OHg nela 'beiten

Neutronenaktivierungsanalytische Bestimmung des Chromgehaltes von Laboratoriumskaninchen-Skelettmuskel* Franz Lux 1, Susanne Trebert Haeberlin 1 und Wolf Erhardt z

1 Institut fiir Radiochemie der Technischen Universitfit Mfinchen, Walther-MeiBner-StraBe 3, D-8046 Garching, Bundesrepublik Deutschland

2 Institut fiir Experimentelle Chirurgie der Technischen Universitfit MLinchen, Ismaninger StraBe 22, D-8000 Miinchen 80, Bundesrepubfik Deutschland

Determination of the chromium content of laboratory rabbit skeletal muscles by neutron activation analysis

Summary. The accurate values of the chromium contents of human and mammalian tissues and body fluids and appropriate procedures for their determination are still a matter of discussion. In this connexion, the chromium content of skeletal muscle of laboratory rabbits has been determined using neutron activation analysis. Data hitherto published by other authors: < 7.1 - 121 ng/g. The procedure for separation of 51Cr by distillation of chromium oxychloride, described in the literature, has been improved. The arrangements necessary to minimize the chromium blank values are described. The main component of this blank is caused by the residual chromium contamination of the surface of the sample vial; typical values of this component are 0.049 ng Cr (without lyophilization) and 0.12 ng Cr (with lyophilization). The analyses of standard reference materials (SRM) yielded values of the chromium contents that are in agreement (i) with the certified value in the case of NBS Citrus Leaves, and (ii) with the latest published value of 9.2 _+ 2.5 ng/g in the case of IAEA ani- mals muscle (H-4). NBS Orchard Leaves was found not to be an appropriate SRM for testing the method. In analyses of samples of thigh muscle of bastard rabbits chromium contents of 6 .2 -22 .9ng /g (fresh weight basis) were obtained. Comparison of these data with a previously found value of 1.2 ng/g, the literature value < 7.1 ng/g and the value 2.5 ng/g for H-4 calculated on fresh weight basis indicated that the chromium contents of mammalian skeletal muscle might lie in a broad range, even for a subspecies.

Zusammenfassung. Als Beitrag zur Ermittlung der richtigen Werte der Chromgehalte yon menschlichen und tierischen Geweben und K6rperflfissigkeiten wurde der Chromgehalt yon Laboratoriumskaninchen-Skelettmuskel neutronenak- tivierungsanalytisch bestimmt. Bisherige Angaben anderer Autoren: <7 ,1 -121 ng/g. Die Verbesserung einer in der Literatur angegebenen SlCr-Abtrennung durch Chromyl- chloriddestillation und die erforderlichen Magnahmen zur Minimierung des Chromblindwertes werden beschrieben. Dessen Hauptanteil wird durch die Restverunreinigung tier Bestrahlungsampullen-Oberflfiche mit Chrom bedingt und betr~igt 0,049 ng Cr (ohne Gefriertrocknung) bzw. 0.12 ng Cr (mit Gefriertrocknung). Analysen von Standardreferenz- materialien (SRM) ergaben Chromgehaltswerte, die bei

* Herrn Prof. Dr. K. H. Lieser zum 65. Geburtstag gewidmet Offprint requests to .' F. Lux

NBS-Citrus Leaves mit dem Zertifikatswert, bei IAEA animal muscle (H-4) mit dem neuesten Literaturwert von 9,2 _+ 2,5 ng/g iibereinstimmen. Im Falle von NBS-Orchard Leaves erwies sich, dab dieses SRM fiir die Oberprfifung der Methode ungeeignet ist. In Analysen von Oberschenkel- muskel-Proben von Bastardkaninchen resultierten Chrom- gehalte von 6 , 2 - 22,9 ng/g (bezogen auf Frischgewicht). Aus dem Vergleich dieser Daten mit dem frfiher gefundenen Wert von 1,2 ng/g, dem Literaturwert <7,1 ng/g und dem auf Frischgewicht berechneten H-4-Wert von 2,5 ng/g folgt, dag die Chromgehalte von S/iugetier-Skelettmuskel innerhalb eines breiten Bereiches liegen dfirften, auch die von Muskel einer Subspecies.

1. Situation

Die Ennittlung der richtigen Chromgehalte von biologi- schem Material ist ein seit Jahren immer wieder bearbeitetes und diskutiertes Problem, das besonders bei der Analyse yon menschlichen und tierischen K6rperflfissigkeiten und Geweben besteht, da die meisten von diesen nach den am zuverl~issigsten erscheinenden Analysenergebnissen nur Chromgehalte von einigen ng/g oder weniger haben. Die Bestimmung so niedriger Gehalte ist stets mit der Gefahr verknfipft, dag die Resultate durch Kontaminationen der Probe bei der Probennahme oder wfihrend der Analysenpro- zedur verf~lscht werden.

Eine kritische Obersicht fiber die Problematik der Chrombestimmung in biologischem Material wird in [1] ge- geben. Von den dort genannten Resultaten von Ringanaly- sen versehiedener Vergleichsmaterialien und den Daten aus spfiter erschienenen Publikationen erscheint folgendes als charakteristisch f/ir die Situation:

1. Nut in den Analysen von ,,Bowen's kale", ffir das Bowen mit dem eigenen besten Schfitzwert yon 0,33 + 0,09 ~g/g einen relativ hohen Chromgehalt ermit- telte, wurden einigermaBen fibereinstimmende Chromge- haltswerte yon 0,29-0,67 pg/g gefunden. Dieses Chromge- haltsniveau liegt urn ein bis zwei Gr6Benordnungen fiber dem, das sehr wahrscheinlich in den meisten tierischen Ge- weben vorhanden ist.

2. In den Analysen von ,,IAEA animal muscle (H-4)" wurden nach den Angaben in [1] von 23 Teilnehmern an der Ringanalyse Chromgehaltswerte zwischen 12 und 800 bzw. < 20 000 ng/g ermittelt. Dieselben Ergebnisse sind in [2] ent- halten, wo ffir H-4 ein ,Informationswert" ffir den Chrom- gehalt yon 80 ng/g angegeben wird. Im 1984 herausgegebe- nen Zertifikat ffir H-4 ist der entsprechende Informations- wert 10 ng/g; die neueste Angabe lautet 9,2 + 2,5 ng/g [3].

Fresenius Z Anal Chem (1986) 323:833 838 �9 Springer-Verlag 1986

@ igi al pal#e s

Die Probleme der Chrombestimmung in menschlichem Serum, ffir dessen Normal-Chromgehalt ein Wert yon 0,1 - 0,2 ng/ml jetzt generell akzeptiert ist, und Zusammenh/inge zwischen Serum-Chromniveaus und verschiedenen Krank- heiten werden in [4] referiert.

Bei der noch nicht abgeschlossenen Fortsetzung der eige- nen aktivierungsanalytischen Untersuchungen der Wund- heilung [5, 6], die sich aus Arbeiten fiber die Metallose [7- 9] entwickelt hatten, wurde mit laufender Verbesserung der Analysenprozedur [10, 11] und der damit verbundenen Er- niedrigung von Blindwerten und Nachweisgrenzen festge- stellt, dab das Chromgehaltsniveau von Kaninchenmuskel maximal im unteren ng/g-Bereich liegen dfirfte. Es resultier- ten z.B. unter Bedingungen, die noch nicht vollst/indig den in [10, 11] beschriebenen entsprachen, Chromgehaltswerte von <6 ng/g, 6 ng/g, <10 ng/g, < 13 ng/g [12]. In einer weiteren Kaninchenmuskel-Analyse, in der alle MaBnahmen zur Blindwertminimierung [10] eingehalten wurden und eine 32p-Abtrennung entsprechend [11] erfolgte, wurde ein Chromgehalt von 1,2 ng/g ermittelt [10], was allerdings eine Mel3zeit von 337 h erforderte (Multi-Nuklid-7-Spektro- metrie).

In dem Zusammenhang sind die im folgenden referierten Angaben anderer Autoren von Interesse, wobei die Daten stets auf Frischgewicht bezogen sind, und zwar unter Benut- zung der Umrechnungsfaktoren in [13]. Die Liste der Litera- turdaten fiber die Chromgehalte yon menschlichem Muskel in [13] umfaBt die Werte 5 ng/g (Massenspektrometrie, 1972), < 12,1 ng/g (Bogen-Emissionsspektrometrie, 1969), 180 ng/g (Bogen-Emissionsspektrometrie, 1954) und < 908 ng/g (R6ntgenfluorescenzanalyse, 1973). In [14] sind die Resultate der Bogen-Emissionsspektralanalyse von 75 Kaninchenmuskelproben angegeben. Der Chromgehalts- mittelwert aus 32 Analysen war 106 _+ 42 ng/g; in 43 Analy- sen wurde kein Wert fiber der Nachweisgrenze von 24 ng/g gefunden. Chromgehaltsbestimmungen mit derselben Methode in 35 Kaninchenmuskelproben ergaben [15]: 24-44ng /g bei 27 Proben, 121 ng/g bei einer Probe, < 24 ng/g bei 7 Proben. In Neutronenaktivierungsanalysen von 20 Kaninchenmuskelproben [16,17] resultierten Chromgehaltswerte von 16-116 ng/g bei 6 Proben und < 7.1 ng/g bei 14 Proben.

Auf Grund der eigenen Resultate und deren Vergleich mit den Literaturangaben erschien es angebracht, das rich- tige Chromgehaltsniveau yon Kaninchenmuskel festzustel- len. Daffir wurde im Hinblick auf die in [18] publizierten Ergebnisse als geeignetes Verfahren die Neutronenaktivie- rungsanalyse mit radiochemischer Abtrennung des 51Cr be- trachtet; es konnte angenommen werden, dab mit einer sol- chen Prozedur das offensichtlich notwendige Absenken der Chromgehaltsnachweisgrenzen auf weniger als 0,1 ng/g bei einer akzeptablen MeBzeit zu bewerkstelligen sein wiirde. Bei Anwendung der Multi-Nuklid-7-Spektrometrie ist das nach den eigenen [10] und den in [16, 17] angegebenen Resul- taten nicht m6glich, auch nicht nach vorheriger 32p-Abtren- nung [11].

2. Das Aktivierungsanalyseverfahren

2.1 Bestrahlungs- und MeJ3bedingungen

Das Bezugsnuklid ffir die neutronenaktivierungsanalytische Chrombestimmung (5~Cr, tl/2 = 27,7 d, E~ = 320 keV) ent-

834

steht im Reaktor auBer fiber 5~ auch fiber 54Fe(n, c051Cr. Durch diese St6rreaktion wird bei ~t~/ ( I ) spa l t = 1 aus 1 g Fe die gleiche 51Cr-Aktivit/it gebildet wie aus 26 gg Cr [1]. Im Forschungsreaktor Mfinchen (FRM) ist in den von uns benutzten Bestrahlungspositionen das kleinste Verhfiltnis ( I ) t h / ( I ) s p a l t = 1/0,66. Als h6chsten Eisenge- halt von Kaninchenmuskel-Kontrollproben fanden wir 9 gg/g [10], so dab im ungfinstigsten Fall der Eisengehalt einen Beitrag zum Chromgehalts-Analysenwert yon 0,16 ng/ g bewirkt.

Proben von tierischem Gewebe werden mit Hilfe des sog. Dismembrators ([19], Fa. B. Braun, PTFE-Beh/ilter, PTFE- Mahlkugeln, vgl. Abschnitt 2.3) homogenisiert, und zwar bei Raumtemperatur [10], vom Homogenisat im allgemeinen ca. 300 mg (vgl. Abschnitt 2.3 und 3) in Quarzampullen (6 mm Innendurchmesser, 1 mm Wandst/irke, siehe auch Abschnitt 2.3) eingewogen und gefriergetrocknet ( -20~ vorgegebener Druck von 2 hPa, 4 - 5 d). In [3] wird die M6glichkeit von Chromverlusten beim Trocknen von biolo- gischem Material, und zwar auch beim Gefriertrocknen diskutiert. Solche Verluste werden in [4] auf Grund neuerer Untersuchungen ausgeschlossen. Zur Probenkontamination durch die Gefriertrocknung vgl. die Ergebnisse in Tabelle 2 (Abschnitt 2.3). Als Vergleichsstandard werden 50 gl einer CrC13-L6sung in I M Salzs/iure (30 ~tg Cr/ml) in eine Quarz- ampulle (2 mm Innendurchmesser, 1 mm Wandst/irke) pi- pettiert und im Exsiccator getrocknet. Nach Abschmelzen der Ampullen (vgl. Abschnitt 2.3) werden eine Proben- und eine Standardampulle so in Aluminiumfolie eingewickelt, dab der Boden der Standardampulle in der Mitre der Pro- benffillh6he von ca. 15 mm angeordnet ist, und in eine Alu- miniumbestrahlungskapsel eingeschweiBt. Die Bestrahlun- gen erfolgen im FRM. Die FluBdichte an thermischen Neu- tronen (dgth) und die Bestrahlungszeiten (tb) werden zusam- men mit den jeweiligen Analysendaten angegeben. Die Aul3enreinigung der Ampullen nach der Bestrahlung ist in Abschnitt 2.3, die Weiterverarbeitung von Proben und Stan- dards in Abschnitt 2.2 beschrieben.

7-Spektrometrie. Ge(Li)-Detektor (Harshaw) mit 110 cm 3 aktivem Volumen, 2,0 keV Aufl6sungsverm6gen und 22% relativer Effektivitfit (jeweils 1 332 keV 7-Linie des 6~ Hauptverst/irker Silena Modell 7611, Impulsh6hen-Vielka- nalanalysator ND 66 (Nuclear Data), Rechner PDP 11 (Di- gital Equipment), Spektren-Auswertungsprogramm ND 680 (Nuclear Data). Die Wartezeiten (tw) zwischen Bestrahlungs- ende und MeBbeginn und die MeBzeiten (tin) werden bei den jeweiligen Analysenergebnissen genannt.

Die Masse der analysierten Probe wird mit rap, die in mp gefundene Masse des interessierenden Elements mit m(E1)p, der nach Abzug des Blindwertes resultierende Massenwert mit m(E1), der aus diesem berechnete Elementgehalt mit EG oder gegebenenfalls mit EG(E1) bezeichnet. Der z/ihlstatisti- sche Fehler (Sz) wird in der in [20] beschriebenen Weise berechnet (dort a genannt). In den Ergebnistabellen wird als Sz der diesem entsprechende Wert von m(E1) bzw. EG(E1) angegeben, und zwar der jeweils aus sz(Probe) und sz(Stan- dard) nach den Regeln der Fehlerfortpflanzung resultie- rende. Bei der Bestimmung der Nachweisgrenzen werden ffir die Errnittlung von Lc [20] als Peakbereich zwei Halbwerts- breiten gewfihlt, diese und die Lage des Peakmaximums aus dem Standard-Spektrum entnommen, das in der auszuwer- tenden Analyse resultiert. Die Lc entsprechende Masse des interessierenden Elements wird mit m(E1)c bezeichnet.

@r162

2.2 Radiochemische Isolierung des 5 ~ Cr aus den bestrahlten Proben

Die Destillation von Chromylchlorid [18] erschien als die geeignete Methode ffir die entsprechend Abschnitt i erfor- derliche Isolierung des 51Cr aus den bestraNten Proben. In Modellexperimenten erwies sich, dab zur Gew/ihrleistung einer sicheren Dichtigkeit der Apparatur deren in [18] be- schriebene Version ge/indert werden muBte. Es wurden weni- get 16sbare Verbindungen eingebaut und ffir diejenigen, die unmittelbar mit heiBen D/impfen in Berfihrung kommen, Schraubverbindungen mit PTFE-Dichtungen gew/ihlt. Die rnodifizierte Apparatur ist in Abb. 1 dargestellt.

Arbeitsvorschrift. In beide Vorlagen werden je 2 ml 30%ige Wasserstoffperoxidl6sung geffillt. Sie werden w/ihrend des Aufschlusses und der Destillation mit einer Eis-Wasser- Mischung gekfihlt. Eine bestrahlte, nach Abschnitt 2.3 gerei- nigte und vollstfindig getrocknete Probenampulle wird in einen Beutel aus 0,2 mm dicker PE-Folie eingeschweiBt, die- set Beutel mit noch zwei weiteren umhfillt, die Ampulle mit einer Zange zerbrochen, nach einseitigem Aufschneiden der PE-Beutel der innerste herausgezogen und sein Inhalt (Probe + Ampullensplitter) fiber einen Trichter dutch den Gewin- deansatz der SchraubverbindungA in die Destillationsblase geffillt; der Beutel liBt sich ohne Schwierigkeiten vollst/indig entleeren. Uber den Trichter wird unter Abspfilen anhaften- der Probenreste 1 ml einer L6sung von Cr(NO3)3 �9 9 HzO in 0,5 M Salpeters/iure entspr. 5 mg Cr in die Destillationsblase gegeben und dann der Aufsatz B aufgesetzt. Dutch den Schliff C werden 2 ml rauchender Salpeters/iure zugegeben. Der Schliffwird verschlossen, mit dem Durchleiten von Luft begonnen und nach 20 rain 1 h auf 90~ erhitzt; es entsteht eine gelblichbraune L6sung. Nach dem Abkfihlen werden 5 ml konz. Perchlorsiure zugegeben (Schliff C). Die L6sung wird langsam aufgeheizt, wobei sie blauviolett wird. Nach Erreichen einer Blasentemperatur von 170-180 ~ wird mit dem zus/itzlichen Durchleiten von Chlorwasserstoff begon- hen; dieser und die Luft werden in vorgeschalteten Wasch- flaschen mit konz. Sclawefelsiure getrocknet. Bei ca. 193 ~ /indert sich die Farbe der L6sung fiber grfin nach gelb, und mit Hilfe des Luft-HC1-Stromes geht gelboranges Chro- mylchlorid fiber, das in den Vorlagen hydrolysiert. Nach wenigen Minuten ist die L6sung in der Blase farblos. Manch- mal erfolgt nochmals die genannte Farbfinderung des Blaseninhalts fiber blauviolett, grfin nach gelb und ein weite- res Oberdestillieren von Chromylchlorid. Die Destillation wird fortgesetzt, bis sich in der Blase nahezu keine Perchlor- siure mehr befindet. Es werden zwei weitere Destillationen nach jeweils erneutem Zusatz von 5 mg Chromtr/iger und 10 ml konz. Perchlors/iure durchgeffihrt, dann die Vorlagen abgenommen und die Frittenrohre (P1) mit Wasser innen und auBen grfindlich abgespfilt, wobei das Sptilwasser in der jeweiligen Vorlage aufgefangen wird, anschlieBend in beiden Vorlagen gleiche Flissigkeitsvolumina in der Weise einge- stellt, dab in jedem der Geffil3e m6glichst die gleiche Salpe- ters/iure- und Perchlorsiurekonzentration vorliegt. Von je- der der so pr/iparierten Vorlagen wird ein 7-Spektrum aufge- nommen.

Aus dem zugeh6rigen Vergleichsstandard wird unter Zu- satz von 0,5 mg Chromtr/iger eine L6sung hergestellt, die 0,5 M an HNO3 ist, von dieser Standardl6sung ein aliquoter Teil in ein Vorlagengeffil3 transferiert und auf das gleiche Volumen mit gleichen Gehalten an HNO3 und HC104 ge- bracht, wie es in jedem der Probenvorlagengef/iBe der Fall

pl Abb. 1. Apparatur ffir die Chromylchlorid-Destillation

ist. Von diesem Standard-MeBpr/iparat wird ein 7-Spektrum aufgenommen.

Das Einstellen gleicher Sfiurekonzentrationen in den Mel3pr/iparaten sowohl der Probe wie des Standards, beson- ders hinsichtlich der Perchlors/iure, ist sehr wichtig, um Ver- f/ilschungen der 7-spektrometrischen Daten durch Selbstab- sorption zu vermeiden, die bei der relativ niedrigen E~ = 320 keV des 51Cr nicht vernachl/issigt werden darf.

2.3 Blindwerte und MaJ3nahmen zu deren Minimierung

Uber geeignete Mal3nahmen zur Minimierung der Blind- werte bei der Aktivierungsanalyse von Proben tierischen Gewebes wurde bereits berichtet [10]. Die bei den hier be- schriebenen Chrombestimmungen durchgeffihrte Proben- nahme und Probenvorbereitung und die nochmals ermittel- ten Blindwertanteile, die yon Oberflfichenverunreinigungen der Quarzskalpelle und Quarzampullen verursacht werden, werden im folgenden angegeben.

Die Probennahme erfolgte von Bastardkaninchen. Nach Einschlifern eines Tieres durch eine Uberdosis Pentobarbi- tal-Natrium wurde am linken und rechten Oberschenkel je eine Fliche von etwa 7 cmx 10 cm rasiert, die Haut mit einer Pinzette angehoben und ein Hautstfick von etwa 4 cmx 6 cm mit einer Schere herausgeschnitten. Mit einem Quarzskalpell wurde die Fascie durchschnitten, ein fasciefreies Muskel- stfick von etwa 5 g abgetrennt, unter Zuhilfenahme einer PTFE-Pinzette in ein PE-Geffil3 gegeben und dieses ver- schlossen. Die Muskelprobe wurde in einem Reinstraum wie in Abschnitt 2.1 angegeben homogenisiert und vom Homo- genisat ein Anteil yon 270-440 mg in eine Quarzampulle eingewogen, und zwar unter Zuhilfenahme von Quarzst/ib- chen beim Transferieren des Homogenisats. Die anschlie- Bende Gefriertrocknung und weitere Behandlung der Probe erfolgte entsprechend Abschnitt 2.1.

Die verwendeten Quarzskalpelle (Suprasil, Heraeus Quarzschmelze GmbH, hergestellt nach dem in [21] beschrie- benen Muster) wurden zuerst mit konz. Salpetersiure in einem Soxhlet-Apparat aus Quarz gereinigt (5 Cyclen), dann in einem PTFE-Zylinder 5 rain mit konz. Flul3s/iure p.a. ange/itzt, mit bidest. Wasser gewaschen, nochmals 5 min mit konz. Flul3sfiure Suprapur ange/itzt und wieder mit bidest. Wasser gewaschen.

Eine Klinge (25 m m x 5 mm x 2 mm) aus dem gleichen Suprasil-Material, aus dem die Skalpelle hergestellt worden

835

Tabeile 1 Abrieb yon gereinigten Quarzskalpellen

Reinigungsprozedur und Durchffihrung der Abriebuntersuchung siehe Text. (bth = 6,3 �9 1013 cm 2 s-l ; tb = 195 h; tm (Skalpell) = 23 h, tm (Fleischproben) = 27 h

Element

Ca(47Ca) Cr Fe Co Ni(SSCo) Zn Rb Cs

EG des Skalpells m(E1) pro Fleischprobe nach den Schnittversuchen Nr. 1 Nr. 2 (ng/g) (ng) (ng)

< 160 0,44

13 0,0065 0,39 3,8

< 0,032 < 0,002

< 44 < 0,011 < 0,53 < 0,00092 < 0,040 < 0,049 < 0,014 < 0,00057

alle Werte fiir Probe 2 und 3 ebenfalls < m(E1)c

Nr. 3 (ng)

Tabelle 2 Aktivierungsanalysen von leeren Quarzampullen

a ohne Gefriertrocknungsprozedur b mit 4t/igiger Gefriertrocknungsprozedur

mp I~th tb tm (g) (cm- 2 s - 1) (h) (h)

a 1,0197

b 0,8681 0,9902

yon der Ampulle ins Chromylchloriddestillat gelangte m(Cr) (ng)

6,3 �9 1013 195 40 0,049

6.1013 365 43 0,12 6.1013 365 48 0,099

waren, wurde ebenso wie die Skalpelle gereinigt, in eine Quarzampulle verpackt und gemeinsam mit einem Multi- Element-Standard bestrahlt. Mit der bestrahlten Klinge wurden in 3 Fleischproben jeweils 6 Schnitte gesetzt, jede der Fleischproben in einem Aufschlugkolben nach Zugabe yon 0,5 ml Multi-Element-Tr/igerl6sung (1 mg Element/ml) mit 2 ml rauchender Salpetersfiure und 0,5 ml konz. Schwe- felsfiure auf 110-120 ~ erhitzt bis eine klare L6sung vorlag. Nach Abkfihlen erfolgte Zugabe von 0,5 ml 30%iger Was- serstoffperoxidl6sung und nochmaliges halbstfindiges Erhit- zen auf 110-120 ~ Die Aufschlugl6sung wurde in ein PE- Mel3gef/ig transferiert, der Aufschlugkolben so oft mit je 2 ml 0,5 M Salpetersfiure nachgewaschen, bis im PE-MeBge- f/il3 ein Flfissigkeitsvolumen von 10 ml vorlag, dann ein 7-Spektrum des Megpr/iparates aufgenommen. Nach Durchfiihrung der Schnitte wurde auch ein 7-Sprektrum der Quarzklinge aufgenommen. Von dem in 0,5 M Salpeters~iure aufgel6sten bestrahlten Multi-Element-Standard wurden Megpr/iparate hergestellt, die gleiche Geometrie wie die ge- 16sten Fleischproben bzw. die Quarzklinge hatten. Die Er- gebnisse sind in Tabelle I angegeben.

Der Vergleich der Daten in Tabelle 1 mit den Ergebnissen entsprechender Versuche in [10] zeigt, dab das Ab/itzen der Quarzskalpelle mit FluBsfiure, das bei der in [10] beschriebe- nen Reinigung noch nicht vorgenommen worden war, die erwartete betr/ichtliche Reduzierung der abreibbaren Ober- flfichenverunreinigungen der Quarzskalpelle bewirkt. Fiir Chrom ist in [10] fiir die Fleischprobe Nr. 1 ein Abrieb von 0,25 ng angegeben; bei zus/itzlicher FluBs/iure/itzung sinkt dieser Abrieb unter die Nachweisgrenze von 0,011 ng.

Die zur Probennahme verwendeten PTFE-Pinzetten, die PE-Gef/iBe zum Probentransport, die PTFE-GeffiBe und PTFE-Kugeln des Dismembrators wurden mit Flugs/iure in gleicher Weise wie die Quarzskalpelle gereinigt. Die Reini- gungsprozedur ~ r die zum Handhaben der Probenhomo- genisate bei der Probeneinwaage benutzten Quarzst/ibchen entsprach vollstfindig derjenigen ffir Quarzskalpelle.

836

Zur Reduzierung des von den Quarzampullen stammen- den Blindwertanteils wurde folgendermagen vorgegangen (vgl. u.a. [16] und [221):

1 2 - 1 4 cm lange Stficke von Rohren aus hochreinem synthetischem Quarz (Suprasil AN, Heraeus Quarzschmelze GmbH) wurden wie die Quarzskalpelle gereinigt, dann aus jedem Rohr durch Abschmelzen in seiner Mitre zwei Ampul- len hergestellt, diese zu nochmaligen Reinigung der Innen- oberfl/iche mit konz. Flul3sfiure geftillt, mit dieser etwa 5 min stehen gelassen, mit bidest. Wasser gespfilt. Die Innenfitzung wurde mit konz. FluBs/lure Suprapur wiederholt. Anschlie- Bend erfolgte 5maliges Spfilen mit bidest. Wasser in einem Reinstraum, in dem die gereinigten Ampullen in abgeschlos- senen Polyacrylschrfinken bei Raumtemperatur getrocknet wurden.

Das Abschmelzen bei der Ampullenherstellung und das Zuschmelzen der Ampullen nach der Gefriertrocknung der eingefiillten Proben (Abschnitt 2.1) erfolgte mit Hilfe eines Brenners aus Quarz.

Zur Reinigung der Ampullen nach der Bestrahlung wurde in 3 PE-Becherglfisernje eine Mischung aus 2 ml Mul- ti-Element-Trfigerl6sung (von jedem interessierenden Ele- ment 10 mg/ml, 1 M an HC1) und 18 ml konz. FluBs/lure hergestellt, eine Ampulle 3 minim Becherglas 1 unter stfindi- gem Bewegen der Ampulle mit der ,X, tzmischung behandelt, mit Wasser abgespiilt, das Ab/itzen und Spiilen in den Bechergl/isern 2 und 3 wiederholt. Fiir die Reinigung jeder weiteren Ampulle wurden jeweils frische Atzl6sungen herge- stellt.

Drei leere Ampullen wurden dem beschriebenen Aktivie- rungsanalyseverfahren unterworfen; bei einer der Ampullen unterblieb die Gefriertrocknungsprozedur. Der Ergebnisse dieser Analysen sind in Tabelle 2 angegeben.

Die Chrommasse, die von der nicht der Gefriertrock- nungsprozedur unterzogenen Leerampulle ins Chromyl- chloriddestillat gelangte, war gleich derjenigen, die in voran- gegangenen Untersuchungen yon analog behandelten Am-

Tabelle 3. Ergebnisse der Analysen von Standardreferenzmaterialien. Das jeweilige SRM wurde vor der Entnahme einer Analysenprobe intensiv durchmischt, mp zwischen 86 und 122 mg. NBS-SRM: ~th = 2 �9 1013 cm -2 s -1, tb = 96 h; H-4: ~th = 2,4 " 1013 cm 2 s 1, tb = 260 h, ~th/~=palt = 1/0,071, Eisengehalt 49 gg/g (Zertifikat) ~ Chromgehaltskorrektur 0,09 ng/g, bei der Berechnung der EG(Cr) yon H-4 beriicksichtigt

Standardreferenzmaterial tw t~ m(Cr) _+ s~ EG(Cr) (d) (h)

diese Arbeit Zertifikat -l- S z

NBS 1572 Citrus Leaves NBS 1571 Orchard Leaves

IAEA animal muscle (H-4)

lag lag/g 9,5 6,3 0,067 + 0,0015 0,70 + 0,015 0,8 __. 0,2 a

11 0,47 0,188 +_ 0,006 1,94 + 0,06 2,6 _+ 0,3 =

ng ng/g 10 28 0,62 _+ 0,069 7,3 _0,81 32 186 0,64 • 0,069 5,2 _+ 0,57 9,2 • 2,5 b 12 26 0,99 • 0,096 8,9 _+0,87 16 23 1,49 _+ 0,12 12,1 4-0,95

=_+2s b -}- l S

Tabelle 4. Ergebnisse der Analysen von Bastardkaninchen-Muskel

Tier mp (2~th tb Frischgewicht (cm- 2 s- 1) (h) (g)

t w t m m(Cr) • & EG(Cr) _+ Sz (d) (h) (ng) (ng/g)

1, weiblich 0,4384 2,4.1013 185 2, weiblich 0,3111 2,4.1013 185 3, mfinnlich 0,2772 6,0 ' 1013 192 4, weiblich 0,4015 6,3.1013 195

13 20 2,77 _+ 0,12 6,2 _+ 0,29 40 9 7,1 +_ 0,23 22,9 _+ 0,76 15 43 2,80 + 0,19 10,1 _+ 0,68 21 20 3,84 ___ 0,15 9,5 _+ 0,37

pullen durch die ProbenaufschluB16sung abgel6st worden war (0,04 ng angegeben in [10]). Die Gefriertrocknung ffihrt offensichtlich zn einer zus/itzlichen, aber nicht gravierenden Kontaminat ion der Ampullen-Innenoberfl/ichen mit Chrom.

3. Analysenergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse der Analysen von Standardreferenzmateri- alien (SRM) und yon Proben aus den Oberschenkelmuskeln yon Bastardkaninchen sind in den Tabellen 3 und 4 angege- ben. Bei der Berechnung der Resultate wurde yore jeweiligen m(Cr)p-Wert im Falle der SRM ein Blindwert yon 0,049 ng (keine Gefriertrocknung), im Falle der Muskelproben einer von 0,12 ng abgezogen.

Das Ergebnis der Analyse yon Citrus Leaves stimmt mit dem Zertifikatswert innerhalb von I s des letzteren, d.h. sehr gut fiberein. Im Falle yon Orchard Leaves ist die Diskrepanz zwischen gefundenem und zertifiziertem Wert betrfichtlich. Das entsprechende Zertifikat enthfilt den Hinweis, dab die Substanz durch Salpeters/iure und Perchlorsfiure nicht voll- st/indig aufgeschlossen wird und silicatisches Material zu- riickbleibt. Vom Destillationsrtickstand in der Blase wurde ein ?-Spektrum aufgenommen, wobei nicht ausgeschlossen werden konnte, dab beim Transferieren des Blaseninhaltes ins MeBgef/iB etwas vom unaufgeschlossenen Probenanteil an den Ampullensplittern haften geblieben war. Trotz dieser Unsicherheit ist interessant, dab die Daten des genannten 7-Spektrums einem EG(Cr)-Anteil yon 0,25 ~tg/g entspra- chen. Insgesamt folgt aus den Ergebnissen, daB Orchard

Leaves kein geeignetes Standardreferenzmaterial fiir die Priifung des angewendeten Verfahrens ist.

Aus den Resultaten der Analysen von I A E A animal muscle (H-4) ergibt sich EG(Cr) = 8,4 rig/g; die Differenz zu dem in Tabelle 3 angegebenen neuesten Zertifikatswert [3] ist nur etwa gleich der Hfilfte von dessen Standardabwei- chung. Allerdings unterscheiden sich die Einzelergebnisse betr/ichtlich, s = 2,9 ng/g. Dieser s-Wert differiert anderer- seits nur wenig von dem im Zertifikat genannten (Tabelle 3). M6glicherweise ist das Chrom im SRM H-4 sehr inhomogen verteilt. In einem solchen Falle sind die analysierten mp von etwa 100 mg zu klein, um Ergebnisse mit geringer Streuung zu erhalten (vgl. u.a. [23] und die dort zitierte Literatur, insbesondere [24] und [25]). Es werden z. B. in den Zertifika- ten als kleinste rnp fiir Orchard Leaves 250 mg und ffir Citrus Leaves 500 mg empfohlen. Beim Einsatz solcher Proben- mengen wfirde jedoch in den Bestrahlungsampullen ein zu groBer Druck durch Radiolyseprodukte entstehen.

Die ermittelten Chromgehalte von Bastardkaninchen- Muskel (Tabelle 4) unterscheiden sich ebenfalls sehr. In die- sem Falle diirfte das auf individuelle Unterschiede des Muskelchromgehaltes der einzelnen Tiere zurfickzufiihren sein. Bei den Bestimmungen des Chromgehaltes von mensch- lichem Serum [18] differierten die Resultate weit mehr, n/imlich zwischen 0,0382 und 0,351 gg/1. Die Daten in Tabelle 4 werden indirekt dutch einige der in Abschnitt 1 referierten Literaturangaben in der Weise bestfitigt, dab in vielen F/illen bei einer fiber dem h6chsten EG(Cr)-Wert in Tabelle 4 gelegenen Nachweisgrenze von 24 ng/g kein Chrom nachgewiesen werden konnte (43 von 75 Analysen

837

in [14], 7 von 35 Analysen in [15]). Aus einer zweiten Gruppe der in Abschnitt 1 genannten Daten ergibt sich der Hinweis, dab der Chromgehalt von Kaninchenmuskel auch noch un- terhalb des Niveaus liegen kann, das durch die Werte in Tabelle 4 gekennzeichnet ist, evtl. abhingig von Rasse und Zuchtlinie der Tiere oder von deren Ern/ihrung: Es sind dies einmal die eigenen Ergebnisse (EG(Cr) = 1,2 ng/g und die Resultate in [12]), zum anderen die in [16, 17] beschriebene Nichtnachweisbarkeit von Chrom in 14 von 20 Proben bei einer Nachweisgrenze von 7,1 ng/g. Einen sehr niedrigen Chromspiegel hatte offensichtlich auch die Schweinelende, aus der I A E A animal muscle (H-4) hergestellt worden ist [1]: Aus dem Zertifikatswert von H-4 ergibt sich bei Umrech- nung auf Frischgewicht ein EG(Cr) = 2,5 ng/g. Insgesamt ist es auf Grund aller genannten Daten nicht wahrscheinlich, dab ein in engen Grenzen liegendes Chromgehaltsniveau f i r Siugetiermuskel existiert, nicht einmal fiir Muskel einer Subspezies.

Die Untergrenze einer zuverlissigen Bestimmung der Chromgehalte mit der beschriebenen Methode wird bei der gegebenen Obergrenze der bestrahlten mp im wesentlichen durch die Verunreinigung der Ampullenoberfl/iche mit Chrom bestimmt (Tabelle 2 verglichen mit Tabelle 1). Der entsprechende Blindwert war in den eigenen Untersuchun- gen in der gleichen Gr613enordnung, aber fiir gefrierge- trocknete Proben etwas h6her als der in [18] angegebene von 0 ,0262-0 ,074 ng (zur Korrektur benutzter Mittelwert 0,0478 ng). Wenn man festlegt, dab ein abzuziehender Blind- wert m6glichst nicht gr613er als 10% des m(E1)a-Wertes sein sollte, dannis t bei der Analyse von Frischgewebe die untere zuverl/issig bestimmbare m(Cr) etwa 1 ng. Bei der Auswer- tung der Analysen von SRM H-4 war, wie oben erw/ihnt, nur ein Blindwert von 0,049 ng Cr zu berficksichtigen, so dab der Blindwert auch in den F/illen, in denen in Tabelle 3 m(Cr) < 1 ng angegeben sind, weniger als 10% von m(Cr)p betrug. Bei den in [18] beschriebenen Untersuchungen waren die Blindwertkorrekturen teilweise prozentual h6her. Aus den Daten in [18] folgt, dab die kleinste ermittelte m(Cr) = 0,0592 ng war, wenn man Frischgewicht in Trockengewicht mit dem in [13] ffir Plasma angegebenen Faktor umrechnet; analysiert wurde allerdings Serum. Von den m(Cr)p-Werten wurden, wie oben zitiert, jewels 0,0478 ng abgezogen.

Dank. Das Bundesministerium ffir Forschung und Technologie und der Fonds der Chemischen Industrie haben diese Untersuchungen unterstiitzt. Wir danken beiden Institutionen fiir ihre Hilfe.

Literatur

1, Parr RM (1977) J Radioanal Chem 39:421 2. Parr RM (1980) Report [AEA/RL/69, International Atomic

Energy Agency, Wien 3. Parr RM, J Radioanal Nucl Chem (im Druck) 4. Cornelis R, Wallaeys B (1984) Chromium revisited. In: Br/itter

P, Schramel P (eds) Trace element analytical chemistry in medi- cine and biology. Waiter de Gruyter & Co Berlin New York

5. Lux F, Bo~ani~ D, Bliimel G, Erhardt W (1978) Mikrochim Acta I, 35

6. Lux F, Bo~ani~ D, Blfimel G, Erhardt W (1980) J Radioanal Chem 58 : 289

7. Lux F, Zeisler R 0972) Fresenius Z Anal Chem 261:314 8. Lux F, Zeisler R (1974) J Radioanal Chem 19:289 9. Lux F, Schuster J, Zeisler R (1976) J Radioanal Chem 32:229

10. Lux F, Bereznai T, Knobl S (1985) Minimierung der Blindwerte bei der instrumentellen Multi-Element-Bestimmung in biologi- schen Proben. In: Sansoni B (Hrsg) Instrumentelle Multiele- mentanalyse. VCH Verlagsgesellschaft Weinheim

11. Knobl S, Lux F (1985) Reduction of the background in the 7-spectra of neutron activated biological samples by separation of 32p. In: Sansoni B (Hrsg) Instrumentelle Multielementana- lyse. VCH Verlagsgesellschaft Weinheim

12. Lux F (1982) Abschlul3bericht zum BMFT-F6rderungsvorha- ben Anwendung und Entwicklung aktivierungsanalytischer Verfahren

13. Iyengar GV, Kollmer WE, Bowen HJM (1978) The elemental composition of human tissues and body fluids. Verlag Chemie Weinheim New York

14. Ferguson AB, Laing PG, Hodge ES (1960) J Bone Joint Surg Am 42: 77

15. Ferguson AB, Akahoshi Y, Laing PG, Hodge ES (1962) J Bone Joint Surg Am 44:323

16. Hofmann J (1981) Dissertation, Universit/it zu K61n 17. Michel R, Hofmann J, Zilkens J (1980) Trace element behaviour

of human and mammalian tissues during excessive supply of metals. In: Brfitter P, SchrameI P (eds) Trace element analytical chemistry in medicine and biology. Walter de Gruyter & Co Berlin New York

18. Versieck J, Hoste J, Barbier F, Steyaert H, De Rudder J, Michels H (1978) Clin Chem 24:303

19. Iyengar GV (1976) Radiochem Radioanal Lett 24:35 20. Rogers VC (1970) Anal Chem 42:807 21. Iyengar GV, Kasperek K (1977) J Radioanal Chem 39:301 22. Maziere B, Gaudry A, Gros J, Comar D (1977) Radiochem

Radioanal Lett 28 : t 55 23. Ingamells CO (1974) Geochim Cosmochim Acta 38:1225 24. Ingamells CO, Switzer P (1973) Talanta 20:547 25. Visman J, Mat Res Stand November 1969, 9

Eingegangen am 21. Januar 1986

838