Extracting and Analyzing PFAS from Human Serum

Význam tématu

Perzistentní per- a polyfluoralkylové látky (PFAS) se vyznačují silnými vazbami uhlík–fluor, díky nimž jsou odolné vůči degradaci a mají tendenci se kumulovat v lidském těle. Sledování PFAS v lidském séru poskytuje klíčové informace o expozici, cestách příjmu a potenciálních zdravotních rizicích, jako jsou poruchy imunitního, reprodukčního a vývojového systému.

Cíle a přehled studie

Studie měla za cíl vyvinout a validovat metodiku pro kvantitativní extrakci a analýzu 30 PFAS různých chemických skupin (karboxyláty, sulfonáty, sulfonamidy apod.) z lidského séra. Klíčové body protocolu zahrnovaly použití Oasis WAX µElution 96-jamkových desek pro SPE a analytický systém Xevo TQ-S micro v kombinaci s ACQUITY UPLC I-Class PLUS vybaveným PFAS soupravou.

Použitá metodika a instrumentace

• Solid Phase Extraction: Oasis WAX µElution 96-well desky (2 mg sorbentu/jamka)
• Příprava vzorku: precipitace proteinů acetonitrilem (poměr sérum : acetonitril 1 : 3), následné ředění a aplikace na SPE
• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class PLUS s PFAS kit, kolona HSS T3 (2,1 × 100 mm, 1,8 µm), kolona při 35 °C, objem injekce 5 µl
• Mobilní fáze: A – voda : metanol (95 : 5) + 2 mmol/l amonný acetát, B – metanol + 2 mmol/l amonný acetát, gradientním režimem
• MS/MS: Xevo TQ-S micro, ESI-, kapilární napětí 0,5 kV, teplota desolvace 300 °C, optimalizované průtoky a energii kolize

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace sample pretreatment: proteinová precipitace 1 : 3 minimalizovala ztráty PFAS při aplikaci na SPE
• Kolona HSS T3 eliminovala interferující steroidní sulfáty, které na BEH C18 kolidovaly s PFHxS
• Kalibrace v rozsahu 0,05–20 ng/ml prokázala lineární závislost (R2 ≥ 0,996), residualy ≤ 15 % při LOQ a ≤ 10 % v ostatních bodech
• Obnovení analyzovaných látek z lidského séra v rozmezí 85–120 % (FBSA ~20 %), RSD jednotlivých lotů < 15 %
• Verifikace pomocí NIST SRM 1957: výsledky v rámci ± 10 % vůči certifikovaným hodnotám, RSD < 4 %

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoce přesná a reprodukovatelná analýza PFAS pro biomonitoring
• Redukce instrumentálního zatížení díky účinnému odstranění matrice
• Vysokopropustný formát umožňuje analýzu až 96 vzorků současně
• Užitečná pro epidemiologické studie, expozici pracovníků a identifikaci tzv. „PFAS fingerprint”

Budoucí trendy a možnosti využití

Trendem je rozšíření spektra analyzovaných PFAS, automatizace 96-jamkových postupů, integrace ultravysoce rozlišovací MS a využití pokročilých datových přístupů (machine learning) pro interpretaci izomerních profilů a sledování zdrojů expozice.

Závěr

Navržená metoda SPE s Oasis WAX µElution deskami ve spojení s UPLC-MS/MS prokázala robustnost, přesnost a spolehlivost při analýze 30 PFAS v lidském séru. Validace pomocí NIST SRM 1957 potvrzuje vhodnost postupu pro rutinní monitorování expozice v různých typech laboratoří.

Reference

1. Post GB, Cohn PD, Cooper KR. Perfluorooctanoic Acid (PFOA), An Emerging Drinking Water Contaminant: A Critical Review of Recent Literature. Environmental Research. 2012;116:93–117.
2. Zeng Z, Song B, Xiao R, et al. Assessing the Human Health Risks of Perfluorooctane Sulfonate by In Vivo and In Vitro Studies. Environment International. 2019;126:598–610.
3. United States Environmental Protection Agency. Health Effects Support Document for Perfluorooctane Sulfonate (PFOS). EPA 822-R-16-002. 2016.
4. United States Environmental Protection Agency. Health Effects Support Document for Perfluorooctanoic Acid (PFOA). EPA 822-R-16-003. 2016.
5. Sunderland EM, Hu XC, Dassuncao C, Tokranov AK, Wagner CC, Allen JG. A Review of the Pathways of Human Exposure to Poly- and Perfluoroalkyl Substances (PFAS) and Present Understanding of Health Effects. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology. 2019;29(2):131–147.
6. Huber S, Brox J. An Automated High-Throughput SPE Micro-Elution Method for Perfluoroalkyl Substances in Human Serum. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2015;407(13):3751–3761.
7. Chan E, Sandhu M, Benskin JP, et al. Endogenous High-Performance Liquid Chromatography/Tandem Mass Spectrometry Interferences and the Case of Perfluorohexane Sulfonate (PFHxS) in Human Serum: Are We Overestimating Exposure? Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2009;23(10):1405–1410.