LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF, Iontová mobilita
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceWaters
Význam tématu
Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují významnou skupinu perzistentních organických kontaminantů s prokázanými negativními dopady na zdraví lidí i životní prostředí. Rozlišení lineárních a větvených izomerů PFAS je klíčové pro pochopení jejich environmentálního osudu, toxicity a efektivity čisticích procesů. Konvenční chromatografické metody často nedostačují pro separaci izomerů s totožnou molekulovou hmotností a podobnou retencí, což omezuje přesnou identifikaci a kvantifikaci těchto látek.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo ukázat, jak cyklická iontová mobilita (cIM) integrovaná do LC-MS dokáže zvýšit selektivitu a separační schopnost pro analýzu větvených PFAS izomerů. Konkrétně byly:
- měřeny kolizní průřezy (CCS) izomerů PFOA, PFOS a PFHxS pomocí TWIM,
- porovnány CCS hodnoty s hodnotami z driftové a zachycené IMS (<0,7 % odchylka),
- využity víceprůchodové analýzy k navýšení rozlišení z R~65 na R~145,
- provedena strukturální elucidace pomocí čistých izomerických fragmentačních spekt
Použitá metodika a instrumentace
Analytické rozdělení a detekce probíhalo v režimu ESI (negativní ionizace) spojeném s UHPLC a cyklickou iontovou mobilitou:
- Kapalinová chromatografie: ACQUITY Premier System s PFAS kitem, kolony Atlantis Premier BEH C18 AX a UPLC BEH C18 (1,8 µm, 2,1×50 mm / 100 mm), teplota kolony 35 °C, gradient MeOH–H2O s 2 mM acetátovým pufrem.
- Iontová mobilita – masová spektrometrie: SELECT SERIES Cyclic IMS; režimy HDMSE (R~65) a HDMS/MS (R~145), rozsah m/z 50–1 200, kolísavé kolizní energie, rychlost získávání 0,15–0,16 s/spekt.
- Software: MassLynx™ 4.2 pro akvizici a waters_connect™ 3.1 pro zpracování dat.
Hlavní výsledky a diskuse
Víceprůchodové IMS umožnilo rozlišení chromatograficky navážených izomerů P5MHpS a P6MHpS s nárůstem rozlišení z RsP-P~0,1 na RsP-P~0,8, čímž se osmkrát zvýšila špičková kapacita. Naměřené CCS hodnoty pro lineární i větvené izomery PFOS, PFOA a PFHxS vykázaly výbornou shodu (<0,7 % Δ CCS) s literárními hodnotami. Čisté izomerické fragmentační spektra usnadnila strukturální identifikaci a eliminovala interference izobarických analytů. Byla prokázána schopnost LC-cIM-MS generovat reprodukovatelné CCS otisky prstů i při nízkých intenzitách iontů.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda LC-cIM-MS přináší tři dimenze separace (retence, m/z, IMS) a poskytuje:
- rozšířenou kapacitu špiček pro nerezonantní i cílené screenování PFAS,
- spolehlivou diferenciaci izomerních a izobarických látek,
- možnost získat čistá izomerová fragmentační data pro strukturální potvrzení,
- identifikaci neznámých či vzácných PFAS v environmentálních a biomonitorovacích vzorcích.
Použitá instrumentace
- Waters SELECT SERIES Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometer
- ACQUITY Premier System s PFAS Kit
- Atlantis Premier BEH C18 AX a ACQUITY UPLC BEH C18 kolony
- MassLynx™ 4.2 a waters_connect™ 3.1
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření ne-targeted přístupů HRMS s IMS pro objevování nových PFAS, budování rozsáhlých CCS databází a integrace strojového učení pro rychlou identifikaci. Důležitá bude aplikace v monitoringu pitných vod, půd, potravin a expozomických studiích, stejně jako v optimalizaci procesů odstraňování PFAS z prostředí.
Závěr
LC-cIM-MS se ukazuje jako výkonný nástroj pro analýzu větvených PFAS izomerů. Vyšší rozlišení IMS a přesné CCS hodnoty zvyšují důvěryhodnost identifikace i při nízkých koncentracích a zlepšují environmentální a toxikologické hodnocení PFAS kontaminantů.
Reference
- McCullagh M. et al. Enhanced Identification Confidence and Specificity for PFAS Analysis Using Cyclic Ion Mobility MS Collision Cross Sections. Waters Application Note, 2024.
- Kirkwood-Donelson K.I. et al. Uncovering PFAS with nontargeted IMS–MS analyses. Sci. Adv. 2023;9:eadj7048.
- Pavlovic R. et al. HRMS Non-Targeted Detection of PFAS in Roe Deer. Molecules. 2024;29(3):617.
- Dodds J.N. et al. Rapid Characterization of PFAS by IMS-MS. Anal. Chem. 2020;92(6):4427–4435.
- Schulz K. et al. Distribution and effects of branched vs linear isomers of PFOA, PFOS. Sci Total Environ. 2020;733:139186.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.