Rapid determination of ethinylestradiol (17α-EE2) to 15 pg/L using EQuan MAX online SPE coupled to a Q Exactive Focus Orbitrap LC/MS/MS system

Význam tématu

Voda z povrchových a odpadních zdrojů často obsahuje endokrinně disruptivní látky, které i v tracech způsobují narušení ekosystémů a ohrožení pitné vody. Mezi nejaktivnější estrogeny patří 17α-ethinylestradiol (17α-EE2), pro nějž EU v rámci Směrnice o vodním rámci (WFD) stanovila limit detekce 35 pg/L. Tato přísná hranice představuje analytickou výzvu vyžadující citlivé, selektivní a zároveň efektivní metody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit proveditelnost a výkon online SPE s termálními Orbitrap MS pro stanovení 17α-EE2 na úrovni požadované WFD. Konkrétně autoři nasadili systém EQuan MAX Plus v režimu online SPE s Q Exactive Focus Orbitrap MS a sledovali dosažitelnou LOD, LOQ, linearitu, dobu analýzy i potvrzení identity pomocí MS/MS.

Použitá metodika a instrumentace

• Online SPE: EQuan MAX Plus LC/MS systém s náhradními kolonkami Thermo Hypersil GOLD aQ (20 × 2,1 mm, 12 μm) pro loading 5 mL vzorku při 0,5 mL/min.
• Analytická LC: Acclaim VANQUISH Polar Advantage (150 × 2,1 mm, 2,2 μm), teplota 40 °C, 0,3 mL/min, mobilní fáze voda a methanol s 0,3 mM amonného fluoridu, gradient 30 minut.
• MS detekce: Q Exactive Focus Orbitrap s HESI-II v negativním módu, PRM akvizice m/z 195,1705, rozlišení 70 000 FWHM, HCD kolize 50 eV, potvrzení špiček pomocí fragmentů m/z 143,0502 a 145,0660.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace 25–1600 pg/L dosáhla výborné linearity (R2=0,9998). Z šesti opakování 100 pg/L standardu vypočteno LoD 15 pg/L (4,65×SD) a LoQ 29 pg/L (9×SD) s RSD 3,4 %. Analýza reálného vzorku odpadních vod ukázala koncentraci 337 pg/L 17α-EE2. Navíc metoda umožnila chromatografické rozlišení izomerů 17α- a 17β-EE2, čímž se zabránilo nadhodnocení výsledků. Doba jedné analýzy byla pod 30 minut, tedy až 30× rychlejší než offline SPE postupy.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazná úspora času díky online SPE a zrychlené chromatografii.
• Nižší spotřeba vzorku (5 mL) i spotřebního materiálu.
• Vysoká citlivost a spolehlivá identifikace pomocí Orbitrap PRM MS/MS.
• Splnění legislativních požadavků EU WFD pro monitoring estrogenů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření online SPE Orbitrap metod na další endokrinně aktivní látky a farmaka.
• Vývoj multiplexních screeningových metod pro komplexní environmentální monitoring.
• Další optimalizace rozlišení a zkrácení doby analýzy pro vysokoprůtokové laboratoře.

Závěr

Propojení online SPE EQuan MAX Plus a Q Exactive Focus Orbitrap MS poskytuje rychlou, citlivou a selektivní metodu pro stanovení 17α-EE2 na úrovni jednotek pg/L. Metoda splňuje požadavky EU WFD, výrazně snižuje čas i náklady a nabízí perspektivu pro rutinní environmentální monitoring.

Reference

• Thrupp T.J.; Runnalls T.J.; Scholze M.; Kugathas S.; Kortenkamp A.; Sumpter J.P. The consequences of exposure to mixtures of chemicals: Something from ‘nothing’ and ‘a lot from little when fish are exposed to steroid hormones. Science of the Total Environment 2018;619–620:1482–1492.
• Runnalls T.J.; Margiotta-Casaluci L.; Kugathas S.; Sumpter J.P. Pharmaceuticals in the aquatic environment: steroids and anti-steroids as high priorities for research. Human and Ecological Risk Assessment 2010;16:1318–1338.
• Standing Committee of Analysts. The determination of steroid oestrogens in waters using chromatography and mass spectrometry. 2008.
• European Commission. EU Water Framework Directive. 2000.