Renal stones analysis with application of LA-ICP-TOF-MS

Choroba polegająca na wytrącaniu się obecnych w moczu składników, tj. kamica moczowa, stanowi obecnie poważne zagrożenie. Z tego względu bardzo istotna jest szybka i dokładna identyfikacja komponentów kamieni, która umożliwi podjęcie odpowiednich działań w kierunku leczenia oraz zapobiegania nawrotom. W części literaturowej niniejszej pracy scharakteryzowano sześć rodzajów kamieni moczowych, a także omówiono poszczególne części spektrometru mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie i mikropróbkowaniem laserowym (LA-ICP-TOF-MS), który może być wykorzystany do bezpośredniej analizy kamieni moczowych. W badaniach własnych, w pierwszej kolejności zoptymalizowano układ pod kątem czułości, a następnie przeprowadzono analizę jakościową kamienia szczawianowego, dzięki której wykryto obecność takich pierwiastków jak: Na, Al, Si, S, K, Cr, Fe, Ni oraz Sn, a także szereg innych w stężeniach śladowych. Po dalszej optymalizacji szybkości przepływu helu oraz napięcia powielacza elektronowego detektora spektrometru mas na intensywność sygnałów pierwiastków oraz w oparciu o wyniki analizy jakościowej, dla glinu, żelaza, niklu, chromu i cyny sporządzono wielopierwiastkowe wzorce stałe o matrycy szczawianowej i wykonano analizę ilościową fragmentu kamienia. Umożliwiła ona uzyskanie map stężeniowych tych pierwiastków na powierzchni badanego kamienia moczowego.

The disease consisting in the precipitation of urinary components, i.e. urolithiasis, is presently a serious threat. On this account, it is crucial to quickly and carefully identify the ingredients of stones. It allows to undertake an appropriate treatment and prevent from a potential relapse. In the literature section, six types of renal stones were characterized. Additionally, each part of the mass spectrometer with inductively coupled plasma and laser ablation (LA-ICP-TOF-MS) were discussed, which can be used to direct analysis of renal stones. In the own research, the apparatus was first optimized in terms of sensitivity, followed by a qualitative analysis of oxalate stone, which allowed to detect presence of chemical elements such as: Na, Al, Si, S, K, Cr, Fe, Ni or Sn and a number of others in trace concentrations. After further optimization of the helium flow rate and the electronic multiplier voltage of the mass spectrometer detector on the intensity of chemical elements signals and based on the results of qualitative analysis of aluminium, iron, nickel, chromium, and tin multielement solid standards with oxalate matrix were prepared and quantitative analysis of the stone fragment was performed. It allowed obtaining concentration maps of these elements on the surface of the examined urinary stone.