Streamlined PFAS Annotation and Visualization with FluoroMatch Flow and Visualizer

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují v potravinářském průmyslu i v environmentální ochraně zásadní analytickou výzvu. Jejich široké použití v obalech a jiné potravinářské technologii vede k migraci do potravin, avšak velká část organofluorovaných sloučenin zůstává neidentifikována. Efektivní screening a důvěryhodná identifikace PFAS ve složitých matricích je klíčová pro posouzení expozice a rizika.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předkládané práce bylo vyvinout a předvést otevřenou softwarovou sadu FluoroMatch Flow pro automatizovanou anotaci PFAS ze surových dat z vysokorozlišené hmotnostní spektrometrie a nástroj FluoroMatch Visualizer pro interaktivní vizualizaci výsledků. Oba nástroje mají usnadnit detekci, klasifikaci a hodnocení důvěryhodnosti PFAS v potravinářských kontaktních materiálech.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 23 různých potravinářských obalů (deli papír, mikrotenové sáčky, pečicí podložky apod.) byly extrahovány v EPA 1633 diluentu za pomoci vícenásobného víření, sonikace a macerace. K analýze se odebíraly alikvoty s interními standardy pro kvantifikaci.

Instrumentace:

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II
• Q-TOF spektrometrie Agilent 6545 LC/Q-TOF v negativním režimu electrospray ionizace

Datová analýza:

• FluoroMatch Flow využívá msConvert pro převod dat, MZmine 2.26 pro výběr chromatografických stop a blank feature filtering
• Anotace na základě přesné hmotnosti prekurzorů a fragmentů, retence a in-silico fragmentačních knihoven
• Hodnocení důvěryhodnosti podle Schymanského škály
• FluoroMatch Visualizer postavený na Power BI Desktop pro interaktivní grafy (m/z vs. retenční čas, normalizovaný defekt hmotnosti, MS/MS spektra)

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo vytvořeno in-silico fragmentační knihovny více než 7000 PFAS rozdělených do 72 podtříd. V testovaných reálných vzorcích FluoroMatch pokryl přibližně 71 % PFAS s pozorovanými fragmenty a 56 % PFAS detekovaných podle normalizovaného defektu hmotnosti CF2, zbytek tvořily pravděpodobné falešné negativity. Vizualizér umožnil snadnou identifikaci homogenních řad a odchylek pomocí interaktivního filtrování podle skóre a charakteristických fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný workflow zkracuje čas potřebný k nontargetovanému a suspect screening kompozitních vzorků. Otevřená licence umožňuje institucionální nasazení a úpravy. Laboratoře zaměřené na kvalitu potravin, environmentální monitoring i výzkum získávají nástroj pro komplexní hodnocení PFAS.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření in-silico fragmentačních knihoven experimentálním mapováním dalších PFAS
• Integrace nových podtříd vznikajících náhradních chemikálií
• Zvýšení pokrytí a snížení falešných negativ prostřednictvím pokročilejších MS metod
• Budování komunitních databází a sdílených šablon v Visualizeru

Závěr

Suite FluoroMatch představuje první otevřené řešení pro automatizovanou anotaci a vizualizaci PFAS v chromatograficko-hromadných datech. Kombinace nástrojů Flow a Visualizer výrazně zjednodušuje interpretaci složitých nontargetovaných dat a podporuje kvalitativní i kvantitativní screening PFAS v potravinářských materiálech.

Použitá instrumentace

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II
• Agilent 6545 quadrupol-time-of-flight (Q-TOF) spektrometr
• Software: msConvert, MZmine 2.26, FluoroMatch Flow, FluoroMatch Visualizer (Power BI Desktop)

Reference

• U.S. Environmental Protection Agency. Comptox Chemicals Dashboard: Master List of PFAS Substances (Version2). 2021.
• Koelmel J.P. et al. Toward Comprehensive Per- and Polyfluoroalkyl Substances Annotation Using FluoroMatch Software and Intelligent High-Resolution Tandem Mass Spectrometry Acquisition. Analytical Chemistry, 2020, 92(16):11186-11194.
• Koelmel J.P. et al. Interactive Software for Visualization of Non-Targeted Mass Spectrometry Data – FluoroMatch Visualizer. ChemRxiv, 2022.
• Coggan T.L. et al. Single analytical method for the determination of 50 legacy and emerging per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in aqueous matrices. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2019, 411:3507-3520.