Spektroskopische Bestimmung der Bindungsform von Europium(III) und Curium(III) im menschlichen Urin


Spektroskopische Bestimmung der Bindungsform von Europium(III) und Curium(III) im menschlichen Urin

Heller, A.; Barkleit, A.; Bernhard, G.; Ackermann, J.-U.

Das Institut für Radiochemie des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf e.V. beschäftigt sich mit der Aufklärung des Schicksals von radioaktiven Schwermetallen in der Umwelt. Hierzu werden u. a. sowohl die Bindung an natürlich vorkommende Liganden untersucht, als auch die komplexeren Wechselwirkungen in Pflanzen- und Bakterienzellen oder in Biofluiden. Die vorgestellte Promotionsarbeit befasst sich dabei mit der spektroskopischen Aufklärung der Bindungsform von Curium(III) und Europium(III) in natürlichem, menschlichem Urin.
Curium und Europium sind zwei f-Elemente, deren Metabolismus im Biosystem bis heute nicht vollständig geklärt ist. Da Curium innerhalb des Kernbrennstoffzyklus gebildet wird und nur radioaktive Isotope aufweist, stellt es im Falle einer Kontamination oder unfallbedingter Freisetzung in die Umwelt eine ernste Gefahr für die Gesundheit dar. Um mögliche Dekontaminationsmittel zu erforschen, müssen daher sein Metabolismus und die Bindungsform in Biofluiden bekannt sein. Im Gegensatz dazu ist Europium nicht radioaktiv und gewinnt in der Medizin immer mehr an Bedeutung als Bestandteil von Kontrastmitteln in der bildgebenden Diagnostik. Trotz seiner wachsenden Applikation ist auch der Metabolismus dieses Metalls bisher unbekannt. Beide Elemente weisen ähnliche Eigenschaften auf, da sie in Form ihrer dreiwertigen Ionen vergleichbare Elektronenkonfigurationen besitzen. Aufgrund seiner besseren Handhabbarkeit wird Europium daher oft als Analogon für Curium verwendet. Darüber hinaus zeigen beide Elemente einzigartige Fluoreszenzeigenschaften. Dies erlaubt Untersuchungen mittels (zeitaufgelöster) laserinduzierter Fluoreszenzspektroskopie im Spurenkonzentrationsbereich.
Urin ist das Hauptausscheidungsmedium im menschlichen Körper und besteht zu über 90 % aus Harnstoff. Mögliche Reaktionen mit dieser Matrixkomponente wurden daher zuerst untersucht. Weitere biologisch relevante, organische Liganden, deren Komplexbildungsvermögen gegenüber Curium(III) und Europium(III) ebenfalls untersucht wurde, sind Citronensäure und Aminosäuren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Komplexirung mit Harnstoff vernachlässigbar gering ist und Aminosäuren bei physiologisch relevanten pH-Werten ebenfalls nur schwache Komplexe bilden. Demgegenüber bildet Citronensäure starke Komplexe mit beiden Metallen.
Erste Aufnahmen von Lumineszenzspektren natürlicher, menschlicher Urinproben, die in vitro mit einem der beiden Elemente versetzt wurden, zeigen, dass bei niedrigeren pH-Werten Komplexe mit Citronensäure dominieren. Im Gegensatz dazu scheinen bei höheren pH-Werten Komplexe mit anorganischen Liganden, vorzuherrschen.

Keywords: Eu(III); Cm(III); Biofluide; Komplexierung; TRLFS; Speziation von Schwermetallen

  • Lecture (others)
    Umweltkolloquium, 01.04.2010, Dresden, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-13793
Publ.-Id: 13793