Ústav analytické chemie AV ČR, v. v. i.

Uzavřené dílčí dohody o spolupráci s VŠ při uskutečňování DSP

Výchova studentů

Výchova pregraduálních studentů

Vědecké a vědecko-pedagogické hodnosti pracovníků ústavu

Pedagogická činnost pracovníků ústavu

Vzdělávání středoškolské mládeže

Spolupráce ústavu s VŠ ve výzkumu

Společná pracoviště ústavu s účastí VŠ

Poznámka:

Předmětem hlavní činnosti pracoviště je výzkum a vývoj nových principů, metod a instrumentace v oblasti analytických metod použitelných pro rozvoj dalších vědeckých oblastí, především biologických a medicínských věd, ochrany zdraví člověka a životního prostředí. Základní výzkum je zaměřen zejména na separační a spektrální metody, systémovou miniaturizaci a nanotechnologie a řeší problémy v oblasti proteomiky, genomiky, analýzy léčiv, tělních tekutin a monitorování životního prostředí. V oblasti elektromembránových extrakcí (EME) byla jako fázová rozhraní pro extrakci β-laktamových antibiotik využita těkavá rozpouštědla ve formě volných kapalných membrán. Takto přečištěné komplexní biologické vzorky byly následně analyzovány pomocí kapilární elektroforézy (CE). Volné kapalné membrány byly využity také pro plně autonomní úpravu biologických vzorků a elektrochemické stanovení diklofenaku. Distribuce všech kapalných roztoků (vzorku, membrány, i akceptoru) byla zajištěna pístovou pumpou sekvenčního dávkovacího (SI) systému, která také zajistila přenos akceptorového roztoku obohaceného diklofenakem na detekční elektrodu. Byl také představen nový koncept pro plně automatizovanou přípravu a analýzu suchých krevních skvrn (DBS) pomocí komerčního SI systému spojeného s komerčním CE přístrojem. DBS byla upevněna v průtokové jednotce a eluce krevních komponent z DBS byla automatizovaně provedena SI pumpou. Výsledný eluát byl SI pumpou přenesen do vzorkovací vialky v CE autosampleru pro následnou přímou CE analýzu. Tento nový koncept eluce/analýzy DBS byl demonstrován stanovením hlavních anorganických iontů v DBS a také lithia jako klinicky významného analytu. Využití CE technik ve stopové analýze bylo zaměřeno na obecné vlastnosti systémů pro elektroforetickou fokusaci na elektromigračně-disperzním gradientu. Byl studován vztah mezi parametry ko-iontu a proti-iontu tvořících gradient a jeho fokusačními vlastnostmi, s cílem rozšířit dosavadní spektrum fokusačních systémů pro analýzy dalších skupin analytů. V rámci společného výzkumu s firmou Roche Inc., USA je vyvíjena nová epitachoforetická metoda extrakce DNA z mililitrových objemů biologických tekutin včetně miniaturizované verze vytištěné na 3D tiskárně. Byla vyvinuta depozice nanočástic elektrosprejem a následné SERS mapování vzorku ve spolupráci s firmou Contipro. V rámci řešení projektu uBIOSEP (TAČR KAPPA) bylo vyrobeno testováno miniaturizované elektrosprejové (ESI) rozhraní založené na křemíkovém čipu. Výsledné zařízení se skládá z ESI emiteru a struktury pro kapalinové spojení, umožňující online kombinaci kapilárně elektroforetických metod s hmotnostní spektrometrickou detekcí. Bylo vyvinuto a optimalizováno laboratorně vyrobené zařízení pro paralelní bioluminiscenční analýzy aktivních kaspáz v jednotlivých HeLa buňkách. Kaspáza-3/7 byla detekována jako bioluminiscenční signál v mikrozkumavkách vložených do osmi pozic v karuselu před fotonásobičem. V rámci projektu GAČR je vyvíjena metoda separace a zakoncentrování biologických thiolů pomocí nanočástic. Bylo provedeno srovnání různých technik obohacování, jako je afinitní chromatografie s imobilizovanými ionty kovů a chromatografie na oxidu titaničitém, a také Phos-tag SDS-PAGE k nalezení fosforylačních míst vimentinu, který představuje hlavní protein spojený s epiteliálně- mezenchymálním přechodem, což je klíčový proces při přeměně primárních nádorů na maligní. Výzkum byl proveden na buněčné linii lidského karcinomu prsu MDA-MB-231 v přítomnosti a nepřítomnosti kyseliny all-trans retinové, přirozeného ligandu RAR. Samice myší byly vystaveny nanočásticím Cd(NO3)2 kontinuálně po dobu 6 týdnů, následně byly myši ponechány 5 týdnů v čistém vzduchu a byl sledován pokles koncentrace kadmia ve vybraných orgánech a krvi exponovaných myší. Pro kvantitativní stanovení selenu byl vyvinut nový UV-fotoreaktor umožňující on-line spojení s komerční instrumentací pro generování hydridů-AAS. Navržená instrumentace byla použita pro stanovení celkového selenu v rybách. Byla vyvinuta a testována miniaturizovaná forma dvoustupňového aerosolového koncentrátoru a byl vyroben sběrač frakcí, který umožňuje jímat kapalný koncentrát do 70 vialek (1,8 ml) po dobu až 17 hodin. Byl dokončen vývoj metody pro kontinuální simultánní stanovení HNO3 ve vzduchu a dusičnanů v atmosférickém aerosolu s on-line chemiluminiscenční detekcí a časovým rozlišením 1 s. Městský aerosol v Brně byl vzorkován na kaskádový impaktor v průběhu dvou 1-týdenních kampaní v zimním a letním období a aerosoly v 7 velikostních frakcích byly následně analyzovány na obsah NH4+ a anorganických aniontů pomocí iontové chromatografie. NH4+ v aerosolové frakci PM2,5 byl paralelně měřen využitím kontinuálního vzorkovače aerosolů CGU-ACTJU s on-line fluorescenčním detektorem. Ve spolupráci s oddělením bioanalytické instrumentace byla optimalizována metoda kapalinové chromatografie s hmotnostně spektrometrickou detekcí pro stanovení 11 žlučových kyselin ve slinách. Žlučové kyseliny slouží jako potenciální biomarker pro diagnostiku nemoci označované jako tzv. Barrettův jícen. V laboratorních podmínkách byly optimalizovány podmínky pro vzorkování biogenních těkavých organických sloučenin (BVOCs) pomocí cylindrického difúzního denuderu se stékajícím filmem kapaliny s následnou analýzou odebraných vzorků na plynové chromatografii spojené s hmotnostní spektrometrií. Dvouminutové intervaly vzorkování dovolují sledovat rychlé změny koncentrací BVOCs vlivem fotooxidačních reakcí a různých meteorologických událostí. S využitím elektroforetických metod v kapilárách zpracovaných superkritickou vodou se podařilo vypracovat postup klasifikace methicillin-resistentních genotypů bakterie Staphylococcus aureus. Kontinuální elektroforéza v rozbíhavém toku umožnila preparativní separaci imunoglobulinů z hovězího mleziva. Byla popsána sada nových nízkomolekulárních barevných amfolytických sloučenin pro trasování gradientu pH v isoelektrické fokusaci. Využití specifické směsi síťujících činidel umožnilo připravit robustní monolitické kapilární kolony v neobvykle širokém rozpětí vnitřních průměrů (od 50 do 530 um) pomocí jediné techniky přípravy. Pokračující vývoj přenosného kapalinového chromatografu byl soustředěn na zdokonalení detekce. Extrakce stlačenými tekutinami zahrnovaly analýzy rostlinných silic s významem v medicíně a produkci potravin: 1) stanovení poměru karvonu a limonenu v kmínové silici v závislosti na šlechtitelských podmínkách kmínu kořenného, 2) optimalizace extrakce silymarinového komplexu v závislosti na pěstebních podmínkách ostropestřce mariánského a 3) charakterizace koření z čeledi miříkovitých (Apiaceae) – fenyklu, koriandru, anýzu, kmínu a kopru – GC/MS identifikace esenciálních složek, HPLC/DAD profily polyfenolických látek a stanovení antioxidační aktivity. Na oddělení stopové prvkové analýzy byly vyvíjeny analytické metody sloužící ke stanovení jak celkového obsahu prvků ve vzorku, tak i postupy vedoucí ke speciační analýze prvků. K dosažení tohoto cíle byly využívány techniky chemického, fotochemického či plazmatem asistovaného generování těkavých specií ve spojení s atomovými spektrometrickými detektory. Tyto kombinace umožnily provedení analýz na ultrastopových koncentračních úrovních. Důraz byl kladen také na vývoj metod využívajících prekoncentraci analytu v plynné fázi. Členové oddělení byli autory tří kapitol anglicky psané monografie věnované technikám generování těkavých specií pro stopovou prvkovou analýzu (vydavatelství Elsevier). V plazmových výbojích s dielektrickou bariérou (DBD) byly optimalizovány podmínky atomizace hydridů (Pb, Bi, Se a Te) a hodnocena jejich praktická využitelnost jako atomizátorů pro AAS. V případě Se a Te je v DBD dosahováno srovnatelných citlivostí stanovení jako ve vyhřívaném křemenném atomizátoru (QTA). Citlivost stanovení Pb a Bi je v DBD několikrát nižší než v QTA. Z hlediska odolnosti vůči interferencím jsou nové DBD atomizátory srovnatelné s QTA. V případě As a Ge byla kromě hydridů těchto prvků studována atomizace i jejich methyl-substituovaných derivátů s ohledem na využitelnost DBD a QTA atomizátorů pro speciační analýzu těchto prvků. Účinnost atomizace je srovnatelná pro hydrid, methyl-substituovaný hydrid i dimethyl-substituovaný hydrid téhož prvku, což zjednodušuje provedení speciační analýzy s AAS detekcí. V obou typech atomizátorů (DBD a QTA) byl detailně studován mechanismus a účinnost atomizace hydridů Pb, As, Se, Bi, Ge a Te s využitím metod laserem indukované fluorescence (LIF) či hmotnostní spektrometrie v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS). Byly vyvinuty postupy prekoncentrace těkavých specií As, Se a Cd v plynné fázi za účelem snížení meze detekce těchto prvků metodou AAS, přičemž byly využity různé přístupy: prekoncentrace na povrchu zlatých nanočástic (As, Cd) i prekoncentrace v plazmovém DBD atomizátoru (Cd, Se). Pro účely speciační analýzy As byla využita kryogenní prekoncentrace/separace s následnou atomizací v QTA či DBD atomizátoru a také postkolonové generování specií As s jejich následnou sekvenční in-situ prekoncentrací v DBD atomizátoru. Byly optimalizovány podmínky fotochemického generování (PVG) těkavých sloučenin Co, Ir, Re, Rh, Ru a Te, jakožto techniky účinného zavádění vzorku do spektrometrického detektoru. Pro tyto prvky byly hledány vhodné modifikátory zvyšující účinnost PVG z prostředí nízkomolekulárních organických kyselin. Za optimálních podmínek a ve spojení s AAS, ICP-MS či ICP-MS/MS detekcí byly určeny analytické charakteristiky vyvinutých metod, kvantifikována účinnost generování a studovány interference. Vyvinuté metody byly validovány a následně použity v praktických aplikacích. Také byla vyvinuta metoda speciační analýzy TeIV a TeVI založená na PVG a ICP-MS/MS detekci s využitím předredukce TeVI pomocí 6M kyseliny chlorovodíkové při zvýšené teplotě. Metoda byla validována pro stanovení TeIV a TeVI v přírodních (studniční a mořská) a kontaminovaných vodách. U některých přechodných kovů probíhá studie mechanismu PVG a identifikace struktury těkavých specií s využitím pokročilých metod hmotnostní spektrometrie s ambientní ionizací (DART-MS či DBD-MS) či metody SIFT-MS. Byla vyvinuta automatizovaná metoda speciační analýzy TeIV a TeVI založená na chemickém generování hydridu a ICP-MS/MS detekci s využitím TiCl3 jako předredukčního činidla. Kombinace reakčních plynů (He a O2) v cele trojitého kvadrupólu umožnila citlivá stanovení (mez detekce 0.07 ng l–1 Te), bez izobarických interferencí, ve vzorcích balených vod i vzorcích říční a mořské vody bez nutnosti předúpravy vzorku. Byla vyvinuta metoda stanovení Cd založená na spojení chemického generování těkavých specií Cd a atomové fluorescenční spektrometrie (AFS) jako detektoru. Byly optimalizovány podmínky atomizace Cd ve dvou typech plamenových atomizátorů, přičemž lepších parametrů (poměr signál/šum, mez detekce) bylo dosaženo v miniaturním stíněném plamenovém atomizátoru. Byla provedena interferenční studie a demonstrována použitelnost vyvinuté metody na vzorcích vod a rýže. Bylo dosaženo meze detekce na úrovni 0.4 ng l–1 Cd. Pro metodu AFS ve spojení s generováním hydridů byl vyvinut, otestován a optimalizován nový zdroj napájení výbojek s vysokou září, jako alternativy k doposud používaným bezelektrodovým výbojkám. Emitované intenzity těchto zdrojů záření a získané analytické charakteristiky byly porovnány pro Bi jako modelový analyt. Pro plazmatem asistované generování Hg byl zkonstruován plazmový reaktor na bázi DBD výboje, který umožňuje přímé stanovení rtuti a methylrtuti v kapalných vzorcích. Vnesením malého objemu kapalného vzorku (5-10 µl) dochází působením DBD plazmatu k účinné volatilizaci rtuti ze vzorku. V případě methylrtuti dochází v DBD reaktoru i k její atomizaci. Účinnost generování těkavých forem obou analytů se pohybuje kolem 90 %. Analytické metody vyvinuté v předchozích letech se dočkaly svého využití v praxi. Byl monitorován roční cyklus specií Ge a As v hloubkových profilech vodního ekosystému Ženevského jezera. Byla provedena speciační analýza arsenu v různých druzích mořských řas odebraných podél čínského pobřeží za účelem odvození možného toxikologického rizika spojeného s jejich konzumací. Byly provedeny speciační analýzy As pro geochemickou studii vzniku sulfidů As v mokřinách a pro studii vlivu As na kořenový systém arsen akumulující kapradiny Pteris Cretica.

The core activities of the Institute of Analytical Chemistry are the research and development of new principles, methods, and instrumentation in the field of analytical methods applicable for the development of other scientific areas, especially biological and medical science, human health, and environmental protection. Fundamental research is focused on separation and spectroscopic methods, systematic miniaturization, and nanotechnology, dealing with topics in proteomics, genomics, drug analysis, body fluids analysis, and environmental monitoring. Volatile free liquid membranes were applied as new phase interfaces for electromembrane extraction (EME) of β-lactam antibiotics from complex biological samples and their determination by capillary electrophoresis (CE). Free liquid membranes were also applied for a fully autonomous pretreatment and electrochemical determination of diclofenac in complex biological samples. Liquid handling (i.e. distribution of the sample, membrane, and acceptor solution) was achieved by a syringe pump of a sequential injection (SI) manifold and the pump also served for the transfer of the diclofenac-enriched acceptor solution onto the electrochemical electrode. Fundamental research on dried blood spots (DBS) resulted in the development of a novel concept for fully automated DBS processing and analysis by a commercial SI system coupled to a commercial CE instrument. The DBS was placed into a flow-through unit connected to the SI pump and blood components were automatically eluted by a flow of an eluent. The resulting DBS eluate was transferred to a sample vial in the CE autosampler by the SI pump for a direct CE analysis. The new concept of DBS elution/analysis was demonstrated by the determination of major inorganic cations in DBSs and also by the determination of lithium as a clinically relevant analyte. The application of CE techniques in trace analysis was aimed at general properties of systems for the electrophoretic focusing on the electromigration-dispersion gradient. The relationship between the parameters of the co-ion and counter-ion forming the gradient and its focusing properties was investigated, to extend the spectrum of the so far available focusing systems to analyses of other groups of analytes. As a part of joint research with Roche Inc., USA, a new epitachophoretic method of DNA extraction from milliliter volumes of biological fluids is being developed, including a miniaturized version printed on a 3D printer. Electrospray deposition of nanoparticles and subsequent SERS mapping of the sample was developed in collaboration with Contipro. As a part of the uBIOSEP project (TACR KAPPA), a miniaturized electrospray ionization (ESI) interface based on Si technology was fabricated and functionally tested. The resulting device comprises an ESI emitter and structure of a liquid junction, enabling online coupling of capillary electrophoretic methods with mass spectrometry detection. A laboratory-made device for parallel single-cell bioluminescence analyses of active caspases in individual HeLa cells was developed and optimized. Caspase-3/7 was detected as a bioluminescence signal in each micro vial inserted in a carousel with eight positions in front of the photo multiplying tube. As part of the GAČR project, a method of separation and concentration of biological thiols using nanoparticles is being developed. A comparison of different enrichment techniques, such as affinity chromatography with immobilized metal ions and titanium dioxide chromatography, as well as Phos-tag SDS-PAGE was performed to find phosphorylation sites of vimentin, which represents a major protein associated with the epithelial-mesenchymal transition, a crucial process in the conversion of primary tumors to malignant ones. The investigation was performed on the human breast cancer cell line MDA-MB-231 in the presence and absence of all-trans retinoic acid, a natural RAR ligand. The female mice were exposed to Cd(NO3)2 nanoparticles continuously for 6 weeks, subsequently, the mice were left in clean air for 5 weeks and a decrease in cadmium concentration in selected organs and blood of the exposed mice was tracked. For quantitative selenium determination, a new UV-photoreactor was developed allowing online connection with commercial instrumentation for Hydride Generation-AAS. The proposed instrumentation was used to determine the total selenium in the fish. A miniaturized form of a two-stage aerosol concentrator was developed and tested and a fraction collector was produced that allows the collection of a liquid concentrate to 70 vials (1.8 ml) for up to 17 hours. The development of the method for continuous simultaneous determination of HONO3 in air and nitrates in atmospheric aerosol with online chemiluminescence detection and time resolution of 1 s was completed. The urban aerosol in Brno was sampled on a cascade impactor during the two 1-week campaigns in winter and summer, and aerosols in seven size fractions were then analyzed on the NH4+ and inorganic anions using ion chromatography. NH4+ in aerosol fraction PM2.5 was measured in parallel by using a continuous aerosol sampler CGU-ACTJU with an online fluorescent detector. In cooperation with the Department of bioanalytical instrumentation, the method of liquid chromatography with mass spectrometric detection for the determination of 11 bile acids in the saliva was optimized. The bile acids serve as a potential biomarker for the diagnosis of the disease referred to as the so-called Barrett's esophagus. In laboratory conditions, the conditions for the sampling of biogenic volatile organic compounds (BVOCS) were optimized using a cylindrical wet effluent diffusion denuder with subsequent analysis of the samples on gas chromatography combined with mass spectrometry. Two-minute sampling intervals allow us to monitor rapid changes in BVOCS concentrations due to photo-oxidation reactions and various meteorological events.Electrophoretic methods performed in supercritical water-treated fused silica capillaries made it possible to differentiate among the genotypically different clones of methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteria. Continuous divergent-flow electrophoresis enabled a preparative separation of immunoglobulins from bovine colostrum. A set was described of novel colored low-molar-mass ampholytes for pH gradient tracing in isoelectric focusing. Fabrication of robust monolithic capillary columns with an unusually wide range of inner diameter (from 50 to 530 um) has been accomplished by employing a mixture of pentaerythritol tetraacrylate and polyhedral oligomeric silsesquioxane-methacrylate as crosslinkers. Extractions with compressed fluids involved the analyses of essential oils from plant species important for medicine and food production: 1) determination of carvone/limonene ratio in caraway essential oil in dependence on the caraway (Carum carvi) breeding conditions, 2) optimization of the silymarin complex extraction depending on the cultivation conditions of milk thistle (Silybum marianum), and 3) characterization of spice plants from the Apiaceae family – fennel, coriander, anise, caraway and dill – GC/MS identification of essential oil components, HPLC/DAD profiles of polyphenols, and antioxidant activity determination. At the Department of Trace Element Analysis, analytical methods have been developed either to determine the total element content in the sample or to perform element speciation analysis. To achieve these goals, chemical, photochemical or plasma-mediated generation of volatile species coupled to atomic spectrometric detectors have been used making analyses at ultra-trace levels feasible. Moreover, an effort was made to develop methods allowing gas phase analyte preconcentration. Department members have co-authored three chapters in a monograph devoted to the fundamental aspects in the field of trace element analysis based on vapor generation techniques (Elsevier). Dielectric barrier discharge (DBD) plasmas have been optimized to serve as hydride atomizers for AAS using Pb, Bi, Se, and Te as model analytes. Comparable sensitivity has been reached in DBD and conventional heated quartz tube atomizer (QTA) for Se and Te. On the contrary, the sensitivity observed in DBD for Pb and Bi was several times lower than in QTA. In terms of resistance to interferences, the novel DBD atomizers can compete with QTAs. In addition to As and Ge hydrides, also the atomization of their methyl-substituted derivatives was studied to assess the applicability of DBD and QTA atomizers for speciation analysis of these elements. The sensitivity is independent of the structure of the species, being thus the same for hydride, methyl-substituted hydride, and dimethyl-substituted hydride of the same element. In both types of atomizers (DBD and QTA), the mechanism and efficiency of Pb, As, Se, Bi, Ge, and Te hydride atomization were investigated using laser-induced fluorescence (LIF) or selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS). Gas phase preconcentration of volatile As, Se and Cd species has been studied to improve the detection limit of the AAS detector. Various approaches have been investigated including preconcentration on the gold nanoparticles surface (As, Cd) or in-situ preconcentration in the DBD plasma atomizer (Cd, Se). To allow speciation analysis of As, cryogenic preconcentration/separation with subsequent atomization in the QTA or DBD atomizer was investigated. Alternatively, post-column generation of As species was employed with subsequent sequential in-situ preconcentration of As species in the DBD atomizer. Photochemical vapor generation (PVG) was optimized as an efficient analyte introduction technique into the spectrometric detectors employing Co, Ir, Re, Rh, Ru, and Te as model analytes. Suitable modifiers were sought to increase the PVG efficiency performed from the matrix of low molecular weight organic acids. Analytical characteristics of the developed methods were determined under the optimized conditions employing AAS, ICP-MS, or ICP-MS/MS detectors. The generation efficiency was quantified and interferences were studied. The developed methods were validated and subsequently applied to real samples. A PVG-based method was developed for speciation analysis of TeIV and TeVI with ICP-MS/MS detection. The off-line pre-reduction of TeVI was achieved in 6M hydrochloric acid at 95 °C. The method has been validated for speciation analysis of Te in water samples of various matrix complexities (freshwater, well water, seawater, and contaminated water). The mechanism of PVG of selected transition metals is studied and the structure of their volatile species generated is identified using either advanced mass spectrometric methods with ambient ionization (DART-MS or DBD-MS), or the SIFT-MS. An automated high throughput method has been developed for extremely sensitive speciation analysis of TeIV and TeVI. It is based on hydride generation coupled to ICP-MS/MS using TiCl3 as a pre-reducing agent. A combination of He + O2 gases in the reaction cell was proposed for the isobaric interference-free measurement. With an unprecedented limit of detection (0.07 ng L–1 Te), the method could be applied to untreated natural waters, samples of the river, and seawater. Chemical generation of volatile Cd species was coupled to atomic fluorescence spectrometry (AFS) as a detector. Atomization of Cd species in two types of flame atomizers was optimized, with better parameters (signal-to-noise ratio, detection limit) to be achieved in a miniature flame-in-gas-shield atomizer. An interference study was carried out and the developed method was applied to water and rice samples reaching a detection limit of 0.4 ng l–1 Cd. A new power supply for super lamps, an alternative to electrodeless discharge lamps (EDL) commonly used in AFS, has been developed, tested, and optimized as an alternative radiation source. The emitted intensities of both radiation sources, i.e. EDL and super lamp, have been compared and their performance evaluated for determination of Bi by AFS. A DBD plasma-based reactor with a highly flexible laboratory-made high-voltage power supply was fabricated for plasma-mediated vapor generation (PMVG) of mercury species with AAS detection. A small droplet of a liquid sample (5-10 μl) is introduced directly into the plasma. The DBD reactor volatilizes effectively both species, inorganic mercury, and methylmercury. The latter one is even atomized in the DBD. The PMVG efficiency of both analytes is around 90%. Analytical methods developed in previous years have been used to solve emerging analytical tasks. The annual cycle of Ge and As species was monitored in the depth profiles of the Lake Geneva ecosystem. Speciation analysis of arsenic was carried out in several types of seaweed harvested alongside the Chinese shore to assess potential toxic influence when ingested. Speciation analysis of As was performed as a part of a geochemical study dealing with the formation of As sulfides in wetlands as well as for the study of the effect of As on the root system of arsenic-accumulating ferns (Pteris Cretica).