Quantification of EPA 1694 Pharmaceuticals and Personal Care Products in Water at the ng/L Level Utilizing Online Sample Preparation with LC-MS/MS

Význam tématu

Analýza stopových koncentrací léčiv a produktů osobní péče (PPCP) ve vodách má klíčový význam pro hodnocení jejich dopadu na životní prostředí a lidské zdraví. Nanogramové hladiny těchto látek mohou ovlivňovat ekosystémy či představovat riziko při dlouhodobé expozici. Standardní metoda EPA 1694 vyžaduje offline SPE objemu až 1 L, což je časově i prostorově náročné.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat pokročilý přístup ke kvantifikaci PPCP ve vodě na úrovni ng/L s využitím online přípravy vzorku v systému EQuan spojeného s LC-MS/MS. Hlavní záměr spočíval v minimalizaci objemu vzorku, zkrácení doby analýzy a snížení nákladů bez ztráty citlivosti a selektivity.

Použitá metodika a instrumentace

Online postup zahrnoval dvě chromatografické kolony zapojené v sérii:

• Hypersil GOLD aQ (2,1 × 20 mm, 12 μm) pro předkoncentraci vzorku
• Betasil C18 (2,1 × 100 mm, 3 μm) pro analytické oddělení

Pumpy Accela 600 a 1250 dodávaly mobilní fáze, vzorky byly vpravovány autosamplerem. Hmotnostní spektrometrie byla prováděna na Thermo TSQ Vantage ve vybraném SRM módu (2 přechody na analyty). Pro metformin se použila separace HILIC.

Hlavní výsledky a diskuse

Byl optimalizován vliv pH (2,9, 6,6, 11,3) a podílu acetonitrilu (5–20 %) ve vzorku:

• Při pH 11,3 se chlorotetracyklin přeměňuje na 4-epi-CTC, což demonstrovalo vliv pH na chemickou stabilitu.
• Lipofilní makrolidy (tylosin, roxithromycin) vykázaly až desetinásobné zvýšení signálu mezi 5 % a 10 % ACN díky lepší solubilitě.
• Fluorochinolony a sulfaantibiotika ztrácely retenci při vyšším podílu ACN, podobně jako u „break-through“ na SPE.
• Optimem bylo vzorkování kyselých i zásaditých vod s 10 % ACN, kdy bylo možné detekovat 67 PPCP (včetně 54 z EPA 1694) v jedné 10minutové analýze s LOQ na úrovni 0,1–100 ng/L.

Přínosy a praktické využití metody

Systém EQuan umožňuje:

• Redukci objemu vzorku na 0,5–20 mL oproti 1 L offline SPE
• Zkrácení doby přípravy a analýzy z hodin na minuty
• Ekonomii skladovacích prostor a spotřebu rozpouštědel
• Robustní kvantifikaci širokého spektra PPCP v kvalitě vhodné pro monitoring vody a QA/QC procesy

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj metod online přípravy vzorků bude zaměřen na:

• Začlenění nových tříd kontaminantů (např. nanomateriály, polaritně rozmanitých sloučenin)
• Automatizované workflow s pokročilou datovou analýzou a umělou inteligencí
• Integraci s vysokorychlostními MS systémy pro rutinní environmentální monitoring

Závěr

Online SPE-LC-MS/MS na systému EQuan spojeném s Thermo TSQ Vantage poskytuje rychlou, citlivou a selektivní analýzu 67 PPCP na úrovni ng/L. Metoda šetří čas, materiál i skladovací prostor a je snadno aplikovatelná v rutinní laboratoři.

Reference

1. US EPA (2007). Method 1694: Pharmaceuticals and Personal Care Products in Water, Soil, Sediment, and Biosolids by HPLC/MS/MS. EPA-821-R-08-002.
2. Loftin K. A., Adams C. D., Meyer M. T., Surampalli R. (2008). Effects of Ionic Strength, Temperature, and pH on Degradation of Selected Antibiotic. Journal of Environmental Quality, 37, 378–386.