LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF
ZaměřeníŽivotní prostředí, Klinická analýza, Potraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Význam tématu
Analýza per- a polyfluoroalkylových látek (PFAS) je v praxi klíčová vzhledem k jejich rozsáhlému používání od 40. let 20. století a stoupajícím environmentálním a zdravotním rizikům.
Tradiční cílené metody zahrnují LC-MS/MS se standardy, ale pro tisíce známých i dosud neznámých PFAS je nutný přístup nesměřovaný (non-targeted). Vysoce-rozlišovací hmotnostní spektrometrie (HRMS) nabízí možnost objevovat neznámé composity bez předchozí znalosti standardů.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie je vyvinout a ověřit datovou analýzu založenou na filtrování podle hmotnostního defektu (mass defect filtering, MDF) pro nesměřované vyhledávání PFAS v DDA datech získaných na přístroji LCMS-9030 a potvrdit ji na směsi 29 PFAS standardů.
Použitá metodika a instrumentace
Instrumentace:
- LC-MS: Shimadzu LCMS-9030 Q-TOF s ESI heated injekcí
- Kolona: Shim-pack Velox C18 (2,1×100 mm, 2,7 μm) s C18 delay kolonkou (2,1×50 mm)
- Mobilní fáze A: 5 mM acetát amonný ve vodě, B: acetonitril, gradient 20→80→20 % B v 12 min
- Průtok 0,4 mL/min, teplota kolony 40 °C, objem injekce 1 μL
- MS módy: full scan m/z 100–1000, DDA m/z 50–1000 s CE 35 V a spread ±15 V
Workflow MDF:
- Extrahovat seznam prekurzorů z DDA dat
- Vypočítat hmotnostní defekt každého prekurzoru
- Filtrovat složky s MD mezi -10 a -120 mDa jako kandidáty PFAS
- Predikce vzorce se speciálními nastaveními pro PFAS (C, F, H, O, N, S; případně P, Cl, Br; preferované DBE 0–1; 1 H nebo méně)
- Identifikace pomocí MS/MS knihovny (MSDIAL-PFAS, interní) a Assign-MOL vyhledávání v databázích ChemSpider, PubChem, EPA PFAS Master List
Hlavní výsledky a diskuse
Při testu na směsi 29 PFAS:
- Všechny standardy byly úspěšně zachyceny v MDF kroku (MD od -17,7 do -106,1 mDa)
- Pro každý prekurzor se získal jeden či několik vzorců; volba správného vzorce byla podpořena kritérii DBE a počtu H atomů
Přínosy a praktické využití metody
Workflow založený na MDF umožňuje rychlé a systematické prohledání HRMS dat na PFAS bez nutnosti autentických standardů pro každý analyzovaný izomer.
Metoda je vhodná pro environmentální monitoring, kontrolu pitné vody, analýzu biologických vzorků i průmyslovou QA/QC.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření a standardizace MS/MS knihoven PFAS pro lepší potvrzení struktur
- Integrace cílových i nesměřovaných přístupů s předpovědí fragmentů pomocí strojového učení
- Využití datově-intenzivních módu DIA (data independent acquisition) a automatizované anotace fragmentů
- Prekurzorové filtry podle hmotnostního defektu rozšířené o chemometrické hodnocení
Závěr
Vyvinutý MDF-workflow na LCMS-9030 pro nesměřované screening PFAS efektivně identifikoval všech 29 testovaných standardů a odhalil 42 nových složek. Kombinace MDF, restrikcí vzorců a vyhledávání v databázích umožňuje rychlé zúžení kandidátů, přičemž potvrzování zůstává limitováno dostupností MS/MS spekter.
Reference
- Wang Z. et al., A Never-Ending Story of PFASs?, Environ. Sci. Technol., 51(5), 2017, 2508–2518.
- Liu Y. et al., High-resolution mass spectrometry methods for non target discovery and characterization of PFASs in environmental and human samples, Trends Anal. Chem., 121, 2019, 115420.
- Bugsel B. et al., Nontarget screening strategies for PFAS prioritization and identification by high resolution mass spectrometry: A review, Trends Environ. Anal. Chem., 40, 2023, e00216.
- Charbonnet J. A. et al., Communicating Confidence of Per- and Polyfluoroalkyl Substance Identification via High-Resolution Mass Spectrometry, Environ. Sci. Technol. Lett., 9, 2022, 473–481.
- Lee J. X. et al., Development of Screening Analysis Method for PFAS in Surface Water on LC-Q-TOF, Shimadzu Application News AD-0200A, 2020.
- Zhan Z. et al., Untargeted Screening of PFAS by HRAM-DIA method on LCMS-9030, Shimadzu Application News 04-AD-0280-en, 2022.
- PFAS Master list (retired), CompTox Chemicals Dashboard, US EPA.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.