Analysis of Pharmaceuticals and Pesticides in Bottled, Tap, and Surface Water Using ACQUITY UPLC Systems with 2D-LC Technology

Význam tématu

Analýza stopových koncentrací léčiv a pesticidů ve vodách je klíčová pro ochranu životního prostředí a zdraví populace. Regulované i nově vznikající kontaminanty jsou monitorovány na úrovni ppt (částí na bilión), což vyžaduje vysoce citlivé, robustní a rychlé analytické postupy. Integrované hyphenované technologie LC-MS/MS a 2D-LC umožňují splnit tyto požadavky s optimálními náklady a dostupností na trhu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat mikroextrakční protokol pro současnou analýzu farmaceutik a pesticidů ve vodách (balená, pitná z kohoutku, povrchová) s použitím systému ACQUITY UPLC se 2D-LC technologií a hmotnostního spektrometru Xevo TQD. Práce zahrnovala srovnání makro- a mikroextrakčních postupů, automatizovanou optimalizaci chromatografie a vyhodnocení výtěžností, linearity a detekčních limitů.

Použitá metodika a instrumentace

• Systém ACQUITY UPLC 2D-LC s at-column dilution
• Kolony: BEH C18 (2.1×50 mm, 1.7 μm) a HSS T3 s duplicitními trap sloupci Oasis MAX a MCX (60 mg, 3 cc)
• Mobilní fáze: voda + 0,5 % kyseliny mravenčí a acetonitril/methanol + 0,5 % kyseliny mravenčí
• MS detekce: Xevo TQD, ESI pozitivní režim, MRM přechody dvou kanálů pro kvantifikaci a potvrzení
• Extrakce SPE: mikroprotokol (15 mL vzorek, 10 mL/min, celkový čas <15 minut), makroprotokol (1000 mL, 10 mL/min, 1–15 hodin)

Hlavní výsledky a diskuse

Byly porovnány makro- a mikroextrakční protokoly. Mikroextrakce umožnila zvýšení obohacovacího faktoru až na 1500× díky 15× SPE a možnosti injektovat celý 1 mL extraktu s dalším 100× obohacením v 2D-LC. Automatizované screenování 36 podmínek chromatografie odhalilo, že pro oba analytační soubory (farmaceutika i pesticidy) neexistuje jednotný „one-fits-all“ protokol. Nejlepší výsledky (metoda 28) poskytly vynikající tvar a intenzitu píků.
Recovery v mikroextrakci byly v rozsahu 79–118 % pro pesticidy a 70–114 % pro farmaceutika ve všech třech typech vod, LOD na úrovni 1–10 ppt. Liniearity r2 >0,99 ukázaly spolehlivou kvantifikaci od 1 do 100 ppt.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Výrazné zkrácení doby extrakce (≤15 minut) a eliminaci fáze výměny rozpouštědla
• Vysoké obohacovací faktory (až 2000×) bez ztrát citlivosti
• Automatizované vyhledávání optimálních chromatografických podmínek
• Možnost sledovat desítky analytů v jednom běhu s MRM detekcí
• Robustní výsledky pro nízko- a středně složité matrice

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj multidimenzionálních separací povede k dalšímu zvyšování počtu stanovitelných sloučenin a snížení spotřeby rozpouštědel. Integrace pokročilých automatizačních platforem a umělé inteligence pro predikci optimálních podmínek může zkrátit vývoj nových metod na několik hodin. Kombinace s HRMS (high-resolution) a datově-nezávislou analýzou otevře cestu k odhalování dosud neznámých environmentálních kontaminantů.

Závěr

Implementace UPLC 2D-LC technologie s Xevo TQD spektrometrem umožňuje rychlou, citlivou a vysoce reprodukovatelnou analýzu farmaceutik a pesticidů ve vodách na úrovni ppt. Mikroprotocol zkracuje dobu přípravy vzorku, udržuje vysoké recoverie a zjednodušuje workflow, což je klíčové pro rutinní monitorování vody i pokročilý výzkum.

Reference

• Batt AL, Kostich MS, Lazorchak JM, Anal. Chem., 2008, 80, 5021–5030.
• Kasprzyk-Horden B, Dinsdale RM, Guwy AJ, Anal. Bioanal. Chem., 2008, 391, 1293.
• Vanderford BJ, Snyder SS, Environ. Sci. Technol., 2006, 40, 7312–7320.
• Reverte S, Borrull F, Pocurull E, Marce RM, J. Chromatogr. A, 2003, 1010, 225–232.
• Chahill JD, Furlong E, Burkhardt MR, Kolpin D, Anderson LG, J. Chromatogr. A, 2004, 1041, 171–180.
• Kasprzyk-Horden B, Baker DR, J. Chromatogr. A, 2011, 1218, 1620–1631.
• Shao B, Chen D, Zhang J, Wu Y, Sun C, J. Chromatogr. A, 2009, 1216, 8312–8318.