Automated Online SPE for LC/MS/MS Analysis of Trace Organic Contaminants in Water Using the Agilent 1290 Infinity Flexible Cube Module

Význam tématu

Monitorování stopových organických sloučenin (TOrCs) ve vodách je klíčové vzhledem k jejich širokému použití ve farmacii, osobní péči, zemědělství a průmyslu. Dlouhodobé účinky komplexních směsí látek na lidské zdraví a životní prostředí nejsou dosud plně prozkoumány. Rychlé, citlivé a reprodukovatelné analytické metody umožňují efektivní kontrolu kvality vodních zdrojů a podporují včasné rozhodování v oblasti ochrany životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout jedinou plně automatizovanou metodu online SPE-LC/MS/MS pro kvantifikaci 34 indikátorových TOrCs (léků, pesticidů, hormonů, sloučenin osobní péče, perfluorovaných látek, průmyslových chemikálií) v různých typech vod. Metoda vyžaduje pouze 1,7 mL vzorku, dosahuje detekční hladiny v řádu ng/L a běhového času do 15 minut díky simultánnímu pozitivnímu a negativnímu ESI na Agilent 6460 Triple Quadrupole.

Použitá instrumentace

• Kapalinový chromatograf Agilent 1290 Infinity Series
• Modul Agilent 1290 Infinity Flexible Cube s jednopístovým čerpadlem, 10-cestným přepínačem a dvěma online SPE cartridgemi
• Binary LC pumpa Agilent 1200
• Autosampler Agilent 1200 s kapacitou vícenásobného nabírání (900 µL)
• Trojné kvadrupólové LC/MS Agilent 6460 s funkcí rychlého přepínání polarity a Dynamic MRM
• Analytická kolona Agilent Poroshell 120 EC C18, 50 × 2,1 mm, 2,7 µm

Použitá metodika

Vzorek (1,7 mL) se v online SPE modulu střídavě načítal do dvou cartridgí PLRP-S (21,1 × 12,5 mm, 15 µm). Během fáze LOAD se nevázané komponenty odváděly do odpadu. Po přepnutí ventilu do pozice ELUTE se analyty eluovaly gradientem mobilních fází A (voda + 0,1 % acetic acid) a B (acetonitril + 0,1 % acetic acid) na kolonu C18. Kapalná chromatografie probíhala při 0,35 mL/min s 12,5min během a 2min post-time. MS akvizice zahrnovala simultánní ESI+ a ESI– s rychlým přepínáním polarity, Dynamic MRM a optimalizovanými tranzicemi pro každý analyzovaný TOrC. Pro kvantifikaci byly použity izotopově značené surrogátní standardy.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda poskytla metodycké detekční limity (MDL) většinou pod 5 ng/L (výjimkou čtyři sloučeniny s MDL do 13 ng/L). Linearita kalibrace byla v rozsahu MDL–100 ng/L se součinitelem R2 > 0,99 pro všechny analyty. Intra-denní reprodukovatelnost (RSD) se pohybovala mezi 1–10 %, mezi-denní RSD u většiny analyzovaných sloučenin nepřesáhla 10 %. Aplikace na reálné vzorky ukázala detekci farmak, pesticidů a látek osobní péče v povrchové, podzemní vodě, v septiku i v odpadních vodách před a po úpravě.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší výtěžnost a reprodukovatelnost díky plné automatizaci online SPE
• Výrazné úspory času, pracovních sil a organických rozpouštědel
• Rychlá analýza 34 sloučenin v jednom běhu s malým objemem vzorku
• Univerzální použití napříč různými matricemi vodních vzorků

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze dále rozšířit o nové třídy stopových kontaminantů včetně nanomateriálů a nově se objevujících látek. Integrace s automatizovanými stanicemi pro on-line monitorování a využití pokročilých datových analytických nástrojů (strojové učení) umožní kontinuální kontrolu kvality vody. Další vývoj cartridge materiálů a miniaturizace systémů podpoří mobilní a ekologicky šetrné aplikace.

Závěr

Navržená plně automatizovaná online SPE-LC/MS/MS metoda na platformě Agilent 1290 Flexible Cube a 6460 Triple Quadrupole dosahuje ng/L detekce 34 různorodých TOrCs s vysokou reprodukovatelností, nízkou spotřebou vzorku a rozpouštědel, a běhovým časem pod 15 minut. Jednoinjekční simultánní analýza v pozitivním i negativním režimu představuje efektivní nástroj pro rutinní monitorování jak pitných, tak odpadních vod.

Reference

1. T. Anumol, S. Snyder. Rapid analysis of trace organic compounds in water by automated online solid-phase extraction coupled to liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Talanta 132, 77–86 (2015).
2. T. Anumol et al. Ultra high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry for rapid analysis of trace organic contaminants in water. Chem. Cent. J. 7:104 (2013).