Determination and Characterization of Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS’s) in Environmental Samples Using UPLC Ion Mobility MS

Význam tématu

Perfluoroalkylové a polyfluoroalkylové látky (PFAS) představují široce používanou skupinu syntetických sloučenin s vysokou perzistencí v životním prostředí a potenciální toxicitou pro organismy i člověka. Mezi PFAS je nejrozšířenější perfluoroktansulfonát (PFOS), jehož izomery mohou vykazovat odlišné fyzikálně-chemické vlastnosti a ekologickou aktivitu. Spolehlivá identifikace a kvantifikace jednotlivých PFOS izomerů je klíčová pro hodnocení expozice, transportu a toxikologických rizik v prostředí.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat využití kombinace ultra-vysokotlaké kapalinové chromatografie (UPLC) a iontově-mobilitní spektrometrie (IMS) na platformě Waters ACQUITY UPLC I-Class se SYNAPT G2-S HDMS pro jednoznačnou identifikaci a charakterizaci PFOS izomerů v náročných biologických a environmentálních matricích, především v tkáních tchoří a ryb.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (jaterní tkáň tchoří) byly extrahovány acetonitrilem a čistěny na Oasis WAX SPE kartách. Chromatografické oddělení probíhalo na kolóně ACQUITY UPLC BEH C18 (100×2,1 mm, 1,7 μm) při 50 °C s gradientem vodné a organické fáze s 2 mM octanem amonným. Detekce byla uskutečněna ESI-MS v režimu iontové mobility a accurate mass na SYNAPT G2-S. Pro zvýšení separačního výkonu IMS bylo použito CO2 jako driftová fáze místo N2. Data byly sbírána v řídícím softwaru MassLynx a zpracována v UNIFI Scientific Data Management System.

Hlavní výsledky a diskuse

Iontová mobilita umožnila oddělení PFOS izomerů (driftové časy 4,27–4,75 ms) od izobarických interferencí taurochenodeoxycholátu (TDCA) a taurodeoxycholátu (TCDCA) s driftovým rozdílem až 2 ms. Tato orthogonální separace zvyšuje vrstvu identifikačních kritérií, protože k retenčnímu času a přesné hmotnosti přibývá driftový čas úzce korelující s kolizním průřezem (CCS). Navíc IMS-MS umožnila současně sbírat spektra prekurzorů i fragmentů bez komplikované cílené metody MS/MS.

Přínosy a praktické využití metody

• Rozlišení koelujících izobarických interferencí bez potřeby složitější chromatografie nebo dodatečného čistění.
• Zvýšená spolehlivost identifikace díky kombinaci retenčního času, přesné hmotnosti, fragmentačních vzorů a driftových časů.
• Zkrácení doby analýzy a zjednodušení workflow v laboratoři environmentální analýzy a biomonitoringu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se očekává v oblasti vytváření CCS databází PFAS izomerů pro rychlé nechtěné screeningy, rozšíření IMS-MS na jiné třídy kontaminantů a zlepšení softwarových nástrojů pro automatizaci zpracování dat. Použití alternativních driftových plynů a vylepšení dynamického rozsahu iontové mobility může otevřít dveře k vyšší selektivní analýze složitých matrik.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace UPLC a iontové mobility na platformě SYNAPT G2-S představuje efektivní a vysoce selektivní přístup k jednoznačnému rozlišení a identifikaci PFOS izomerů v environmentálních vzorcích. Použití driftových časů jako dalšího identifikačního kritéria významně zvyšuje jistotu výsledků a snižuje potřebu rozsáhlého předúpravy vzorků.

Reference

• Benskin JM, Hatherell NA, Ikonomou MG, et al. Anal. Chem. 2007;79:6455–6464.
• EFSA. Scientific opinion on PFOS. EFSA Journal. 2008;653:1–131.
• Giles K, Wildgoose JL, Langridge DJ, Campuzano I. Int. J. Mass Spectrom. 2010;298(1-3):10–16.
• Giles K, Williams JP, Campuzano I. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2011;25:1559–1566.
• Knapman TW, Berryman JT, Campuzano I, Harris SA, Ashcroft AE. Int. J. Mass Spectrom. 2010;298(1-3):17–23.
• Eberlin MN, et al. Waters Technical Note No. 720003201EN, 2009.
• Kärrman A, Domingo JL, Nadal M, van Bavel B, Lindström G. Environ. Pollut. Res. 2009;doi:10.1007/s11356-009-0178-5.
• Langlois I, Oehme M. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2006;20:844–850.