Quantification of hormones (E1, E2, EE2) according to the requirements of the EU Water Framework Directive using on-line-SPE-HPLC-MS/MS [LCMS-8060NX]

Význam tématu

Monitoring estrogenů v povrchových vodách je klíčový pro ochranu vodních ekosystémů a splnění požadavků evropské Směrnice o rámcové strategii pro vodní politiku. Subnanogramové koncentrace estronu, 17β-estradiolu a 17α-ethinylestradiolu mohou mít závažné ekologické účinky, proto je nezbytné vyvíjet citlivé a spolehlivé analytické metody.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout robustní metodu pro kvantifikaci estrogenů (E1, E2, EE2) v ultra-stopových hladinách povrchové vody. Metoda využívá on-line SPE v kombinaci s HPLC-MS/MS na přístroji Shimadzu LCMS-8060NX a splňuje požadavky EU Watch List na limity detekce.

Použitá metodika

• Vzorek: 1 l povrchové vody z řeky s vysokým podílem odpadních vod, obohacený interními standardy.
• Offline SPE: Speedisk C-18® kartuše, eluční směs n-hexan/ethylacetát, následné dočištění silika kartušemi.
• Příprava: vysušení eluátu a obnovení v 2 ml rozpouštědla.
• On-line SPE: použití 0,05 mM fluoridu amonného a acetonitrilu, injekční objem 1,5 ml.
• Detekce: HPLC-MS/MS v ESI negativním režimu, specifické MRM přechody pro jednotlivé analyty.

Použitá instrumentace

• Shimadzu LCMS-8060NX tandemový hmotnostní spektrometr
• Nexera X3 on-line-SPE-UHPLC systém
• Speedisk C-18® SPE kartuše, silika SPE kartuše

Hlavní výsledky a diskuse

Kvantifikace všech tří estrogenů byla úspěšná při koncentracích 0,030 a 0,090 ng/l s výtěžností 73–126 % a RSD 12–20 %. Signál-šum byl pro EE2 >8 (0,030 ng/l) a analyty vykazovaly lineární kalibraci s r2 >0,999. Chromatograficky byly odděleny izobarické sloučeniny E2 a 17α-estradiolu, což zajišťuje selektivitu stanovení.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda splňuje požadavky Směrnice EU pro sledování estrogenů, nabízí vysokou citlivost a robustnost pro rutinní analýzy znečištěných vodních vzorků. Umožňuje kompletní analýzu povrchové vody bez dodatečných offline úprav před vstupem do MS.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace GC-MS/MS jako alternativní analytické techniky.
• Vývoj selektivnějších sorbentů pro SPE a miniaturizace extrakčních postupů.
• Automatizace přípravy vzorků a on-site monitoring.
• Rozšíření metody pro vícenásobné sledování dalších endokrinních disruptorů.

Závěr

Navržená on-line SPE HPLC-MS/MS metoda na přístroji Shimadzu LCMS-8060NX splnila limity detekce stanovené EU Watch List pro E1, E2 a EE2 a je vhodná pro rutinní monitoring povrchových vod. GC-MS/MS lze použít jako alternativu.

Reference

1. EU 2018/840, Official Journal of the European Union, 2018, L141/9-12
2. Itzel F et al., Trends in Analytical Chemistry, 118:699-708, 2019