Screening Environmental Samples for a Diverse Range of Compounds With Accurate Mass LC-MS and an Integrated Scientific Information System

Význam tématu

Monitoring farmaceutik a osobní péče produktů v životním prostředí představuje klíčový úkol v ochraně kvality vodních zdrojů a minimalizaci ekologických rizik. Přítomnost širokého spektra PPCP sloučenin ve vodách vyžaduje citlivé a komplexní analytické přístupy, které dokážou detekovat jak známé, tak neočekávané kontaminanty.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ukázat, jak kombinace vysokorozlišovací LC-MS techniky (HRMS) ve spojení s platformou UNIFI umožňuje screening více než 1000 látek v jednom vzorku vody z místního vrtu. Studie představuje workflow od přípravy vzorku, přes chromatografickou separaci a datovou akvizici až po automatizovanou identifikaci a kvantifikaci.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla zavedena zmíšená SPE extrakce (Oasis MAX a MCX) vedoucí k 1000× obohacení analyzátů. Chromatografii zajistil systém ACQUITY UPLC I-Class s kolónou HSS C18 (1,8 µm, 2,1 × 150 mm) při teplotě 50 °C a gradientu vody a acetonitrilu s formiátem amonným a kyselinou formiovou. Detekce probíhala na Xevo G2-S QTof v režimu MS E, který simultánně sbírá údaje o prekurzorových i fragmentačních iontech v reálném čase.

Použitá instrumentace

• ACQUITY UPLC I-Class
• ACQUITY UPLC HSS C18 kolona
• Xevo G2-S QTof Mass Spectrometer
• UNIFI Scientific Information System

Hlavní výsledky a diskuse

Ze 35 modelových spikovaných sloučenin nebyl žádný z analyzovaných standardů detekován jako inkurzní reziduum. Při neřízeném screeningovém přístupu s knihovnou UNIFI Toxicology Library (více než 1000 látek včetně tří aduktů) bylo výsledkem čtyři skutečně přítomné kontaminace: karbamazepin, imidacloprid, tramadol a hexamin. Karbamazepin a imidacloprid byly potvrzeny a kvantifikovány pomocí targeted MS/MS na Xevo TQ-S, s koncentracemi 0,31 ng/L a 0,58 ng/L. Tramadol a hexamin nebyly komerčně standardizovány a zůstaly nekvantifikované.
Významně se prokázalo, že kombinace kritérií retenčního času (±0,5 min), přesného hmotnostního rozpětí (5 ppm) a vyžadování fragmentačních iontů dramaticky snižuje počet falešně pozitivních detekcí, aniž by narostl počet falešně negativních výsledků.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost neomezeného seznamu analyzovaných látek díky non-targeted akvizici MS E.
• Vysoká citlivost a selektivita díky kombinaci HRMS, retenčního času a fragmentačních iontů.
• Automatizovaná datová analýza v prostředí UNIFI zrychluje interpretaci a review.

Budoucí trendy a možnosti využití

Expectuje se další rozšiřování spektrálních knihoven, nasazení umělé inteligence a strojového učení pro automatickou identifikaci neznámých látek, integrační řešení multi-omics a využití HRMS v reálném čase pro kontinuální monitorování kvality vody.

Závěr

Prezentovaná metoda kombinuje vysoce účinnou přípravu vzorků, moderní chromatografii a sekundární fragmentaci v jediném běhu MS E. Díky UNIFI platformě lze spolehlivě screenovat tisíce potenciálních kontaminantů s minimem falešných výsledků, což významně zvyšuje efektivitu laboratorní práce.

Reference

1. Richardson S. Environmental Mass Spectrometry: Emerging Contaminants and Current Issues. Anal Chem. 2012;84:747–778.
2. Mallet C, Cleland G, Burgess JA. Multi-Residue Analysis of Pharmaceuticals and Personal Care Products in Water Using the ACQUITY UPLC H-Class System and the Xevo TQD. Waters Appl Note 720004813en; 2013.
3. Geromanos S et al. The detection, correlation, and comparison of peptide precursor and product ions from data independent LC-MS with data dependent LC-MS/MS. Proteomics. 2009;9:1683–1695.
4. Archer J, Dargan P, Wood D, Mistry N, Wood M. Screening for Classical and Novel Drugs in Pooled Urine using UPLC-TOF-MS E. Waters Appl Note 720004583en; 2013.
5. Mol H et al. Evaluation of accurate-mass screening for veterinary drug residues in food. Anal Bioanal Chem. 2012;403(10):2891–2908.
6. Croley TR et al. Importance of Chromatographic Separation for Reducing False Positives in LC-HRMS Screening. J Am Soc Mass Spectrom. 2012;23:1569–1578.