A Method for the Extraction and Analysis of PFAS from Human Serum Utilizing Weak Anion Exchange (WAX) Chemistry and Xevo TQ-S micro

Význam tématu

Pozorování a kvantifikace PFAS v lidském séru je klíčové pro pochopení expozice těmto per- a polyfluorovaným látkám, které se vyznačují bioakumulativními vlastnostmi a potenciálními zdravotními riziky. Široké využití PFAS v průmyslu a spotřebním zboží vedlo k jejich trvalé přítomnosti v životním prostředí a v biologických vzorcích. Spolehlivá metoda analýzy sérových vzorků umožňuje monitorovat zatížení organismu a identifikovat expozici v rámci environmentálních, pracovně-zdravotních nebo toxikologických studií.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl vyvinout a ověřit robustní postup extrakce a analýzy 30 PFAS z lidského séra. Použit byl pevný fáze extrakční sorbent Oasis WAX ve formátu 96-jamkové µElution desky a kvantifikace probíhala pomocí UPLC-MS/MS na přístroji Xevo TQ-S micro modifikovaném PFAS kitem. Metoda byla validována na poolovaných vzorcích séra a ověřena standardním referenčním materiálem NIST SRM 1957.

Použitá metodika a instrumentace

• SPE extrakce: Oasis WAX µElution 96-jamkové desky (2 mg sorbentu/jamka), předúprava vzorků proteinovou precipitací (1:3 acetonitril) a ředění formiátem.
• LC podmínky: ACQUITY UPLC I-Class PLUS s PFAS kitem, kolona ACQUITY UPLC HSS T3 (2,1×100 mm, 1,8 µm), gradient metanol/ammonium acetát.
• MS detekce: Xevo TQ-S micro, ESI negative, kolísající napětí a kolizní energie dle analyzovaných sloučenin, divert-flow mimo analytická okna.
• Softwarové zpracování: MassLynx 4.2 a TargetLynx XS pro kvantifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace předúpravy pro efektivní disrupci vazeb PFAS na proteiny ukázala nejvyšší retenci při proteinové precipitaci 1:3 (sérum:acetonitril).
• Chromatografická separace kritických interférencí (steroidní sulfáty) byla dosažena použitím HSS T3 kolony, oproti BEH C18, která neoddělovala PFHxS od matričních interferentů.
• Kalibrační křivky ve vzorci PFAS-free plazmy vykázaly lineární rozsah 0,05–20 ng/mL s R2 ≥0,996 a rezidua ≤15 % při LOQ.
• Průměrné recoveries 30 PFAS z šesti lotů poolovaného séra dosahovaly 85–120 %, s výjimkou FBSA (~20 %) kvůli nízké molekulové hmotnosti a neutrálnímu charakteru.
• Ověření metodiky na NIST SRM 1957 potvrdilo přesnost v rámci ±10 % od certifikovaných hodnot pro sedm PFAS, čímž byla potvrzena robustnost a opakovatelnost postupu.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje spolehlivé sledování expozice PFAS ve vzorcích lidského séra pro epidemiologické a environmentální studie.
• Snižuje instrumentální zatížení a prodlužuje intervaly mezi údržbou díky důkladnému očištění vzorku.
• Umožňuje identifikaci isomerních poměrů a „PFAS otisků“ pro identifikaci možných zdrojů a cest expozice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu analyzovaných PFAS o méně probádané a nově syntetizované sloučeniny.
• Integrace vysokopropustných platforem pro screening širokého spektra vzorků v environmentálních a biomonitorovacích programech.
• Využití dat o isomerních poměrech pro forenzní a zdrojovou fingerprinting analýzu expozice populace.
• Automatizace přípravy vzorků pro zvýšení reproducibility a průchodnosti analýzy.

Závěr

Vyvinutá metoda SPE s Oasis WAX µElution deskami a LC-MS/MS analýza na Xevo TQ-S micro představuje přesný, robustní a účinný postup pro extrakci a kvantifikaci 30 PFAS z lidského séra. Metoda je validována kalibrací, recovery testy i NIST SRM 1957, a je vhodná pro široké využití v laboratořích zabývajících se biomonitoringem, toxikologií a environmentálními studiemi.

Reference

1. Post GB, Cohn PD, Cooper KR. Perfluorooctanoic Acid (PFOA), An Emerging Drinking Water Contaminant: A Critical Review of Recent Literature. Environ Res. 2012;116:93–117.
2. Zeng Z, Song B, Xiao R, et al. Assessing the Human Health Risks of Perfluorooctane Sulfonate by In Vivo and In Vitro Studies. Environ Int. 2019;126:598–610.
3. United States EPA. Health Effects Support Document for PFOS. EPA 2016;822-R-16-002.
4. United States EPA. Health Effects Support Document for PFOA. EPA 2016;822-R-16-003.
5. Sunderland EM, Hu XC, Dassuncao C, et al. A Review of PFAS Exposure Pathways and Health Effects. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2019;29(2):131–147.
6. Huber S, Brox J. High-Throughput SPE Micro-Elution Method for PFAS in Human Serum. Anal Bioanal Chem. 2015;407(13):3751–61.
7. Chan E, Sandhu M, Benskin JP, et al. Endogenous HPLC/MS Interferences: The Case of PFHxS in Serum. Rapid Commun Mass Spectrom. 2009;23(10):1405–10.