SETAC: FluoroMatch Flow and Visualizer are New Tools for Streamlined PFAS Annotation and Visualization

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují škálu antropogenních chemických sloučenin, které jsou stálé v prostředí a akumulují se v organismech. Efektivní identifikace PFAS v komplexních matricích, jako je voda, půda či biologické vzorky, je zásadní pro sledování expozice a ochranu zdraví. Díky vysokému rozlišení hmotnostní spektrometrie a chytrým algoritmům je nyní možné provádět podezřelé i cílené screeningy s vysokou citlivostí a selektivitou.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři představují dvě open-source nástroje: FluoroMatch Flow pro automatizaci zpracování dat LC-HRMS/MS a FluoroMatch Visualizer pro interaktivní vizualizaci výsledků. Cílem je zjednodušit a zrychlit analýzu PFAS, poskytnout jednotné skórování důvěryhodnosti anotací a umožnit přidávání vlastních algoritmů pro zpracování dat.

Použitá metodika a instrumentace

Nástroj FluoroMatch Flow provádí:

• konverzi vendor formátů na otevřené formáty pomocí msConvert,
• detekci chromatografických píků (MZmine 3.0 nebo vlastní workflow),
• filtrování signálů pomocí blank feature filtering,
• anotaci PFAS na základě přesné hmotnosti prekurzorů a fragmentů z knihovny 7000 vzorů.

Visualizace v Power BI umožňuje komplexní zobrazení: mass defect plot, chromatografické zpoždění, spektra MS/MS, tabulky fragmentů a interaktivní filtrování.

Instrumentace zahrnuje:

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II,
• Q-TOF MS Agilent 6545,
• Data dependent (Auto MS/MS) i data independent (All ions) módy,
• Iterativní vylučovací seznam pro postupné doplňování MS/MS dat.

Hlavní výsledky a diskuse

FluoroMatch pokrývá přibližně 71 % PFAS obsahujících CF2 fragmenty a odhaduje 56 % pokrytí snižší přesností kvůli falešným negativům. Díky iterativnímu získávání MS/MS se počet identifikací s vysokou důvěrou zdvojnásobí a počet identifikací podpořených fragmenty se zčtyřnásobí. Vizualizace umožňuje snadné sledování homologních řad a odhalování odlehlých členů série.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace procesů zrychluje datové toky v laboratořích pro QA/QC, environmentální monitoring i farmaceutický výzkum. Jednotné skórování dle Schymanskiho schématu poskytuje transparentní úroveň spolehlivosti anotací a usnadňuje srovnání výsledků napříč pracovišti.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj in-silico knihoven s novými PFAS, integrace strojového učení pro predikci fragmentace a propojení s biochemickými databázemi otevřou cestu k úplnému mapování PFAS v široké škále vzorků. Vylepšení vizualizačních modulů a možnost cloudové spolupráce podpoří rozsáhlé mezi-laboratorní studie.

Závěr

FluoroMatch Flow a Visualizer představují výkonnou, volně dostupnou platformu pro komplexní screening PFAS pomocí LC-HRMS/MS. Kombinace bohaté in-silico fragmentační knihovny a interaktivního rozhraní nabízí robustní nástroj pro odborníky v analytické chemii.

Reference

1. Koelmel J.P. et al., Analytical Chemistry 2020, 92, 11186–11194.
2. Schymanski E.L. et al., Environmental Science & Technology 2014, 48, 2097–2098.
3. McDonough C.A. et al., Environmental Science & Technology 2020, 54, 5700–5709.
4. Koelmel J.P. et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry 2022, 414, 1201–1215.
5. Coggan T.L. et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry 2019, 411, 3507–3520.