Determination of 41 Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Cosmetics

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou vysoce stabilní syntetické sloučeniny s pevnými C–F vazbami, které se hromadí v prostředí i v produktech spotřebního charakteru. V kosmetice se PFAS používají pro zlepšení voděodolnosti, odpudivosti olejů a aplikčního komfortu; zbytky z předběžných surovin mohou přetrvávat ve finálních výrobcích a představovat kožní, inhalční či orální expozici. Spolehlivá analýza PFAS v kosmetických matricích je proto kritická pro kontrolu kvality, regulaci a zdravotní rizika.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout rychlou, spolehlivou a kvantitativní metodu pro současné stanovení 41 PFAS v různých typech kosmetiky (sunscreen, lotion, foundation, lipstick, eyeshadow). Metoda kombinuje QuEChERS extrakci, passtrough čistění pomocí cartridge Captiva EMR PFAS Food II a detekci pomocí LC/MS/MS v triple-quad režimu. Studie hodnotí návratnost, linearitu kalibrace, instrumentální metody detekční limity a aplikuje metodu na 15 komerčních vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika vzorkování a přípravy:

1. Pro každý typ kosmetiky byly vybrány tři komerční produkty; vzorky tuhé v práškové formě byly jemně mechanicky rozemlety.
2. 1 g vzorku byl obohacen interními standardy a extrahován 10 mL acetonitrilu obsahujícího 1 % kyseliny octové (ACN/1 % AA) s následujícím protřepáním a 30min ultrazvukovou extrakcí.
3. Po doplnění vodou a přidání QuEChERS EN solí proběhlo odstředění; 2,5 mL supernatantu bylo upraveno na konečný poměr 90:10 (ACN:voda) a dále na 5 mL pro průchod přes EMR kartu.
4. Čištění: Captiva EMR PFAS Food II cartridge byla předmyta ACN:MeOH (1:1) s 1 % AA, vzorek byl naložen, eluát zachycen a cartridge vysušena pod vakuem. Konečný eluát byl filtrovaný (0,2 µm nylon) a připraven k LC/MS/MS.

Chromatografie a hmotová spektrometrie:

• LC: Agilent 1290 Infinity III (pumpa, autosampler, termostat) s úpravou pro PFAS (InfinityLab PFAS Analysis HPLC konverzní kit a PFC delay column) a analytickou kolonkou ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 2.1×100 mm, 1.8 µm.
• Mobilní fáze: A = 2 mM NH4OAc ve vodě; B = 2 mM NH4OAc v methanolu. Gradient 0–18 min, průtok 0.3 mL/min, teplota kolony 40 °C, injekční objem 0.5 µL.
• MS: Agilent 6495D triple quadrupole s Jet Stream ESI, negativní ionizační mód primárně; konstantní fragmentor 166 V, standardní iFunnel režim; přechody MRM převzaty z Agilent PFAS MRM databáze.

Spotřební materiál důležitý pro PFAS čistotu: QuEChERS EN kit (EN 15662), Captiva EMR PFAS Food II cartridge (6 mL, 750 mg), filtr s nylonem 0.2 µm a PFAS-testované lahvičky a tuby.

Hlavní výsledky a diskuse

Linearita a kalibrace:

• Sada osmiosmnivých kalibrací v rozmezí 0.05–10 ng/mL vykázala pro všech 41 analyzovaných PFAS hodnoty R² mezi 0.9940–0.9998, což dokládá vynikající lineární odezvu v daném rozsahu.

Návratnosti (recovery):

• Vzorky každého typu (3 produkty × 5 typů) byly fortifikovány na 20 ng/g (odpovídá 1 ng/mL v konečném eluátu). Celkem 97,6 % páre analyzátů v různých matricích mělo návratnosti v rozmezí 70–120 % (považováno za přijatelné). Pět vybočujících výsledků bylo pozorováno v matrici rtěnky (lipstick), pravděpodobně kvůli silným matricovým efektům nebo interferencím.

Detekční limity:

• Instrumentální metoda detekční limit (IMDL) byl vypočten z 7 replik blank extraktů s fortifikací 0.1–0.5 ng/mL. Průměrný IMDL byl 0.032 ng/mL v extraktu, což odpovídá ~0.64 ng/g v kosmetickém vzorku.

Reálné vzorky:

• Z 15 testovaných komerčních produktů byl identifikován PFAS v jednom eyeshadow produktu — stopové hladiny PFHeA, PFHpA, PFNA a PFOA kolem ~0.1 ng/g. Výsledky byly doplněny srovnáním s metodickým blankem a kvantifikačními iontovými poměry.

Diskuse:

• Metoda ukazuje robustní výkon pro široké spektrum PFAS v různých kosmetických matricích; kombinace QuEChERS + EMR PFAS passthrough nabízí účinné odstranění většiny matricových interferencí bez složitých vícekrokových čistících postupů.
• Některé matricové třídy (zejména rtěnky) mohou vyžadovat dodatečnou optimalizaci nebo korekční faktory kvůli specifickým interferencím ovlivňujícím návratnost a matriční efekt.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost a jednoduchost: použití passtrough EMR cartridge umožňuje zkrácení přípravy vzorků oproti tradičním SPE či víceetapovým dClean-up procedurám.
• Široký rozsah analyzovaných látek: současné stanovení 41 PFAS s nízkými detekčními limity vhodné pro rutinní kontrolu a monitorování výrobků.
• Kompatibilita s regulačními požadavky: metoda dosahuje detekčních limitů a přesností relevantních pro současné směrnice a doporučení týkající se stopových kontaminantů v kosmetice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření seznamu cílových látek: zařazení nově vznikajících PFAS sloučenin do metodiky a aktualizace MRM knihoven.
• Automatizace přípravy vzorků: integrace EMR cartridgí do robotizovaných workflow pro zvýšení průchodnosti analýz v rutinních laboratořích.
• Zpřesnění matričních korekcí: vývoj robustnějších interních standardů a postupů pro těžké matricové interference (např. tuhé rtěnky, mastné krémy).
• Rozšíření použití: aplikace postupů na jiné spotřební a potravinářské výrobky s podobnými čistícími požadavky.

Závěr

Byla validována rychlá a reprodukovatelná metoda pro stanovení 41 PFAS v kosmetických produktech založená na QuEChERS extrakci a Captiva EMR PFAS Food II passtrough čištění následovaném LC/MS/MS analýzou. Metoda vykazuje vynikající linearitu, nízké detekční limity (~0.64 ng/g v matici) a vysoké návratnosti ve většině matric, s výjimkou některých vzorků rtěnek. Přístup představuje efektivní nástroj pro rutinní screening a kvantifikaci PFAS v kosmetických výrobcích a nabízí potenciál pro další optimalizace a automatizaci.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity III LC System (G7120A pumpa, G7167B multisampler, G7116B multicolumn thermostat).
• Agilent 6495D Triple Quadrupole LC/MS (G6495D) s Agilent Jet Stream ESI.
• Agilent InfinityLab PFAS Analysis HPLC konverzní kit včetně PFC delay column (4.6 × 30 mm) a analytická kolona ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18, 2.1 × 100 mm, 1.8 µm.
• Spotřební materiál: Agilent Bond Elut QuEChERS EN kit, Captiva EMR PFAS Food II cartridges (6 mL, 750 mg), Captiva 0.2 µm nylon filter vials, PFAS-testované tuby a lahvičky.

Reference

1. Draft Guideline for Analysis of Prohibited Ingredients in Cosmetics, MFDS Korea, 2024.
2. United States Environmental Protection Agency. Our Current Understanding of the Human Health and Environmental Risks of PFAS. Last Updated November 26, 2024.
3. Zhao, L.; Parry, E.; Determination of 40 PFAS in Tilapia Tissue Following EPA 1633 Method Guidance. Agilent Technologies application note, publication number 5994-8232EN, 2025.
4. Zhao, L.; Determination of 43 PFS in Beer and Wine. Agilent Technologies application note, publication number 5994-8813EN, 2025.