Analysis of Macrolides and Three Other Antibiotic Classes at Low ppt Levels in WWTP Effluent and Surface Waters by LC-MS/MS

Význam tématu

Voda vypouštěná z čistíren odpadních vod (ČOV) a povrchové vody mohou obsahovat stopová množství antibiotik, zejména makrolidů. Tyto látky představují ekologické riziko a přispívají k šíření antibiotické rezistence v životním prostředí. Pravidelné sledování na ppt úrovních je tak klíčové pro ochranu vodních ekosystémů a veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyvinout a plně validovat metodu pro potvrzení a kvantifikaci tří makrolidů (azitromycin, klarithromycin, erythromycin) a dalších tří důležitých tříd antibiotik v odtoku ČOV a ve vodách povrchových toků na úrovni nízkých ppt. Použitá metoda vychází z doporučení EPA Method 1694 a zahrnuje off-line SPE extrakci a následnou analýzu pomocí LC-MS/MS.

Použitá metodika

Stať zahrnuje následující kroky:

• Odběr 50 ml vzorku ČOV a povrchové vody obohacené na ~100 ng/l.
• Příprava Oasis HLB SPE kazet: kondicionace MeOH a vodou.
• Pročištění vzorku pod tlakem, sušení kazety a eluce MeOH.
• Evaporace eluátu do sucha a rekonstituce v 1 ml roztoku.
• Injekce 1 μl vzorku do ACQUITY UPLC H-Class systému.

Použitá instrumentace

• Waters ACQUITY UPLC H-Class s paralelním řízením dvou ACQUITY UPLC BEH C18 (2.1×50 mm, 1.7 μm).
• Xevo TQ-S tandemový hmotnostní analyzátor s ESI v pozitivním módu.
• Oasis HLB 200 mg SPE kazety.
• TruView LC-MS Certified Vials pro vzorky.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje MQL na úrovni 0,5–32 ng/l s vysokou linearitou (R2≥0,997). SPE recovery se pohybuje mezi 48–91 % a celková metodická recovery až 110 %. Vzorky ČOV a povrchové vody zjišťují makrolidy v rozmezí 2,6–215 ng/l. ß-laktamy a některé fluorochinolony nebyly detekovány, pravděpodobně díky degradaci nebo sorpci do kalu. Kombinace základního a kyselého pH pro chromatografii zlepšuje selektivitu a citlivost.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivou detekci širokého spektra antibiotik v nízkých koncentracích. Díky paralelnímu provozu dvou kolon a rychlé výměně lze analyzovat vzorky v rutině s minimálním časem vývoje nové metody pro doplňkové látky. Vhodná je pro monitorování kvality vod, environmentální rizikovou analýzu a podporu rozhodování v oblasti vodní politiky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření cílových látek o nové kontaminanty a jejich metabolity. Možné je zapojení vysokorozlišovací MS pro neznámé nedeklarované látky a zlepšení automatizace off-line SPE. Integrace dat s bioanalytickými testy pomůže lépe vyhodnotit ekologické riziko.

Závěr

Vyvinutá a plně validovaná metoda LC-MS/MS s off-line SPE poskytuje spolehlivou kvantifikaci makrolidů a dalších antibiotik v odtoku ČOV a povrchových vodách na úrovni ppt. Díky vysoké citlivosti, dobré opakovatelnosti a flexibilitě je vhodná pro rutinní sledování vodního prostředí a podporu environmentálních programů.

Reference

1. EU Commission Implementing Decision (EU) 2015/495, Official Journal of the European Union, 2015.
2. Svahn O. Applied Environmental Analytical Chemistry for Monitoring and Measures Against Antibiotics and Drug Residues in Vattenriket. Thesis, Lund University, 2016.
3. Svahn O., Björklund E. J Chrom B. 1033:1–10, 2016.
4. EPA Method 1694: Pharmaceuticals and Personal Care Products in Water, Soil, Sediment, and Biosolids by HPLC-MS/MS, 2007.