Impact of Potentially Toxic Compounds in Cow Milk: How Industrial Activities Affect Animal Primary Productions

Potentially toxic elements (PTEs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) frequently coexist in soils near industrial areas and sometimes in environmental compartments directly linked to feed (forage) and food (milk) production. However, the distribution of these pollutants along the dairy farm production chain is unclear. Here, we analyzed soil, forage, and milk samples from 16 livestock farms in Spain: several PTEs and PAHs were quantified. Farms were compared in terms of whether they were close to (5 km) industrial areas. The results showed that PTEs and PAHs were enriched in the soils and forages from farms close to industrial areas, but not in the milk. In the soil, the maximum concentrations of PTEs reached 141, 46.1, 3.67, 6.11, and 138 mg kg-1 for chromium, arsenic, cadmium, mercury, and lead, respectively, while fluoranthene (172.8 µg kg-1) and benzo(b)fluoranthene (177.4 µg kg-1) were the most abundant PAHs. Principal component analysis of the soil PTEs suggested common pollution sources for iron, arsenic, and lead. In the forage, the maximum contents of chromium, arsenic, cadmium, mercury, and lead were 32.8, 7.87, 1.31, 0.47, and 7.85 mg kg-1, respectively. The PAH found in the highest concentration in the feed forage was pyrene (120 µg kg-1). In the milk, the maximum PTE levels were much lower than in the soil or the feed forages: 74.1, 16.1, 0.12, 0.28, and 2.7 µg kg-1 for chromium, arsenic, cadmium, mercury, and lead, respectively. Neither of the two milk samples exceeded the 20 µg kg-1 limit for lead set in EU 1881/2006. Pyrene was the most abundant PAH found in the milk (39.4 µg kg-1), while high molecular weight PAHs were not detected. For PTEs, the results showed that soil-forage transfer factors were higher than forage-milk ratios. Our results suggest that soils and forages around farms near industries, as well as the milk produced from those farms, have generally low levels of PTE and PAH contaminants.This research was funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation (PID2020- 117282RB-I00, MCI-20-PID2019-000081, PID2019-109698GB-I00, PID2021-126010OR-I00), and by Principado de Asturias Regional Government co-financed by the European Union through the European Regional Development Fund (grants IDI/2021/000081 and IDI/2021/000102). S.F. received an FPI fellowship (grant BES-2017-081314) supported by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and the Investments for the Future program of the European Social Fund, “El FSE invierte en tu futuro”

Voltammetric determination of size and particle concentration of Cd-based quantum dots

In this article, we present two novel methodologies, using a simple electrochemical approach, for the determination of the size and particle concentration of Cd-based Quantum Dots (QDs), nanoparticles widely used as photoluminescent labels in many bioanalytical applications. Such QDs were analyzed directly in organic medium and in water after derivatization with an amphiphilic polymer. Screenprinted carbon electrodes modified with a bismuth film were employed as the electrochemical platform. The herein proposed methodologies allow the reliable determination of very low nanoparticle concentrations. Detection limits achieved with the selected experimental conditions were of 3.0 1012 nanoparticles mL1 for CdSe QDs dispersed in organic medium and of 6.0 1012 nanoparticles mL1 for water-solubilized CdSe/ZnS QDs (both with a core size of 3.26 nm). However, detection limits could be improved increasing the QDs sample volume or the voltammetric deposition time. Furthermore, the proposed methodologies allowed the determination of the CdSe QDs diameters. Results obtained were validated after comparison with standard spectroscopic approaches. The electrochemical characterization of QDs, disclosed in this work, allows to perform a synthesis control with a simple, inexpensive and fast approach

Desarrollo de metodologías analíticas innovadoras para la caracterización de nanopartículas inorgánicas funcionalizadas

Tesis con mención internacional. Tesis doctoral por el sistema de compendio de publicacionesEl auge experimentado por la Nanociencia y Nanotecnología en las últimas décadas ha dado lugar a la aparición de nuevos nanomateriales con propiedades únicas de gran valor en numerosos campos científico-tecnológicos. Entre ellos, cobran una gran relevancia en la Química Analítica, las nanopartícuas fotoluminiscentes, ya que presentan unas propiedades ópticas y electrónicas excepcionales. Estas propiedades pueden explotarse para el desarrollo de nuevas metodologías de (bio)análisis con prestaciones superiores a las existentes actualmente, desde sensores lumiscentes hasta aplicaciones de liberación controlada de fármacos. Sin embargo, a la hora de explotar con éxito las propiedades de las nanopartículas en (bio)análisis se precisa de una caracterización exhaustiva del nanomaterial. Así, es necesario conocer con precisión parámetros tales como el tamaño, sus propiedades ópticas, la concentración, la composición química, la estabilidad, el comportamiento en distintos medios etc. Además, el desarrollo de la mayoría de las aplicaciones (bio)analíticas requiere de la unión de las nanopartículas a elementos que reconozcan/respondan al analito (anticuerpos, fluoróforos, aptámeros etc.). En estos casos, el éxito o el fracaso de la aplicación estará determinado por la eficacia alcanzada en el proceso de funcionalización/(bio)conjugación de las nanopartículas a dichos elementos de reconocimiento. La presente Tesis Doctoral persigue el desarrollo de metodologías analíticas que sirvan para caracterizar adecuadamente las nanopartículas, desde el proceso de síntesis y recubrimiento de su superficie hasta las reacciones de (bio)conjugación posteriores. En este contexto, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral consistió en el desarrollo y evaluación de metodologías analíticas basadas en el empleo de técnicas de detección molecular, elemental e isotópica para llevar a cabo la detección y caracterización de nanopartículas inorgánicas funcionalizadas. Este objetivo general se abordó a través de los siguientes objetivos parciales: 1. Acoplamiento de la técnica de separación de flujo en campo de flujo asimétrico (AF4) a detectores moleculares (UV-vis y fluorescencia) y elementales (ICP-MS), para la caracterización de los productos derivados de la síntesis de QDs estabilizados en medio acuoso, así como para monitorizar el proceso de síntesis y transformación de “nanoclusters” metálicos. Se propone la combinación de una técnica de separación como AF4, capaz de separar mezclas de nanopartículas presentes en una muestra en función de su tamaño, y la información proporcionada por detectores moleculares y elementales acoplados en línea a esta técnica de separación para identificar y caracterizar los productos obtenidos tras la síntesis y funcionalización de QDs (tipo CdSe/ZnS QDs). Además, la metodología se ensayó para estudiar los mecanismos de crecimiento y transformación de nanoclusters de plata (AgNCs) durante la síntesis y tras la exposición a radiación UV. 2. Determinación de la estequiometría fluoróforo:nanopartícula funcionalizada. Las nanopartículas luminiscentes han demostrado ser especialmente útiles en el desarrollo de aplicaciones (bio)analíticas. Además, en el caso en que la nanopartícula no presente fluorescencia intrínsica, éstas pueden convertirse en luminiscentes funcionalizándolas con fluoróforos adecuados. En este caso, la determinación de la estequiometría (relación fluoróforo:nanopartícula) es necesaria para tener éxito en la preparación de plataformas cuantitativas de (bio)análisis. Este objetivo persiguió el desarrollo de una metodología útil para determinar la relación fluoróforo:nanopartícula tras la preparación y purificación de las nanopartículas funcionalizadas, vía ultrafiltración y electroforesis en gel, la combinación de UV-vis e ICP-MS permitió cuantificar la estequiometría fluoróforo:nanopartícula. 3. Determinación de la eficiencia de bioconjugación de QDs a anticuerpos. En este objetivo, se abordó el estudio del potencial de la técnica híbrida AF4-ICP-MS para llevar a cabo la determinación de la eficiencia de la reacción de bioconjugación de QDs a elementos de reconocimiento (concretamente se seleccionó un anticuerpo IgG como biomolécula modelo). Es preciso optimizar la separación de los productos de la bioconjugación (exceso de reactivos y bioconjugado) para poder identificarlos a través de la medida de relaciones elementales de las especies separadas por el AF4. Las medidas precisas de relaciones elementales en cada pico del fractograma resultante permite identificar y determinar la eficiencia del proceso de bioconjugación QDs:Biomolécula. 4. Síntesis y empleo de QDs enriquecidos isotópicamente, para la determinación precisa de la estequiometría QDs:biomolécula. En este objetivo se aborda la síntesis y caracterización de QDs isotópicamente enriquecidos para llevar a cabo la determinación de la estequiometría de la bioconjugación de biomoléculas a QDs. La síntesis y completa caracterización de los QDs isotópicamente enriquecidos (tamaño, propiedades ópticas, composición elemental etc.) hace que la determinación de la estequiometría sea posible a través de la medida de relaciones isotópicas eliminando la necesidad de la realización de un calibrado metodológico. La metodología desarrollada se evaluó para llevar a cabo la determinación de la estequiometría de los bioconjugados de QDs a diferentes biomoléculas de interés bioquímico como biotina y albúmina de suero bovino (BSA)

Archaeometric analysis of Asturian pottery in XVI-XVII centuries

We offer in this paper the results of the first archaeometric analysis performed on pottery productions elaborate in Asturias (Spain) between the early sixteenth century and the mid-seventeenth century. 10 samples were selected from the most representative types of Asturian potteries from this period. The samples were analyzed using different characterization techniques: X-Ray Fluorescence (XRF), for elementary quantification of the components of the different samples and Glow Discharge Time-of-Flight Mass Spectrometry (GD-ToFMS) to meet qualitatively of minor elements present. The supplied data will allow us to characterize and learn about productions that were made in Asturias in the late Middle Ages from a physical-chemical view

Archaeometric analysis of Asturian pottery in XVI-XVII centuries

We offer in this paper the results of the first archaeometric analysis performed on pottery productions elaborate in Asturias (Spain) between the early sixteenth century and the mid-seventeenth century. 10 samples were selected from the most representative types of Asturian potteries from this period. The samples were analyzed using different characterization techniques: X-Ray Fluorescence (XRF), for elementary quantification of the components of the different samples and Glow Discharge Time-of-Flight Mass Spectrometry (GD-ToFMS) to meet qualitatively of minor elements present. The supplied data will allow us to characterize and learn about productions that were made in Asturias in the late Middle Ages from a physical-chemical view.Gobierno del Principado de Asturias, Programa “Severo Ochoa” de ayudas predoctorales (FICYT).Actas del XIth Congress AIECM3 on Medieval and Modern Period Mediterranean CeramicsOfrecemos en este trabajo los resultados de los primeros análisis arqueométricos realizados sobre producciones cerámicas elaboradas en Asturias (España) entre principios del siglo XVI y mediados del siglo XVII. Se han seleccionado 10 muestras pertenecientes a las tipologías más representativas de la cerámica asturiana de esta época. Las muestras han sido estudiadas utilizando diversas técnicas de análisis: Fluorescencia de Rayos X (XRF), para la cuantificación elemental de los componentes de cada muestra y Glow Discharge Time of Flight Mass Spectrometry (GD-ToFMS) para conocer los elementos minoritarios presentes. Los datos aportados nos permitirán caracterizar y conocer desde un punto de vista físico-químico las producciones que se elaboraban en Asturias a finales de la Edad Media