Highly Sensitive Quantitation of Microcystins and Nodularin in Water using the Triple Quad LCMS-8060NX in Accordance with EPA Method 544

Význam tématu

Vzhledem k rostoucímu výskytu toxických cyanobakteriálních květů ve sladkých i brakických vodách je rychlé a spolehlivé stanovení hepatotoxinů, jako jsou microcystiny a nodularin, klíčové pro ochranu pitné vody a ekosystémů. Odborná měření v souladu s regulatorními limity (např. WHO a EPA) umožňují prevenci zdravotních rizik pro lidi i hospodářská zvířata.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo vyvinout a demonstrovat vysoce citlivou a reproducibilní LC–MS/MS metodu na přístroji Shimadzu LCMS-8060NX pro kvantifikaci šesti variant microcystinů (MC-LR, MC-RR, MC-LA, MC-LF, MC-LY, MC-YR) a nodularinu podle EPA metody 544. Studie usiluje o přímou injekční analýzu bez nutnosti SPE předkoncentrace a o zkrácení doby analýzy při zachování chromatografického rozlišení.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Shimadzu LCMS-8060NX trojitý kvadrupól s elektrosprejovou ionizací v pozitivním režimu, MRM monitoring.
• Chromatografie: Shim-pack Velox SP-C18 kolona (2,1×100 mm, 2,7 μm), teplota 40 °C, tok 0,3 mL/min, objem injekce 10 μL.
• Mobilní fáze: A – 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě, B – 0,1 % kyselina mravenčí v acetonitrilu; gradient 8 minut (85–10 % A→B).
• Standardy: pracovní roztoky 0,5–500 μg/L spiked s interním standardem MC-LR-C2D5 (25 μg/L).
• Softwarové zpracování: LabSolutions Insight LCMS pro akvizici a rychlou analýzu dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Chromatografické rozlišení všech sedmi toxinů a interního standardu v 8 minutách s baseline separací.
• Limit stanovitelnosti (LOQ): 0,5 μg/L pro většinu analytů, 1,0 μg/L pro MC-LF, při S/N ≥10 a přesnosti 70–130 %.
• Lineární kalibrace v širokém rozsahu (0,5–500 μg/L) s R2 >0,99 a vážením 1/C nebo 1/C2.
• Opakovatelnost: %RSD <10 % pro obnovu i kalibraci, přesnost v intervalu 80–120 % ve spiked vzorcích (8, 25, 80 μg/L).
• Metoda překonává citlivost EPA 544 (10× nižší LOQ) bez SPE předkoncentrace, při možnosti detekce v ng/L úrovni po 500× koncetraci SPE.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlý screening a kvantifikaci cyanotoxinů v pitné a povrchové vodě bez časově náročné předúpravy, s výrazně nižšími detekčními limity a kratším časem analýzy. Uplatnění nalezne v rutinním monitoringu kvality vody, v regulačních laboratořích i při krizovém sledování algálních květů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvyšování propustnosti práce (high-throughput) a automatizace.
• Integrace s on-site sampling systémy a real-time monitoringem toxických látek.
• Rozšíření metodiky na další skupiny cyanotoxinů a komplexní metabolomické studie vodních ekosystémů.
• Využití dat pro prediktivní modelování výskytu algálních květů a zdravotních rizik.

Závěr

Vyvinutá LC–MS/MS metoda na Shimadzu LCMS-8060NX pro analýzu microcystinů a nodularinu v souladu s EPA 544 prokázala vysokou citlivost, široký kalibrační rozsah, výbornou opakovatelnost a zkrácení doby analýzy na 8 minut. Přímá injekční analýza bez SPE předkoncentrace přináší praktickou efektivitu a splňuje požadavky na monitorování kvality vody.

Reference

1. EPA. Cyanobacteria and Cyanotoxins: Information for Drinking Water Systems. 2014.
2. WHO. Cyanobacterial toxins: Microcystins – Background document for development of WHO Guidelines. 2023.
3. EPA. Drinking Water Health Advisories for Cyanotoxins.
4. EPA. Method 544: Determination of Microcystins and Nodularin in Drinking Water by SPE and LC–MS/MS.