroprodukten durchgeführt. Vor allen GC-ICP-Q-MSIVA-Analysen erfolgte eine umfangreiche Speziesidentifizierung durch Aufstockexperimente mit kommerziell erhältlichen Standards und mit einem mit der GC gekoppelten Elektronenstoß (EI)-MS. Beide ICP-Q-MS Methoden zeichnen sich durch sehr niedrige Nachweisgrenzen (7 ng S/g) aus, welche auch eine Anwendbarkeit auf tiefentschwefelte Kraftstoffe garantieren. Mit der spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA ist neben einer Speziesanalyse auch eine Gesamtschwefelanalyse durch Aufsummierung aller in der Probe vorhandenen Spezies möglich. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit auch der Einfluss möglicher Empfindlichkeitsänderungen des ICP-Q-MS durch koeluierende Kohlenwasserstoffe überprüft, wobei diese erwartungsgemäß auf das Ergebnis der spezies-spezifischen und spezies-unspezifischen GC-ICP-Q-MSIVA keinerlei Einfluss haben. Der zweite Hauptschwerpunkt der Arbeit lag auf der Ausarbeitung routinefähiger, schneller und zuverlässiger Methoden zur Gesamtelementspurenanalytik von Schwefel und Schwermetallen in Erdölen und Petroprodukten. Für die Gesamtschwefelanalyse wurde eine MSIVA nach thermaler Verdampfung mit 34S-markierten Dibenzothiophen als Indikator entwickelt. Die neu entwickelte Methode erlaubt eine sehr schnelle Bestimmung des Gesamtschwefelgehalts, wobei die eigentliche Messung des Isotopenverhältnisses innerhalb von Sekunden nach der Injektion der Probe erfolgt. Weiterhin zeichnet sich die Methode durch Robustheit und eine niedrige Nachweisgrenze (40 ng S/g) aus. Für die Analyse von Schwermetallen wurden erstmals Möglichkeiten einer direkten MSIVA von Erdölproben ohne zeitraubenden, kontaminationsträchtigen Aufschluss bzw. die schwierige Erzeugung einer Mikroemulsion zwischen hydrophober Probe und wässrigem Indikator entwickelt. Um eine homogene Verteilung des Indikators in der hydrophoben Probe zu ermöglichen, musste ausgehend von den zur Verfügung stehenden wässrigen Indikatorlösungen, eine Überführung des Indikators in ein organisches Lösungsmittel erfolgen. Hierzu wurde der jeweilige Metallindikator unter Komplexierung aus wässrigen Metallindikatorlösungen extrahiert. Für die Analyse der mit diesen Indikatorlösungen in organischer Phase versetzten Proben wurden zwei alternative Methoden ausgearbeitet. Bei der mit der Laserablation (LA) kombinierten ICP-SF-MSIVA wird die isotopenverdünnte Probe aus einer eigens für diesen Zweck entwickelten Probenhalterung ablatiert und so dem ICP-SF-MS zugeführt wird. Bei zeitlich sich verändernden Intensitäten der gemessenen Isotope werden aber reproduzierbare und konstante Isotopenverhältnisse erhalten. Im Falle einer homogenen Verteilung der Metallspuren wurde eine hervorragende Übereinstimmung mit Vergleichsmethoden und einem Referenzmaterial festgestellt. Im Falle einer heterogenen partikulären Verteilung der Metallspuren, wie sie z.B. bei Eisenspuren in den Erdölen vorlag, ist die Anwendbarkeit der LA-ICP-SF-MSIVA aufgrund des kleinen Probenvolumens (20 µL) jedoch begrenzt. Als Alternative zur LA-ICP-SF-MSIVA wurde ein System unter Verwendung der Fließinjektion für die Zuführung der isotopenverdünnten Probe zum ICP-SF-MS ausgearbeitet. Die isotopenverdünnte Probe wird hierbei in einen Eluentenstrom von Toluol injiziert und mit Hilfe einer Total-Consumption-Zerstäuber/Sprühkammer-Einheit vollständig bei einer Flussrate von 10 µL/min in das Plasma eingebracht. Neben einer nochmaligen Verkürzung der Analysenzeit und Vereinfachung der Probenvorbereitung bietet diese Methode zusätzlich stark verbesserte Nachweisgrenzen (z.B. Ni 0,9 ng/g). Leider sind mit diesem Verfahren bis jetzt nur Ni und Mo zuverlässig bestimmbar. Das in dieser Arbeit ausgearbeitete Methodenpaket erlaubt erstmals eine breite Einführung der ICP-MSIVA als zuverlässige Methode in die Routineanalytik der Petroindustrie. Durch die bewiesene Zuverlässigkeit, den geringen Zeitaufwand und die Robustheit der Methoden steht ihrem routinemäßigen Einsatz, außer einer weitergehenderen Automatisierung einzelner Verfahrensteile, prinzipiell nichts entgegen.

Aplicación de documentos de identificación electrónica a un esquema de voto telemático a escala paneuropea, seguro, auditable y verificable.

En este trabajo de tesis se propone un esquema de votación telemática, de carácter paneuropeo y transnacional, que es capaz de satisfacer las más altas exigencias en materia de seguridad. Este enfoque transnacional supone una importante novedad que obliga a identificar a los ciudadanos más allá de las fronteras de su país, exigencia que se traduce en la necesidad de que todos los ciudadanos europeos dispongan de una identidad digital y en que ésta sea reconocida más allá de las fronteras de su país de origen. Bajo estas premisas, la propuesta recogida en esta tesis se aborda desde dos vertientes complementarias: por una parte, el diseño de un esquema de votación capaz de conquistar la confianza de gobiernos y ciudadanos europeos y, por otra, la búsqueda de una respuesta al problema de interoperabilidad de Sistemas de Gestión de Identidad (IDMs), en consonancia con los trabajos que actualmente realiza la UE para la integración de los servicios proporcionados por las Administraciones Públicas de los distintos países europeos. El punto de partida de este trabajo ha sido la identificación de los requisitos que determinan el adecuado funcionamiento de un sistema de votación telemática para, a partir de ellos,proponer un conjunto de elementos y criterios que permitan, por una parte, establecer comparaciones entre distintos sistemas telemáticos de votación y, por otra, evaluar la idoneidad del sistema propuesto. A continuación se han tomado las más recientes y significativas experiencias de votación telemática llevadas a cabo por diferentes países en la automatización de sus procesos electorales, analizándolas en profundidad para demostrar que, incluso en los sistemas más recientes, todavía subsisten importantes deficiencias relativas a la seguridad. Asimismo, se ha constatado que un sector importante de la población se muestra receloso y, a menudo, cuestiona la validez de los resultados publicados. Por tanto, un sistema que aspire a ganarse la confianza de ciudadanos y gobernantes no sólo debe operar correctamente, trasladando los procesos tradicionales de votación al contexto telemático, sino que debe proporcionar mecanismos adicionales que permitan superar los temores que inspira el nuevo sistema de votación. Conforme a este principio, el enfoque de esta tesis, se orienta, en primer lugar, hacia la creación de pruebas irrefutables, entendibles y auditables a lo largo de todo el proceso de votación, que permitan demostrar con certeza y ante todos los actores implicados en el proceso (gobierno, partidos políticos, votantes, Mesa Electoral, interventores, Junta Electoral,jueces, etc.) que los resultados publicados son fidedignos y que no se han violado los principios de anonimato y de “una persona, un voto”. Bajo este planteamiento, la solución recogida en esta tesis no sólo prevé mecanismos para minimizar el riesgo de compra de votos, sino que además incorpora mecanismos de seguridad robustos que permitirán no sólo detectar posibles intentos de manipulación del sistema, sino también identificar cuál ha sido el agente responsable. De forma adicional, esta tesis va más allá y traslada el escenario de votación a un ámbito paneuropeo donde aparecen nuevos problemas. En efecto, en la actualidad uno de los principales retos a los que se enfrentan las votaciones de carácter transnacional es sin duda la falta de procedimientos rigurosos y dinámicos para la actualización sincronizada de los censos de votantes de los distintos países que evite la presencia de errores que redunden en la incapacidad de controlar que una persona emita más de un voto, o que se vea impedido del todo a ejercer su derecho. Este reconocimiento de la identidad transnacional requiere la interoperabilidad entre los IDMs de los distintos países europeos. Para dar solución a este problema, esta tesis se apoya en las propuestas emergentes en el seno de la UE, que previsiblemente se consolidarán en los próximos años, tanto en materia de identidad digital (con la puesta en marcha de la Tarjeta de Ciudadano Europeo) como con el despliegue de una infraestructura de gestión de identidad que haga posible la interoperabilidad de los IDMs de los distintos estados miembros. A partir de ellas, en esta tesis se propone una infraestructura telemática que facilita la interoperabilidad de los sistemas de gestión de los censos de los distintos estados europeos en los que se lleve a cabo conjuntamente la votación. El resultado es un sistema versátil, seguro, totalmente robusto, fiable y auditable que puede ser aplicado en elecciones paneuropeas y que contempla la actualización dinámica del censo como una parte crítica del proceso de votación. ABSTRACT: This Ph. D. dissertation proposes a pan‐European and transnational system of telematic voting that is capable of meeting the strictest security standards. This transnational approach is a significant innovation that entails identifying citizens beyond the borders of their own country,thus requiring that all European citizens must have a digital identity that is recognized beyond the borders of their country of origin. Based on these premises, the proposal in this thesis is analyzed in two mutually‐reinforcing ways: first, a voting system is designed that is capable of winning the confidence of European governments and citizens and, second, a solution is conceived for the problem of interoperability of Identity Management Systems (IDMs) that is consistent with work being carried out by the EU to integrate the services provided by the public administrations of different European countries. The starting point of this paper is to identify the requirements for the adequate functioning of a telematic voting system and then to propose a set of elements and criteria that will allow for making comparisons between different such telematic voting systems for the purpose of evaluating the suitability of the proposed system. Then, this thesis provides an in‐depth analysis of most recent significant experiences in telematic voting carried out by different countries with the aim of automating electoral processes, and shows that even the most recent systems have significant shortcomings in the realm of security. Further, a significant portion of the population has shown itself to be wary,and they often question the validity of the published results. Therefore, a system that aspires to win the trust of citizens and leaders must not only operate correctly by transferring traditional voting processes into a telematic environment, but must also provide additional mechanisms that can overcome the fears aroused by the new voting system. Hence, this thesis focuses, first, on creating irrefutable, comprehensible and auditable proof throughout the voting process that can demonstrate to all actors in the process – the government, political parties, voters, polling station workers, electoral officials, judges, etc. ‐that the published results are accurate and that the principles of anonymity and one person,one vote, have not been violated. Accordingly, the solution in this thesis includes mechanisms to minimize the risk of vote buying, in addition to robust security mechanisms that can not only detect possible attempts to manipulate the system, but also identify the responsible party. Additionally, this thesis goes one step further and moves the voting scenario to a pan‐European scale, in which new problems appear. Indeed, one of the major challenges at present for transnational voting processes is the lack of rigorous and dynamic procedures for synchronized updating of different countries’ voter rolls, free from errors that may make the system unable to keep an individual from either casting more than one vote, or from losing the effective exercise of the right to vote. This recognition of transnational identity requires interoperability between the IDMs of different European countries. To solve the problem, this thesis relies on proposals emerging within the EU that are expected to take shape in the coming years, both in digital identity – with the launch of the European Citizen Card – and in the deployment of an identity management infrastructure that will enable interoperability of the IDMs of different member states. Based on these, the thesis proposes a telematic infrastructure that will achieve interoperability of the census management systems of European states in which voting processes are jointly carried out. The result is a versatile, secure, totally robust, reliable and auditable system that can be applied in pan‐European election, and that includes dynamic updating of the voter rolls as a critical part of the voting process.

Measurement of 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine in DNA by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry: comparison with measurement by gas chromatography-mass spectrometry

Measurement of 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine (8-OH-dGuo) in DNA by high-performance liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS) was studied. A methodology was developed for separation by LC of 8-OH-dGuo from intact and modified nucleosides in DNA hydrolyzed by a combination of four enzymes: DNase I, phosphodiesterases I and II and alkaline phosphatase. The atmospheric pressure ionization-electrospray process was used for mass spectral measurements. A stable isotope-labeled analog of 8-OH-dGuo was used as an internal standard for quantification by isotope-dilution MS (IDMS). Results showed that LC/IDMS with selected ion-monitoring (SIM) is well suited for identification and quantification of 8-OH-dGuo in DNA at background levels and in damaged DNA. The sensitivity level of LC/IDMS-SIM was found to be comparable to that reported previously using LC-tandem MS (LC/MS/MS). It was found that approximately five lesions per 106 DNA bases can be detected using amounts of DNA as low as 2 µg. The results also suggest that this lesion may be quantified in DNA at levels of one lesion per 106 DNA bases, or even lower, when more DNA is used. Up to 50 µg of DNA per injection were used without adversely affecting the measurements. Gas chromatography/isotope-dilution MS with selected-ion monitoring (GC/IDMS-SIM) was also used to measure this compound in DNA following its removal from DNA by acidic hydrolysis or by hydrolysis with Escherichia coli Fpg protein. The background levels obtained by LC/IDMS-SIM and GC/IDMS-SIM were almost identical. Calf thymus DNA and DNA isolated from cultured HeLa cells were used for this purpose. This indicates that these two techniques can provide similar results in terms of the measurement of 8-OH-dGuo in DNA. In addition, DNA in buffered aqueous solution was damaged by ionizing radiation at different radiation doses and analyzed by LC/IDMS-SIM and GC/IDMS-SIM. Again, similar results were obtained by the two techniques. The sensitivity of GC/MS-SIM for 7,8-dihydro-8-oxoguanine was also examined and found to be much greater than that of LC/MS-SIM and the reported sensitivity of LC/MS/MS for 8-OH-dGuo. Taken together, the results unequivocally show that LC/IDMS-SIM is well suited for sensitive and accurate measurement of 8-OH-dGuo in DNA and that both LC/IDMS-SIM and GC/IDMS-SIM can provide similar results.