Quantitation of Extractable Per- and Polyfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Consumer Products on the Shimadzu Triple Quadrupole Mass Spectrometer LCMS-8060NX

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) patří mezi vysoce perzistentní chemikálie s výraznou odolností proti vodě, olejům a teplu. Jejich široké použití v potravinářském obalovém materiálu, textiliích a plastových výrobcích vyvolalo obavy z kumulace a potenciálního dopadu na zdraví a životní prostředí. Vzniká proto potřeba spolehlivých a standardizovaných analytických metod, které umožní detekci a kvantifikaci PFAS v spotřebním zboží v souladu s novými regulačními požadavky.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje nově vyvinutý, efektivní a ekonomický pracovní postup kvantifikace 46 PFAS a 25 izotopově značených náhradních sloučenin v pevných matricích spotřebního zboží (písek, plastová folie, HDPE). Cílem je překročit či splnit navrhované limity stanovené metodou ASTM D8421-22 (100–4000 ng/kg) a zároveň eliminovat časově náročné kroky jako SPE extrakci.

Použitá instrumentace

• UHPLC Shimadzu Nexera (LC-40D X3 pumpy, SIL-40C X3 autosampler, CTO-40C kol­onová trouba)
• Kolony: Shimadzu Nexcol PFAS Delay (3,0×50 mm, 5 µm), Shim-pack Scepter C18-120 (2,1×100 mm, 3 µm)
• MS: Shimadzu LCMS-8060NX s IonFocus ESI-(-) zdrojem a trojčet­ným kvadrupólem
• Software: LabSolutions LCMS a Insight verze 4.0

Použitá metodika

Vzorek 0,5 g spotřebního materiálu se smíchá se směsí metanol:voda 50:50, přidají se izotopově značené surrogáty a upraví se pH na ~9–10 NH₄OH. Po extrakci na rotátoru a filtraci 0,2 µm se pH vrátí na ~3–4 acetikou a po odstředění se vzorek vstřikuje metodou co-injekce (20 µl vzorek + 25 µl 0,1 % acetiky) pro zlepšení tvaru raných píků. Kvantifikace probíhá na 7–9-bodové vnější kalibrační křivce (5–200 ng/L pro většinu PFAS), upravené na jednotky ng/kg podle hmotnosti a objemu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Minimální hlásitelné limity 100 ng/kg pro většinu PFAS, dosahující až 20 000 ng/kg pro krátké řetězce.
• Koeficient variace (RSD) kalibračních křivek < 20 % splňuje požadavky ASTM.
• Surrogátní recoverie v Ottawa písku, plastu a nepřilnavé foli nejlepší 85–130 %, RSD < 15 % (n=3).
• Co-injekce významně zlepšila tvar raných píků PFBA, PFPeA a PFPrA, což zvyšuje přesnost kvantifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace solid-phase extrakce zkracuje dobu a snižuje náklady přípravy vzorků.
• Vysoká citlivost a robustnost systému umožňuje spolehlivé měření PFAS v různých maticích.
• Metoda je připravena k širšímu využití v laboratořích QA/QC a výzkumných centrech v souladu s ASTM standardy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další typy spotřebních materiálů (papír, textilie, nátěry).
• Integrace do standardizovaných protokolů regulatorních úřadů.
• Další zlepšení citlivosti a rychlosti analýzy s cílem detekce stopových PFAS u sub-10 ng/kg.
• Vývoj multiplexních metod kombinujících PFAS screening s dalšími skupinami perzistentních organických polutantů.

Závěr

Popisovaná metoda na platformě Shimadzu LCMS-8060NX s využitím co-injekce a PFAS delay kolony nabízí rychlou, citlivou a ekonomickou analýzu širokého spektra PFAS ve spotřebním materiálu. Vysoké recoverie, nízké RSD a minimalizace backgroundu PFAS zajišťují spolehlivá data pro podporu regulačních a výzkumných potřeb.

Reference

1. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological Profile for Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS).
2. UL. More US States Ban PFAS-Containing Products, UL News.
3. ASTM D8421-22 Standard Test Method for Determination of PFAS in Aqueous Matrices by Co-solvation followed by LCMS-8060NX Analysis.
4. ASTM D7968-17a Standard Practice for LC-MS Analysis of PFAS.