Massespektrometri kaster nyt lys over thalliumforgiftende cold case

I 1994, Den kinesiske universitetsstuderende Zhu Ling begyndte at opleve mavesmerter, hårtab og delvis lammelse. Da lægerne diagnosticerede Ling med thalliumforgiftning omkring fire måneder senere, hun var i koma. Ling overlevede, men hun led permanent neurologisk skade. En politiefterforskning viste, at Ling var bevidst forgiftet, men sagen forbliver uopklaret.

To årtier efter forgiftningen, en kollega fra Lings familie spurgte Richard Ash, en associeret forsker ved University of Marylands Department of Geology, at analysere flere af Lings hår indsamlet i 1994 og 1995 for at etablere en tidslinje for hendes forgiftning. Selvom Ash har specialiseret sig i at analysere geologiske prøver, han hjælper ofte en række forskere ved at analysere sporstoffer i prøver ved hjælp af massespektrometri, en teknik, der kan måle grundstoffer på parts per milliard niveau.

I oktober 2018, Ash offentliggjorde resultaterne i tidsskriftet Forensic Science International , afslørede for første gang, at offeret havde været udsat for flere doser thallium over en længere periode.

"Mig bekendt, dette er den første brug af massespektrometri til at rekonstruere tidslinjen for et længerevarende tilfælde af bevidst tungmetalforgiftning, " sagde Ash. "Analysen viste, at offeret blev forgiftet i mange doser, der steg i hyppighed og koncentration over tid."

Massespektrometri gør det nemt at finde selv lave koncentrationer af thallium i håret, men det er udfordrende at måle mængden af ​​thallium i en hårprøve. Andre laboratorier afviste Min He, Ling-familiens associerede og Ashs medforfatter til undersøgelsen, fordi der ikke var nogen etableret metode til denne type analyse." Massespektrometri er ikke god til at måle koncentrationer, " sagde Ash. "For at gøre det, du har brug for et etableret standard referencemateriale at sammenligne din prøve med.

Og der er ingen sådanne standarder, der er egnede til at måle thalliumkoncentrationer direkte fra et hårstrå."

Ash lavede sin egen standard ved hjælp af et standard referencemateriale lavet af frugtplantageblade, som blev udviklet af National Institute of Standards and Technology (NIST) til at måle visse elementer i biologiske prøver. Ash tilføjede kendte mængder thallium til NIST-materialet for at skabe et nyt sæt standarder, der gjorde det muligt for ham at bestemme, hvor meget thallium der var i offerets hår.

Som et ekstra niveau af kvalitetskontrol, Ash testede sine målinger afledt af den NIST-baserede standard mod en pulveriseret hårstandard fra Kina og fandt ud af, at hans måling af elementer i ofrets hårprøver nøje matchede dem i pulveriseret hårstandard.

"For at være ærlig, Jeg var overrasket over, at den nye standard fungerede så godt, " sagde Ash. "At udvikle min egen standard var et skud i mørket, men det gav pote."

Næste, Ask udnyttede det faktum, at menneskehår vokser - og inkorporerer kemikalier fra kroppen - med en konstant hastighed. På grund af denne egenskab, måling af fordelingen af ​​visse metaller langs et hårs længde er en etableret metode til at bestemme timingen og doseringen af ​​en persons eksponering for metallet.

For at måle thallium i offerets hår, Ask scannede hårets længde med en ultraviolet laser. Laserens energi omdannede det yderste lag af håret til små partikler. Ask brugte derefter et massespektrometer til at analysere partiklerne for thallium. Ved at bruge hårvæksthastigheden og laserens scanningshastighed, Ash konverterede sine målinger til en tidslinje for thalliumindtagelse.

Ash brugte denne teknik til at analysere flere af ofrets hår, som blev indsamlet på forskellige tidspunkter i 1994 og 1995. Et hår, der begyndte at vokse, da Ling var asymptomatisk, afslørede omkring fire måneders sporadisk eksponering for thallium, med stigende dosering og hyppighed, indtil håret faldt af omkring december 1994. Et andet hår, som faldt ud omkring marts 1995, viste omkring to ugers konstant indtagelse af store doser thallium.

Ash opdagede også en stor stigning i thalliumkoncentrationen i det første hår, der svarede til en kort periode, hvor Ling oplevede synstab, men ingen gastrointestinale symptomer. Som undersøgelsen bemærkede, dette fund tyder på, at offeret kan være blevet forgiftet via øjenkontakt i starten, men senere, hun blev forgiftet via oral indtagelse.

Ved at offentliggøre hans metode og resultater, Ash håber, at hans arbejde kan hjælpe med tungmetalforgiftningsundersøgelser i fremtiden - og måske endda den årtier gamle sag, der introducerede ham til dette forskningsområde i første omgang.

"Jeg håber, at de nye oplysninger, vores arbejde har givet, en dag kan føre til, at gerningsmanden bliver stillet for retten, og at Zhu Lings familie kan få trøst ved at se det, " sagde Ash.