| Autor(en): |
Jose Joao Carvalho |
Titel: |
Immunochemical and chromatographic methods for two anthropogenic markers of contamination in surface waters – caffeine and coprostanol |
| Gutachter: |
Ulrich Panne; Michael G. Weller; Rudolf J. Schneider |
| Erscheinungsdatum: |
08.12.2011 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-100197094)
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| Fachgebiet(e): |
Chemie |
| Schlagwörter (ger): |
HPLC, Antikörper, Cholesterol, ELISA, LC-MS/MS, Koffein, Coprostanol, Oberflächenwasser, Marker für menschliche Aktivität, Immunoassay, monoklonalen Antikörper, dispersive flüssig-flüssig Mikroextraktionsmethode (DLLME), Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie, Speichel, Isolithocholsäure, ILA, polyklonales Antikörper, Umweltchemie, Immunglobuline G, hybridome, Cholestanol, Cholestanon, Ergosterol, Stigmasterol |
| Schlagwörter (eng): |
HPLC, ELISA, antibodies, monoclonal antibody, LC-MS/MS, water, Caffeine, coprostanol, surface water, markers of human contamination, Immunoassay, dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME), liquid chromatography tandem mass spectrometry, saliva, isolithocholic acid, ILA, bile acids, polyclonal antibodies, environmental chemistry, pollution, immunoglobulin G, hybridoma, Cholesterol, Cholestanol, Cholestanone, Ergosterol, Stigmasterol |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Lizenz: |
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| Zitationshinweis: |
Carvalho, Jose Joao:
Immunochemical and chromatographic methods for two anthropogenic markers of contamination in surface waters – caffeine and coprostanol;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 08.12.2011, urn:nbn:de:kobv:11-100197094
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| Abstract (ger): |
| Koffein (1,3,7-Trimethylxanthin) und Coprostanol (5beta-cholestan-3beta-ol) wurden im Berliner Oberflächenwasser nachgewiesen. Ihre Konzentrationen korrelierten mit dem Verunreinigungsgrad der Proben, was nahelegt, dass sie sich als Marker für menschliche Aktivität eignen. Bemerkenswerterweise wurde Koffein in jeder einzelnen Oberflächenwasserprobe oberhalb der Bestimmungsgrenze von 0,025 µg/L gefunden.
Um Oberflächenwasserproben in größeren Serien zu untersuchen, war die Entwicklung zweier neuer Methoden erforderlich: ein Immunoassay, basierend auf einem monoklonalen Antikörper für Koffein und eine dispersive flüssig-flüssig Mikroextraktionsmethode (DLLME), gefolgt von Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) für Coprostanol.
Der entwickelte Koffein-Immunoassay zeigt die beste je erhaltene Nachweisgrenze für Koffein (0,001 µg/L), erlaubt Hochdurchsatz-Analysen und erfordert keine Probenvorbereitung. Der Assay wurde auch erfolgreich für die Messung von Koffein in Getränken, Haarwaschmitteln, Koffeintabletten und menschlichem Speichel angewendet.
Antikörper gegen Coprostanol sind nicht kommerziell erhältlich. Eine neue Strategie Anti-Coprostanol-Antikörper zu generieren wurde erarbeitet, die eine analoge Verbindung – Isolithocholsäure (ILA) – als Hapten verwendet, mit der eine Gruppe von Mäusen immunisiert wurde. Ein polyklonales Anti-ILA-Serum wurde produziert, welches Coprostanol bindet, aber die niedrige Affinität erlaubte nicht den Aufbau eines Immunoassays, der die Messung von Umweltkonzentrationen des Anayten (im Bereich ng/L) zulässt. Spezifische Anti-ILA-Immunglobuline G wurden auch in den Faeces der Mäuse gefunden.
Coprostanol wurde in den Wasserproben durch die Verwendung einer neuentwickelten LC-MS/MS-Methode unter APCI-Ionisation (atmospheric pressure chemical ionisation) gemessen. Konzentrationen oberhalb von 0,1 µg/L wurden nach Voranreicherung der Probe mittels DLLME bestimmt.
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| Abstract (eng): |
| Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine) and coprostanol (5beta-cholestan-3beta-ol) were detected in samples of Berlin’s surface water. Their concentrations correlated with the contamination status of the samples, suggesting their usefulness as markers of human activity. Remarkably, caffeine concentrations were always well above the limit of quantitation of 0.025 µg/L.
In order to screen surface water samples in larger series, the development of two novel methods was required: a monoclonal antibody-based immunoassay for caffeine and a dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) method, followed by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for coprostanol.
The caffeine immunoassay developed shows the best analytical limit of detection (LOD) obtained so far for caffeine (0.001 µg/L), allows high-throughput analysis, and does not require sample pre-treatment. The assay was also successfully employed to measure caffeine in beverages, shampoos, caffeine tab-lets, and human saliva.
Antibodies to coprostanol are not commercially available. A new strategy to generate anti-coprostanol antibodies was elaborated using an analogous com-pound as hapten – isolithocholic acid (ILA) – and immunizing a group of mice. A polyclonal anti-ILA serum was produced, which binds coprostanol but the low affinity did not permit setting up an immunoassay to measure environmental concentrations of the analyte (in the range of ng/L).
Specific anti-ILA immunoglobulin G were also found in the faeces of the immunized mice.
Coprostanol was quantified in the water samples using a newly developed LC-MS/MS method using atmospheric pressure chemical ionisation (APCI). Concentrations above 0.1 µg/L were determined after sample preconcentration using DLLME. This extraction method also proved to be successful for enrichment of coprostanol-related compounds such as cholesterol, cholestanol, cholestanone, ergosterol, and stigmasterol. |
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