Il caso Gadolinio

a cura di Luigi Campanella, ex presidente SCI

Per molti anni è stato osservato nell’ambiente una crescente concentrazione di gadolinio. Questo fatto può trovare giustificazione con l’uso in medicina di questo elemento, impiegato per circa 25 anni negli ospedali come agente di contrasto per le immagini da risonanza magnetica. Al fine di proteggere i pazienti dagli effetti tossici degli ioni gadolinio, il metallo viene legato e somministrato come complesso chelato poliamminocarbossilato altamente stabile e assai meno tossico.
La tossicità del gadolinio deriva dalla sua competizione con il calcio, provocando così possibili processi di blocco cellulare nell’organismo. La maggior parte del gadolinio somministrato è rilasciato dal paziente in poche ore senza particolari effetti collaterali. A causa di ciò questo agente di contrasto è considerato pressoché innocuo. Tuttavia è stato riconosciuto per un certo tempo che in casi rari l’assunzione di gadolinio attraverso gli agenti di contrasto può provocare la fibrosi sistemica nefrogenica, un disordine con sintomi quali un indurimento della pelle e degli organi, che può anche essere fatale, soprattutto per pazienti con malattie renali.

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Si sospetta che attraverso l’assunzione di preparati contenenti ferro, il processo di trans-metallazione nel corpo umano venga accentuato con conseguente rilascio di gadolinio. Nel caso di pazienti con patologie renali l’escrezione degli agenti di contrasto è ritardata, cosicché i tempi di ritenzione del complesso nell’organismo si allungano, portando ad un’accresciuta trans-metallazione ed alla decomposizione del complesso chelato. Poiché l’agente di contrasto a base di gadolinio non è raccolto negli ospedali dopo l’escrezione e non c’è un adeguato sistema di purificazione delle acque reflue nei sistemi depuratori municipali, gli agenti di contrasto a base di gadolinio possono essere ritrovati nei fiumi e nei laghi in qualche caso a livello dei ppb. Un’accresciuta concentrazione di gadolinio fu per la prima volta rilevata da Bau e Dulksi nel 1996 (1) e descritta come anomalia del gadolinio. Peraltro tale anomalia può essere riscontrata ovunque dove gli agenti di contrasto a base di gadolinio sono utilizzati negli ospedali e nelle cliniche. Viene stimato che annualmente circa una tonnellata del complesso del gadolinio viene rilasciata nell’ambiente in Germania. In uno studio di base è stato dimostrato che in un depuratore soltanto il 10% dell’agente di contrasto viene decomposto o trattenuto mentre il rimanente 90% passa nelle acque superficiali immutato. Poco si sa su come nell’ambiente si distribuisce fra le varie matrici. La determinazione del gadolinio diviene quindi un interessante problema analitico. E’ vero che l’analisi elementare è una sfida abbondantemente vinta, ma non nel caso del gadolinio legato. A causa delle basse concentrazioni la accoppiata Massa-Plasma è un metodo adatto in quanto caratterizzato da limiti di rivelabilità molto bassi (al di sotto dei ng/l) necessari per queste analisi. L’intervallo lineare di risposta del metodo è largo e sia la preparazione del campione che la calibrazione con standard liquidi sono altri elementi positivi in favore di questo metodo. Poiché nel plasma si perdono completamente le informazioni di speciazione ( in favore della sola composizione elementare) a causa della atomizzazione ed ionizzazione del composto a 500-1000°C l’HPLC viene utilizzato in supporto per analizzare le specie presenti nel campione. Fra i metodi HPLC in particolare la cromatografia ad interazione idrofilica si è dimostrata efficace per queste analisi in ragione delle sue alte prestazioni di separazione. L’ICP-MS conserva il suo ruolo di detector HPLC del gadolinio e delle sue specie separate cromatograficamente. Con l’aiuto della cromatografia ad interazione idrofilica specie polari come gli agenti di contrasto a base di gadolinio possono essere separate, mentre la cromatografia HPLC a fasi invertite si è rilevata inadeguata. L’unico svantaggio del metodo è rappresentato dall’elevato uso di solventi organici che può causare la formazione di carbone e di depositi carboniosi dovuti alla combustione del solvente nel plasma. Si può rimediare anche a questo utilizzando un flusso ancillare di ossigeno per bruciare l’eccesso di carbone.

(1) M.Bau-P.Dulski, Earth and Planetary Science Letters 143, 245-255 (1996)

Kulaksiz, S. and Bau, M., 2011. Anthropogenic gadolinium as a microcontaminant in tap water used as drinking water in urban areas and megacities. Applied Geochem., 26, 1877– 1885

http://en.wikipedia.org/wiki/Gadolinium

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