Emerging Techniques for Inorganic Metal Speciation and Bioavailability

Abstract

El coneixement profund de la especiació dels metalls pesants és clau per a determinar la seva biodisponibilitat. Per això cal complementar la informació sobre les concentracions amb la informació sobre els fluxos d’internalització. Diverses tècniques analítiques han estat desenvolupades amb aquesta fi, i algunes d’elles aprofiten les propietats de les resines d’intercanvi iònic o quelants.

D’una banda, aquesta tesi investiga la velocitat d’acumulació d’ions metàl·lics a la resina Chelex 100, sigui experimentalment o a través d’un model teòric. Aquesta interpretació permet descriure els efectes dels lligands competidors i determinar les constants de dissociació dels complexes.

D’altra banda, dues noves tècniques analítiques han estat desenvolupades. La primera deriva de la IET, una tècnica comunament utilitzada en equilibri, però n’extreu informació dinàmica. La segona és una modificació del popular DGT, que s’ha emprat un cop el sistema ha assolit l’equilibri.

El conocimiento profundo de la especiación de los metales pesados es clave para determinar su biodisponibilidad. Por eso es necesario complementar la información sobre las concentraciones con la información sobre los flujos de internalización. Diversas técnicas analíticas han sido desarrolladas con este fin, y varias aprovechan propiedades de las resinas de intercambio iónico o quelantes.

Por un lado esta tesis investiga la velocidad de acumulación de iones metálicos en la resina Chelex 100, tanto experimentalmente, como a través de un modelo teórico. Esta interpretación permite, asimismo, describir los efectos de los ligandos competidores y determinar las constantes de disociación de los complejos.

Por otro lado, dos nuevas técnicas analíticas han sido desarrolladas. La primera deriva de la IET, una técnica comúnmente utilizada en equilibrio, pero extrae información dinámica de ella. La segunda es una modificación del popular DGT, que se ha empleado una vez el sistema ha alcanzado el equilibrio.

A deep knowledge of heavy metal ions speciation is key to assessing their bioavailability. In this regard, data about concentrations should be complemented with data about the internalization fluxes. Several analytical techniques have been developed to this purpose, and many of them exploit properties of ion-exchange or chelating resins.

On the one hand, this thesis studies the rate of metal ions uptake on Chelex 100 resin, both experimentally and through a theoretical model. This interpretation also allows describing the effect of competing ligands and determining the dissociation constants of the complexes.

On the other hand, two new analytical techniques are developed. The first one stems from IET, a technique commonly used at equilibrium, but aims at extracting dynamic information from it. The second one is a modification of the well-known DGT, devised to provide information once equilibrium has been attained.