Name: dose uptake of platinum- and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications
Uploaded: 2022-04-21T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications at JoVE.

Financiering: NJAES-Rutgers NJ01201, NIEHS Training Grant T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022. Daarnaast wordt Brittany Karas ondersteund door opleidingssubsidie T32NS115700 van NINDS, NIH. De auteurs erkennen Andreia Valente en de Portugese Stichting voor Wetenschap en Technologie (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) voor de levering van PMC79.

De AB-stam zebravis (Danio rerio) werd gebruikt voor alle experimenten (zie de Tabel met Materialen) en het houderijprotocol (# 08-025) werd goedgekeurd door de Rutgers University Animal Care and Facilities Committee.
1. Zebravishouderij
<ol><li>Fok en onderhoud de zebravis in een recirculerend aquatisch habitatsysteem op een 14 uur licht: 10 uur donkere cyclus.<ol>
<li>Zuiver gemeentelijk leidingwater door zand- en koolstoffiltratie om vissysteemwa...

<ol>
	<li>Rehman, K., Fatima, F., Waheed, I., Akash, M. S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+exposure+of+heavy+metals+and+their+impact+on+health+consequences.">Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences.</a> Journal of Cellular Biochemistry. 119 (1), 157-184 (2018).</li><li>Anyanwu, B. O., Ezejiofor, A. N., Igweze, Z. N., Orisakwe, O. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heavy+metal+mixture+exposure+and+effects+in+developing+nations:+an+update.">Heavy metal mixture exposure and effects in developing nations: an update.</a> Toxics. 6 (4), 65 (2018).</li><li>Doherty, C. L., Buckley, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translating+analytical+techniques+in+geochemistry+to+environmental+health.">Translating analytical techniques in geochemistry to environmental health.</a> Molecules. 26 (9), 2821 (2021).</li><li>Boros, E., Dyson, P. J., Gasser, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+metal-based+drugs+according+to+their+mechanisms+of+action.">Classification of metal-based drugs according to their mechanisms of action.</a> Chem. 6 (1), 41-60 (2020).</li><li>Robertson, J., Barr, R., Shulman, L. N., Forte, G. B., Magrini, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essential+medicines+for+cancer:+WHO+recommendations+and+national+priorities.">Essential medicines for cancer: WHO recommendations and national priorities.</a> Bulletin of the World Health Organization. 94 (10), 735-742 (2016).</li><li>Wheate, N. J., Walker, S., Craig, G. E., Oun, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+status+of+platinum+anticancer+drugs+in+the+clinic+and+in+clinical+trials.">The status of platinum anticancer drugs in the clinic and in clinical trials.</a> Dalton Transactions. 39 (35), 8113-8127 (2010).</li><li>Brown, A., Kumar, S., Tchounwou, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin-based+chemotherapy+of+human+cancers.">Cisplatin-based chemotherapy of human cancers.</a> Journal of Cancer Science &amp; Therapy. 11 (4), 97 (2019).</li><li>Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin:+The+first+metal+based+anticancer+drug.">Cisplatin: The first metal based anticancer drug.</a> Bioorganic Chem. 88, 102925 (2019).</li><li>Abid, M., Shamsi, F., Azam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ruthenium+complexes:+an+emerging+ground+to+the+development+of+metallopharmaceuticals+for+cancer+therapy.">Ruthenium complexes: an emerging ground to the development of metallopharmaceuticals for cancer therapy.</a> Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 16 (10), 772-786 (2016).</li><li>Alessio, E., Messori, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NAMI-A+and+KP1019/1339,+two+iconic+ruthenium+anticancer+drug+candidates+face-to-face:+a+case+story+in+medicinal+inorganic+chemistry.">NAMI-A and KP1019/1339, two iconic ruthenium anticancer drug candidates face-to-face: a case story in medicinal inorganic chemistry.</a> Molecules. 24 (10), 1995 (2019).</li><li>Alessio, E., Mestroni, G., Bergamo, A., Sava, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ruthenium+antimetastatic+agents.">Ruthenium antimetastatic agents.</a> Current Topics in Medicinal Chemistry. 4 (15), 1525-1535 (2004).</li><li>Lin, K., Zhao, Z. -. Z., Bo, H. -. B., Hao, X. -. J., Wang, J. -. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+ruthenium+complex+in+tumor+diagnosis+and+therapy.">Applications of ruthenium complex in tumor diagnosis and therapy.</a> Frontiers in Pharmacology. 9, 1323 (2018).</li><li>Howe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+reference+genome+sequence+and+its+relationship+to+the+human+genome.">The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome.</a> Nature. 496 (7446), 498-503 (2013).</li><li>Wiley, D. S., Redfield, S. E., Zon, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+screening+in+zebrafish+for+novel+biological+and+therapeutic+discovery.">Chemical screening in zebrafish for novel biological and therapeutic discovery.</a> Methods in Cell Biology. 138, 651-679 (2017).</li><li>Bambino, K., Chu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+in+toxicology+and+environmental+health.">Zebrafish in toxicology and environmental health.</a> Current Topics in Developmental Biology. 124, 331-367 (2017).</li><li>Rubinstein, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+assays+for+drug+toxicity+screening.">Zebrafish assays for drug toxicity screening.</a> Expert Opinion on Drug Metabolism &amp; Toxicology. 2 (2), 231-240 (2006).</li><li>Cassar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+zebrafish+in+drug+discovery+toxicology.">Use of zebrafish in drug discovery toxicology.</a> Chemical Research in Toxicology. 33 (1), 95-118 (2020).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The zebrafish book. A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). 4th edition. , (2000).</li><li>Material safety data sheet: cisplatin injection). Pfizer Available from: <a target="_blank" href="https://cdn.pfizer.com/pfizercom/products/material_safety_data/PZ01470.pdf">https://cdn.pfizer.com/pfizercom/products/material_safety_data/PZ01470.pdf</a> (2011)</li><li>Nasiadka, A., Clark, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+breeding+in+the+laboratory+environment.">Zebrafish breeding in the laboratory environment.</a> ILAR Journal. 53 (2), 161-168 (2012).</li><li>OECD. Test No. 236: Fish embryo acute toxicity (FET) test. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals Available from: <a target="_blank" href="https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-236-fish-embryo-acute-toxicity-fet-test_9789264203709-en">https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-236-fish-embryo-acute-toxicity-fet-test_9789264203709-en</a> (2013)</li><li>EMD Millipore Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material+Safety+Data+Sheet:+OmniTrace+Nitric+Acid.">Material Safety Data Sheet: OmniTrace Nitric Acid.</a> EMD Millipore Corporation. , (2013).</li><li>Safety data sheet: Hydrogen peroxide 30% Suprapur. EMD Millipore Corporation Available from: <a target="_blank" href="https://www.merckmillipore.com/IN/en/product/Hydrogen-peroxide-300-0">https://www.merckmillipore.com/IN/en/product/Hydrogen-peroxide-300-0</a> (2014)</li><li>Karas, B. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+screening+method+for+transition+metal-based+anticancer+compounds+using+zebrafish+embryo-larval+assay+and+inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+analysis.">A novel screening method for transition metal-based anticancer compounds using zebrafish embryo-larval assay and inductively coupled plasma-mass spectrometry analysis.</a> Journal of Applied Toxicology. 39 (8), 1173-1180 (2019).</li><li>Henn, K., Braunbeck, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dechorionation+as+a+tool+to+improve+the+fish+embryo+toxicity+test+(FET)+with+the+zebrafish+(Danio+rerio).">Dechorionation as a tool to improve the fish embryo toxicity test (FET) with the zebrafish (Danio rerio).</a> Comparative Biochemistry and Physiology. Toxicology &amp; Pharmacology: CBP. 153 (1), 91-98 (2011).</li><li>Mandrell, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+zebrafish+chorion+removal+and+single+embryo+placement:+optimizing+throughput+of+zebrafish+developmental+toxicity+screens.">Automated zebrafish chorion removal and single embryo placement: optimizing throughput of zebrafish developmental toxicity screens.</a> Journal of Laboratory Automation. 17 (1), 66-74 (2012).</li><li>Karas, B. F., Hotz, J. M., Buckley, B. T., Cooper, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin+alkylating+activity+in+zebrafish+causes+resistance+to+chorionic+degradation+and+inhibition+of+osteogenesis.">Cisplatin alkylating activity in zebrafish causes resistance to chorionic degradation and inhibition of osteogenesis.</a> Aquatic Toxicology. 229, 105656 (2020).</li></ol>

Het hier beschreven protocol is geïmplementeerd om de levering en opname van op metaal gebaseerde antikankergeneesmiddelen met Pt of Ru te bepalen. Hoewel deze methoden al zijn gepubliceerd, bespreekt dit protocol belangrijke overwegingen en details om deze methodologie aan te passen voor een reeks verbindingen. Het OESO-protocol in combinatie met weefselvertering en ICPMS-analyse stelde ons in staat om te bepalen dat PMC79 krachtiger was dan cisplatine en resulteerde in ongelijksoortige weefselaccumulatie, wat afzonder...

Metalen en op metalen gebaseerde verbindingen blijven farmacologische en toxicologische relevantie hebben. De prevalentie van blootstelling aan zware metalen en de impact ervan op de gezondheid heeft het wetenschappelijk onderzoek sinds de jaren 1960 exponentieel verhoogd en bereikte een recordhoogte in 2021. De concentraties van zware metalen in drinkwater, luchtvervuiling en beroepsmatige blootstelling overschrijden wereldwijd de wettelijke limieten en blijven een probleem voor arseen, cadmium, kwik, chroom, lood en andere metalen. Nieuwe methoden om de blootstelling aan het milieu te kwantificeren en pathologische ontwikkeling te analyseren, blijven veel gevraagd 1,2,3.
Omgekeerd heeft het medische veld de fysiochemische eigenschappen van verschillende metalen benut voor klinische behandeling. Geneesmiddelen op basis van metaal of metallodrugs hebben een rijke geschiedenis van medicinale doeleinden en hebben activiteit getoond tegen een reeks ziekten, met het hoogste succes als chemotherapeutica4. De beroemdste van metallodrugs, cisplatine, is een op Pt gebaseerd antikankermedicijn dat door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) wordt beschouwd als een van 's werelds essentiële geneesmiddelen5. In 2010 hadden cisplatine en zijn Pt-derivaten tot een slagingspercentage van 90% bij verschillende kankers en werden ze gebruikt in ongeveer 50% van de chemotherapieregimes 6,7,8. Hoewel pt-gebaseerde chemotherapeutica onweerlegbaar succes hebben gehad, heeft de dosisbeperkende toxiciteit onderzoek in gang gezet naar alternatieve op metaal gebaseerde geneesmiddelen met verfijnde biologische afgifte en activiteit. Van deze alternatieven zijn op Ru gebaseerde verbindingen de meest populairegeworden 9,10,11,12.
Nieuwe modellen en methodologie zijn nodig om gelijke tred te houden met de snelheid van de behoefte aan farmaco- en toxicokinetische studies naar metaal. Het zebravismodel ligt op het snijvlak van complexiteit en doorvoer, omdat het een gewerveld dier met een hoge vruchtbaarheid is met 70% geconserveerde gen homologie13. Dit model is een aanwinst geweest in de farmacologie en toxicologie, met uitgebreide screenings voor verschillende verbindingen voor loodontdekking, doelidentificatie en mechanistische activiteit 14,15,16,17. Screening van chemicaliën met een hoge doorvoer is echter meestal afhankelijk van blootstellingen aan water. Aangezien de opname variabel kan zijn op basis van de fysisch-chemische eigenschappen van de verbinding in oplossing (d.w.z. fotodegradatie, oplosbaarheid), kan dit een belangrijke beperking zijn van het correleren van dosisafgifte en respons.
Om deze beperking voor vergelijking van de dosis met hogere gewervelde dieren te overwinnen, werd een methodologie ontworpen om sporenmetaalconcentraties in larvenweefsel van zebravissen te analyseren. Hier werden dosis-responscurven van dodelijke en subletale eindpunten geëvalueerd voor cisplatine en nieuwe op Ru gebaseerde antikankerverbindingen. Letaliteit en vertraagd uitkomen werden geëvalueerd voor nominale concentraties van 0, 3,75, 7,5, 15, 30 en 60 mg/l cisplatine. Pt-accumulatie in organismeweefsel werd bepaald door ICPMS-analyse en de opname van respectieve doses door organismen was 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 en 461,9 ng (Pt) per organisme. Bovendien werden zebravislarven blootgesteld aan 0, 3,1, 6,2, 9,2, 12,4 mg / l PMC79. Deze concentraties werden analytisch bepaald om 0, 0,17, 0,44, 0,66 en 0,76 mg/l Ru te bevatten. Dit protocol maakte het ook mogelijk om concentraties pt te onderscheiden die in het chorion van de larven waren gesekwestreerd in vergelijking met het zebravisweefsel. Deze methodologie was in staat om betrouwbare, robuuste gegevens te leveren voor vergelijkingen van farmaco- en toxicokinetische activiteit tussen een gevestigde chemotherapeutische en een nieuwe verbinding. Deze methode kan worden toegepast op een breed scala aan metalen en op metaal gebaseerde verbindingen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AB Strain Zebrafish (Danio reri)</td>
			<td>Zebrafish International Resource Center</td>
			<td>Wild-Type AB</td>
			<td>Wild-Type AB Zebrafish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ACS Grade Nitric Acid</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td>BDH3130-2.5LP</td>
			<td>Nitric Acid (68-70%); used to make 10% HNO3 acid-bath solution for soaking/pre-celaning centrifuge tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquatox Fish Diet (Flake)</td>
			<td>Zeigler Bros, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Flake food to be mixed in a 1:4 ratio of Aquatox Fish Diet to TetraMin Tropical Flakes and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artemia cysts, brine shrimp</td>
			<td>PentairAES</td>
			<td>BS90</td>
			<td>Brine shrimp eggs sold in 15-ozz, vacuum-packed cans to be hatched and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASX-510 Autosampler for ICPMS</td>
			<td>Teledyne CETAC</td>
			<td></td>
			<td>Automatic sampler with conifgurable XYZ movement, flowing rinse station, and 0.3 mm inner dimension probe. Compatible with Nu AttoLab software for programmable batch analyses.&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>CL 2</td>
			<td>Thermo Scientific CL 2 compact benchtop centrifuge with variable speed range up to 5200 rpm; used to bring sample and acid condensate to the bottom of the centrifuge tube bewteen microwave digestion intervals; aids in sample retention</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21008-105</td>
			<td>Ultra high performance polypropylene centrifuge tubes with flat cap; 15 mL volume; leak-proof with conical bottom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Class A Clear Glass Threaded Vials</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>03-339-25B</td>
			<td>Individual glass vials for exposure containment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>D8418</td>
			<td>Solvent or vehicle for hydrophobic compounds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed Speed Vortex Mixer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10153-834</td>
			<td>Vortex mixer; used to homogenize sample after acid digestion and dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Purity Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Merk KGaA, EDM Millipore</td>
			<td>1.07298.0250</td>
			<td>Suprapur Hydrogen peroxide (30%); used for sample digestion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Purity Nitric Acid</td>
			<td>EDM Millipore</td>
			<td>NX0408-2</td>
			<td>Omni Trace Ultra Nitric Acid (69%); used for sample digestion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant Ocean Sea Salt</td>
			<td>Spectrum Brands, Inc.</td>
			<td>Instant Ocean&#174; Sea Salt</td>
			<td>Egg water solution contains instand ocean sea salt with a final concentration of 60 &#181;g/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mars X Microwave Digestion System</td>
			<td>CEM, Matthews, NC</td>
			<td></td>
			<td>Microwave acid digestion system used to digest and homogenize samples under uniform conditions. For this methodology the open vessel digestion method was completed using single-use polypropylene centrifuge tubes at low power (300 W).&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-element Solution 3</td>
			<td>SPEX CertiPREP</td>
			<td>CLMS-3</td>
			<td>Contains 10 mg/L Au, Hf, Ir, Pd, Pt, Fu, Sb, Sr, Te, Sn in 10% HCl/1% HNO3; used as a quality control standard for Pt and Ru analyses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nu Instruments AttoM High Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (HR-ICP-MS)</td>
			<td>Nu Instruments/Amatek</td>
			<td></td>
			<td>Double focussing magnetic sector inductively coupled plasma mass spectrometer with flexible low to high resolution slit system, and dynamic range detector system. Data processing and quantification is done using NuQuant companion software.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum (Pt) standard solution, NIST 3140</td>
			<td>National Institute of Standards and Technology</td>
			<td>3140</td>
			<td>Prepared from ampoule containing 9.996 mg/g Pt in 10% HCl; ; used as a quality control standard for Pt analyses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum (Pt) standard solution, single-element</td>
			<td>High Purity Standards</td>
			<td>100040-2</td>
			<td>Contains 1000 mg/L Pt in 5% HCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ruthenium (Ru) standard solution, single-element</td>
			<td>High Purity Standards</td>
			<td>100046-2</td>
			<td>Contains 1000 mg/L Ru in 2% HCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TetraMin Tropical Flakes</td>
			<td>Tetra</td>
			<td>77101</td>
			<td>Flake food to be mixed in a 1:4 ratio of Aquatox Fish Diet to TetraMin Tropical Flakes and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trace Metal Grade Nitric Acid</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td>87003-261</td>
			<td>Aristar Plus Nitric Acid (67-70%); used for rinse solution in ASX-510 Autosampler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic water bath</td>
			<td>VWR</td>
			<td>B2500A-DTH</td>
			<td>Ultrasonic water bath used to aid in acid digestion prior to microwave digestion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dose uptake of platinum- and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications

Metalen en op metaal gebaseerde verbindingen omvatten veelzijdige farmaco-actieve en toxicologische xenobiotica. Van toxiciteit voor zware metalen tot chemotherapeutica, de toxicokinetiek van deze verbindingen heeft zowel historische als hedendaagse relevantie. Zebravissen zijn een aantrekkelijk modelorganisme geworden in het ophelderen van farmaco- en toxicokinetiek in milieublootstelling en klinische vertaalstudies. Hoewel zebravisstudies het voordeel hebben dat ze een hogere doorvoer hebben dan knaagdiermodellen, zijn er verschillende belangrijke beperkingen aan het model.
Een dergelijke beperking is inherent aan het watergedragen doseringsregime. Waterconcentraties uit deze studies kunnen niet worden geëxtrapoleerd om betrouwbare interne doseringen te bieden. Directe metingen van de op metaal gebaseerde verbindingen zorgen voor een betere correlatie met compound-gerelateerde moleculaire en biologische responsen. Om deze beperking voor metalen en op metaal gebaseerde verbindingen te overwinnen, werd een techniek ontwikkeld om larvenweefsel van zebravissen na blootstelling te verteren en metaalconcentraties in weefselmonsters te kwantificeren door inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICPMS).
ICPMS-methoden werden gebruikt om de metaalconcentraties van platina (Pt) uit cisplatine en ruthenium (Ru) te bepalen uit verschillende nieuwe op Ru gebaseerde chemotherapeutica in zebravisweefsel. Bovendien onderscheidde dit protocol concentraties van Pt die werden gesekwestreerd in het chorion van de larve in vergelijking met het zebravisweefsel. Deze resultaten geven aan dat deze methode kan worden toegepast om de metaaldosis in larvale weefsels te kwantificeren. Verder kan deze methode worden aangepast om specifieke metalen of op metaal gebaseerde verbindingen te identificeren in een breed scala aan blootstellings- en doseringsstudies.

Deze resultaten zijn eerder gepubliceerd24. Weefselopnamestudies werden uitgevoerd met watergedragen blootstellingen van cisplatine en een nieuwe op Ru gebaseerde antikankerverbinding, PMC79. Letaliteit en vertraagd uitkomen werden geëvalueerd op nominale concentraties van cisplatine 0, 3,75, 7,5, 15, 30 en 60 mg/l cisplatine. Pt-accumulatie in organismeweefsel werd bepaald door ICPMS-analyse en organismeweefsel bevatte respectievelijke doses van 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 en 461,9 ng (Pt) per ...

Watch this Scientific Journal Video about Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications at JoVE.

Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications

De verhoogde snelheid van farmaco- en toxicokinetische analyses van metalen en op metaal gebaseerde verbindingen in zebravissen kan voordelig zijn voor milieu- en klinische vertaalstudies. De beperking van onbekende blootstelling aan water werd overwonnen door sporenmetaalanalyse uit te voeren op verteerd zebravisweefsel met behulp van inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie.

Dosisopname van op platina en ruthenium gebaseerde samengestelde blootstelling bij zebravissen door inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie met bredere toepassingen

Metals and metal-based compounds comprise multifarious pharmaco-active and toxicological xenobiotics. From heavy metal toxicity to chemotherapeutics, the ...

Zebravissen zijn een aantrekkelijk model, maar wetenschappers weten niet hoeveel het organisme opneemt met watergedragen dosering. We ontwikkelden een techniek om weefsel na blootstelling te verteren en metalen te kwantificeren via ICPMS. Deze techniek stelt ons in staat om de dosisrespons nauwkeurig te kwantificeren en te valideren met behulp van ICPMS.Deze methode heeft veel potentie. Farmacologische of milieutechnische metaalblootstellingen kunnen worden toegepast vanaf cellulair niveau tot aan hele orgaansystemen in diermodellen. Voeg ongeveer 0,25 milliliter zeer zuiver salpeterzuur toe aan de 15 milliliter polypropyleen centrifugebuizen voor maximaal 10 larven.Ultrasoon gedurende een uur om de monsters voor te verteren. Voer voor ultrasone trillingen korte cycli van weefselvertering uit met intervallen van vijf minuten in een zuurveilige microgolfvergister totdat al het weefsel zichtbaar is geoxideerd, waardoor een uniforme, heldere gele oplossing ontstaat. Controleer de integriteit van de buizen zorgvuldig om breuk te voorkomen en voer korte spins uit in de centrifuge tussen cycli.Zodra het weefsel zichtbaar is geoxideerd, verdunt u de monsters in een zuurkast tot 3,5% salpeterzuur met behulp van 6,75 milliliter zeer zuiver water en vortex om grondig te mengen. Vervolgens om een matrix-gematchte, 7-punts kalibratiecurve uit te voeren om rekening te houden met mogelijke isobare interferenties. Gebruik een voorraadconcentratie van de waterige gecertificeerde elementaire standaard en neem een aliquot van 0,1 milliliter en pipetteer in een nieuwe centrifugebuis van 15 milliliter.Verdun met 3,5% salpeterzuur tot een eindvolume van 10 milliliter om 10 delen per miljard standaardoplossingen te produceren. Maak met behulp van de 10 delen per miljard voorraad de seriële verdunningen 0,1, 1,0 en 5,0 delen per miljard standaardoplossingen in 3,5% salpeterzuur. Maak met behulp van de 0,1-voorraad de seriële verdunningen 0,001, 0,005 en 0,01 delen per miljard standaardoplossingen in 3,5% salpeterzuur.Voordat u het ICPMS-instrument voorbereidt voor monsteranalyse, moet u ervoor zorgen dat de argongasklep open is, dat alle slangen goed zijn aangesloten en schoon zijn, dat 5% salpeterzuur open is voor het spoelen van slangen en glaswerk tussen monsteranalyses. Controleer de staat van de zaklamp en kegels en zorg ervoor dat de zaklampdoos goed is vergrendeld. En de afvoerbuis van de sproeikamer is correct aangesloten op de peripomp.Open de software, controleer de vacuümmetingen en zorg ervoor dat alle turbopompen op 100% werken Klik op START in het statusvenster van het Plasma Control-systeem om de startvolgorde te starten. Zet de plasmapomp en plasmakoeler aan, zet de vernevelaar neer en steek het plasma aan. Wacht tot het plasma brandt en stabiel is wanneer het statusvenster aangeeft dat de opstartvolgorde is voltooid.Let op dit punt op de groene stippen in het systeemstatusvenster die aangeven dat alle voedingen zijn ingeschakeld. Klik in de menubalk op Control, Autosampler in het vervolgkeuzemenu. Voer de autosampler rack positie in voor de buis met 5% salpeterzuur, laat het zuur het plasma binnendringen.Klik in de menubalk op Scans, Magnet in het vervolgkeuzemenu. Typ in het MagnetScan-venster 115 in de markermassapositie en klik op enter. Laat de magneet gedurende 30 minuten over het massabereik scannen terwijl het instrument opwarmt.Gebruik na 30 minuten de autosampler-besturing om naar de positie van een één-delen per miljard multi-element tuning-oplossing te gaan. Adem de stemoplossing op en stem het instrument af om de signaalaflezing te optimaliseren. Pas de fakkelpositie aan voor X-, Y- en Z-coördinaten, zodat de zaklamp wordt uitgelijnd met het midden van de kegels en de stroomsnelheid van de vernevelaar in het plasmacontrolevenster.Breng de nodige aanpassingen aan in het venster Ion Optics Tuning voor de bron, detector en analyzer. Zodra de signaalaflezing is geoptimaliseerd, klikt u op Stoppen in het venster Magneetscan, klikt u op Magneet kalibreren en selecteert u een lage resolutie in het pop-upvenster. Klik op OK En open het bestand Massakalibratie smc om de magneet te kalibreren.Klik op Opslaan, gebruiken om de huidige magneetkalibratie toe te passen op de analyses. Bij het meten van onbekende monsters met een enorm bereik aan concentraties, voert u een detectorkalibratie uit om ionenpulstelsignalen bij lage concentraties te vergelijken met verzwakte ionsignalen die bij hogere concentraties worden geproduceerd. Start de voorbeeldanalyse door op Data-acquisitie te klikken en klik vervolgens op Method Setup in het vervolgkeuzemenu.Gebruik een bestaande methode van de fabrikant of maak een methode op basis van de elementen van belang. Pas indien nodig de analysemodus, verblijftijd, schakelvertraging, aantal sweeps en cycli, resolutie, detectiemodus en de parkmassa aan voor deflectorinstellingen. Klik op Opslaan om de methode-instellingen vast te leggen.Optimaliseer de parameters voor elk metaal en isotype. Klik in de menubalk op Data Acquisition. Klik op Batchrun in het vervolgkeuzemenu.U kunt ook op het BATCH-pictogram onder de menubalk klikken, de batchparameters uit een spreadsheet importeren of een reeks maken in het venster Batchrun. Voer het voorbeeldtype, de positie van het autosampler-rek, de overdrachtstijd, de wastijd, de replicaties, de voorbeeld-id en het methodebestand in. Regel de batchrun voor standaardoplossingen voor kalibratiecurve, gevolgd door een kwaliteitscontrolestandaard en vervolgens onbekende monsters.Bewaak de instrumentdrift en de reproduceerbaarheid van monsters door elke 5 tot 10 monsters een kwaliteitscontrolestandaard van 0,5 delen per miljard op te nemen. Weefselopnamestudies werden uitgevoerd met watergedragen blootstellingen van cisplatine en een nieuwe op ruthenium gebaseerde antikankerverbinding PMC79. Letaliteit en vertraagd uitkomen werden geëvalueerd op nominale concentraties cisplatine.0, 3,75, 7,5 15, 30 en 60 milligram per liter cisplatine. Platina accumulatie in organisme weefsel werd bepaald door ICPMS-analyse en organisme weefsel bevatte respectievelijke doses van 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 en 461,9 nanogram per organisme. Vertraagd uitkomen werd waargenomen bij alle cisplatineconcentraties.Na de dechorionatie werden koraalen afzonderlijk verzameld en geanalyseerd op platina. Niet-dodelijke doses cisplatine die werden gebruikt voor dechorionatiestudies bepaalden dat 93 tot 96% van de totale afgeleverde dosis cisplatine zich had opgehoopt in het chorion, met de resterende dosis in het larvale weefsel. Zebravislarven werden blootgesteld aan 0, 3,1, 6,2, 9,2 en 12,4 milligram per liter PMC79.Deze concentraties werden analytisch bepaald om 0, 0,17, 0,44, 0,66 en 0,76 milligram per liter ruthenium te bevatten. In tegenstelling tot dit cisplatine werd vertraagd uitkomen niet waargenomen bij de aan PMC79 blootgestelde larven. Chorionen werden niet opgenomen in rutheniumanalyse omdat ze van nature werden afgebroken voorafgaand aan larvale verzameling.Het massieve metaal in larvale weefsels geanalyseerd bij elke concentratie was 0,19, 0,41 en 0,68 nanogram ruthenium per larve. Elk van de reagentia die aan het blootstellingsprotocol worden toegevoegd, geeft de kans op isobare interferenties. Overweeg indien mogelijk alternatieven zoals snelle koeling in vergelijking met tricaïne.Met deze methode kunnen metaaldosiskwantificering voor toxiciteit, werkzaamheid en experimenten worden vergeleken met hogere gewervelde dieren. We waren vooral enthousiast dat onze drempeldosis binnen een orde van grootte lag die aan patiënten werd gegeven.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Voorbereiding van hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition van perfluoralkanen voor de verwijdering van ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Improved In-gel Reductive &#946;-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Improved In-gel Reductive ÃƒÅ½Ã‚Â²-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Verbeterde In-gel Reductive β-eliminatie voor Comprehensive O-gebonden en Sulfo-glycomics door massaspectrometrie

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of ...

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Een studie van de Complexatie van Mercury (II) met Dicysteinyl tetrapeptiden door electrospray ionisatie massaspectrometrie

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical (Methylation) and Physical (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Techniques

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical Methylation and Physical Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance Techniques

Sequencing van Plant Muur Heteroxylans Met behulp van Enzymatische, Chemical (Methylering) en fysieke (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Technieken

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Visualisatie van Ambient Massaspectrometrie met het gebruik van Schlieren fotografie

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (SMPS-ICPMS)

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer SMPS-ICPMS

Een praktische handleiding voor het koppelen van een scanningsmobiliteitsversterker en inductief gekoppelde plasma-massaspectrometer (SMPS-ICPMS)

A large variety of analytical methods are available to characterize particles in aerosols and suspensions. The choice of the appropriate technique depends ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Real-time adem analyse met behulp van secundaire Nanoelectrospray ionisatie gekoppeld aan massaspectrometrie voor hoge resolutie

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Evaluation of a Ruthenium-based Mitochondrial Calcium Uptake Inhibitor

Synthese en evaluatie van een Ruthenium gebaseerde mitochondriale Calcium opname Inhibitor

We detail the synthesis and purification of a mitochondrial calcium uptake inhibitor, [(OH2)(NH3)4Ru(&#181;-O)Ru(NH3)4(OH2)]5+. The optimized synthesis of ...

Analyzing Protein Architectures and Protein-Ligand Complexes by Integrative Structural Mass Spectrometry

Analyseren van platforms voor eiwit en eiwit-Ligand complexen door integratieve structurele massaspectrometrie

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

Geïntegreerde cel manipulatie platform in combinatie met de single-probe voor massaspectrometrie analyse van drugs en metabolieten in enkele schorsing cellen

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...