Enhanced Quantification of Emerging UV Filter Contaminants in Drinking Water Using Optimized LC-MS/MS Technique

Význam tématu

Ultrafialové (UV) filtry z opalovacích přípravků a osobní péče jsou stále častěji detekovány v pitné vodě a představují potenciální environmentální a zdravotní rizika. Kvantifikace těchto sloučenin v nízkých ng/L (ppt) hladinách je klíčová pro monitoring, hodnocení expozice a regulaci. Přímá, extrakci prostá analytika s vysokou citlivostí a reprodukovatelností významně zjednodušuje rutinní analýzu a zvyšuje průchodnost laboratoří zabývajících se kvalitou vody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a optimalizovat LC–MS/MS metodu pro 20 cílových UV filtrů v různých matricích pitné vody tak, aby bylo dosaženo LLOQ na úrovni ppt bez použití offline extrakce. Studie současně ověřila robustnost metody napříč pěti typy vod (reagensní voda LC/MS, balená voda, filtrovaná voda, vodovodní voda, studniční voda) a demonstrovala linearitu, přesnost a opakovatelnost metody.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Shimadzu LCMS-8060RX triple quadrupole.
• Chromatografie: Shim-pack Velox biphenyl kolony (2.7 µm, 2.1 × 100 mm) se zpožďovací kolonkou Shim-pack Velox biphenyl (2.7 µm, 2.1 × 50 mm).
• Mobilní fáze a injekce: přímá injekce objemu 100 µL; průtok 0.3 mL/min; doba běhu 12 minut se gradientem 25→98% B.
• Hmotnostní spektrometrie: MRM režim; u benzophenonu-4 (BP-4) detekce v negative ion mode, u ostatních analyzovaných látek v positive ion mode.
• Respirační a tepelné podmínky: nebulizační plyn 4.0 L/min; vytápěcí/sušící plyn 10.0 L/min; interface 300 °C; desolvation line 250 °C; heat block 400 °C.
• Kalibrace: interní kalibrační křivky připravené v 60% methanolu s 0.1% kyselinou mravenčí; minimálně sedm kalibračních úrovní v rozsahu od sub-ppt do stovek ppb, opakovatelnost kalibrací n = 4.
• Testování matrice: vyhodnocení na uměle přidaných vzorcích (fortified, n = 5) a následná analýza nezasířených vzorků (n = 4).

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda umožňuje kvantifikaci 20 UV filtrů s velmi vysokou citlivostí — hranice kvantifikace (LLOQ) v sub-ppt rozsahu při přímé injekci 100 µL bez extrakce.
• Kalibrační křivky pro všechny analyty vykazovaly vynikající linearitu (R² > 0.99). Přesnost kalibrátorů byla v rozmezí 80–120% a relativní standardní odchylka (%RSD) byla pod 10%.
• Testy v pěti vodních matricích (LC/MS reagensní voda, balená, filtrovaná, vodovodní a studniční voda) prokázaly dobré zotavení: průměrné procento návratu 80–120% a %RSD < 10% (n = 5), což dokládá robustnost metody napříč rozdílnými matricemi.
• Chromatografické vlastnosti: retenční časy se pohybovaly přibližně od ~2.8 do 6.0 minut; biphenylová kolona poskytovala stabilní tvar píku a opakovatelné retenční časy během vývoje metody.
• Rozsah kalibrace jednotlivých látek byl široký — vizuálně od velmi nízkých hodnot (např. 0.0005 ng/mL pro nejcitlivější substanci) až po stovky ng/mL pro méně citlivé analyty; to umožňuje kvantifikaci od sub-ppt úrovní až po high-ppb koncentrace v jednom analytickém běhu.
• Příklad praktického výkonu byl demonstrován chromatogramem vzorku vodovodní vody zasířeného na 0.125 ng/mL, který ilustruje dobrou rozlišitelnost a poměr signálu k šumu.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda nabízí jednoduchý workflow bez nutnosti časově náročných offline extrakcí, což zkracuje dobu přípravy vzorků a zvyšuje propustnost laboratorních analýz.
• Vysoká citlivost umožňuje detekci a kvantifikaci UV filtrů na úrovních relevantních pro environmentální monitoring a posuzování expozice populace.
• Robustnost napříč různými matricemi pitné vody dělá metodu vhodnou pro kontrolu kvality vody, sledování výsledků úpraven vody i pro výzkumné účely v oblasti fate and transport těchto kontaminantů.
• Metoda je vhodná pro rutinní provoz v laboratořích s vybavením LC–MS/MS na bázi triple quadrupole, umožňuje vysokou míru automatizace a standardizace analýz.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu sledovaných subjektů o metabolity a další transformované produkty UV filtrů pro komplexnější posouzení expozice a toxikologie.
• Integrace s vyhledávacími (screeningovými) HRMS metodami pro neznámé a neočekávané kontaminanty, následované cílenou kvantifikací LC–MS/MS pro zrychlení monitoringu.
• Adaptace metody na automatizované online SPE–LC–MS/MS systémy pro ještě vyšší propustnost a konsistentní přípravu vzorků při sledování distribučních sítí pitné vody.
• Standardizace postupů a mezi-laboratorní validace pro podporu regulatorních limitů a dohledových programů na úrovni veřejného zdraví.

Závěr

Vyvinutá přímá LC–MS/MS metoda na platformě Shimadzu LCMS-8060RX dovoluje robustní, vysoce citlivé stanovení 20 UV filtrů v pitné vodě bez offline extrakce. Metoda kombinuje sub-ppt citlivost, široký kalibrační rozsah a dobrou přesnost a přesnost napříč běžnými vodními matricemi, což ji činí vhodnou pro rutinní monitoring i výzkumné aplikace zaměřené na sledování těchto rychle se rozšiřujících environmentálních kontaminantů.

Reference

1. Jaskulak et al., Current Environmental Health Reports, 2025, Vol. 12, No. 28.
2. Shanthi et al., Photochemical & Photobiological Sciences, 2020, Vol. 19, No. 1.

Poznámka

Autoři studie jsou zaměstnanci a finančně podporováni společností Shimadzu; prezentované aplikace jsou určeny pro výzkumné účely (RUO).