Alkaline-hydrolysis Method for PFAS in Textiles and Textiles Products by Xevo™ TQ-S micro with ACQUITY™ UPLC™ H-Class Plus System

Význam tématu

Alkálická hydrolýza a následná LC-MS/MS analýza PFAS v textiliích řeší rostoucí potřebu spolehlivého stanovení jak volně extrahovatelných, tak vázaných (např. side‑chain fluorovaných polymerů) fluorovaných látek. Textilie přicházejí do přímého kontaktu s kůží a mohou být významným zdrojem expozice lidí i uvolňování do životního prostředí. Metodická optimalizace přípravy vzorku a ochrana analytické instrumentace jsou proto klíčové pro validní kvantifikaci PFAS v komplexních matricích a pro dlouhodobou spolehlivost laboratoří provádějících rozsáhlé testovací programy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo optimalizovat a ověřit postup alkalické hydrolýzy (podle EN 17681‑1:2025) pro extrakci PFAS v textiliích včetně side‑chain fluorovaných polymerů a implementovat chromatografická a hmotnostně spektrometrická opatření, která minimalizují kontaminaci a zatížení hmotnostního spektrometru. Studie hodnotila linearitu, obnovitelnost a praktickou použitelnost metody pro 30 cílových PFAS ve vzorcích textilií a povrchově upravených materiálech.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda:

• Alkalická hydrolýza vzorků podle EN 17681‑1:2025: použití methanolicko‑vody s NaOH pro štěpení prekurzorů (např. estery u FTOH derivátů), následná neutralizace, vysokorychlostní chlazená centrifugace a hluboké zmražení extraktu.
• Optimalizace zahrnovala kontrolu teploty, doby extrakce, úpravu pH na téměř neutrální a postupy vedoucí ke vzniku průhledného extraktu bez suspenzí a sedimentů, stabilního v autosampleru >24 h.
• Použití divert‑ventilu řízeného retenčním časem nejraněji elučujícího analytu k odklonu nechtěných matricových složek a ochraně vstupu MS.

Použitá instrumentace:

• ACQUITY UPLC H‑Class Plus System vybaven PFAS setem a SMFTN.
• Kolony: XBridge BEH C18 5 µm, 4.6 x 100 mm (analytická) a ACQUITY BEH C18 AX 2.1 x 100 mm (isolator/ochranná).
• Vlastnosti LC: teplota kolony 40 °C, teplota vzorku 20 °C, injekční objem 10 µL, průtok 0,3 mL/min; mobilní fáze A = 5 mM acetát amonný ve vodě, B = 5 mM acetát amonný v acetonitrilu; doba analýzy cca 18 min.
• MS: Xevo TQ‑S micro, ESI v negativním režimu, akvizice MRM; nastavení zdroje: capilární napětí 0,5 kV, desolvační teplota 300 °C, 900 L/h, cone gas 50 L/h, source temp. 100 °C. Data: MassLynx.
• Spotřební materiál: polypropylenové vialy a uzávěry vhodné pro PFAS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda detekovala všech 30 cílových PFAS včetně reprezentantů C4–C5, C6–C8 a C9–C14 kategorií s vynikající linearitou (R2 > 0,95) v rozsahu kalibrace 0,5–50 (uváděné jednotky v práci: ng/mL, ekvivalentně µg/L). Residua v kalibraci byla v rámci ±15 %.
• Obnovy analyzovaných látek ve spike‑recovery studii byly u většiny sloučenin v rozmezí 60–110 %, což indikuje uspokojivou přesnost a reprodukovatelnost pro většinu analyzovaných PFAS.
• Pro homologní skupiny FTS (4:2, 6:2, 8:2, 10:2) byly pozorovány zdánlivě zvýšené odpovědi (apparent recoveries >150 %). Autoři připisují tento jev analytickému artefaktu způsobenému buď ko‑extrahovanými matricovými složkami, vzájemnými vlivy analyz v multi‑mixu nebo ionizačními efekty ve zdroji.
• Optimalizovaný pracovní postup vedl k čistým extraktům bez viditelných pevných částic, snížil zatížení chromatografie a MS, zlepšil kvalitu baseline a omezil riziko ucpávání nebo depozice na vstupech přístroje.
• Metoda zvládla separaci všech analyzovaných látek během ~18 minut s dobrou účinností separace; izolátorová kolona a PFAS kit pomohly minimalizovat pozadí a kontaminaci.

Přínosy a praktické využití metody

• Rozšíření detekovaných složek o side‑chain fluorované polymery skrze alkalickou hydrolýzu umožňuje komplexnější monitorování PFAS v textilním průmyslu a dodavatelských řetězcích.
• Čisté extrakty a divert‑ventil chrání hmotnostní spektrometr před kontaminací, snižují servisní náklady a zvyšují dostupnost instrumentace pro rutinní provoz.
• Metoda nabízí vyvážený kompromis mezi citlivostí, přesností a časovou efektivitou, umožňující analýzy vysokomatricových vzorků v rámci interních a certifikačních programů kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Doporučené další kroky zahrnují širší validaci na více typů textilních matric a porovnání s alternativními postupy extrakce (např. enzymatická nebo termická degradace prekurzorů).
• Pro eliminaci artefaktů a přesnější kvantifikaci se doporučuje využití matrix‑matched kalibrací a izotopově značených interních standardů, případně optimalizace ESI parametrů nebo volba alternativních produktových iontů.
• Rozšíření souboru analyz včetně dalších polymerních PFAS a sledování transformačních produktů v reálných provozních podmínkách (praní, opotřebení) posílí relevanci výsledků pro hodnocení expozice a životního cyklu.

Závěr

Optimalizovaná alkalická hydrolýza dle EN 17681‑1:2025 společně s přizpůsobenou UPLC‑MS/MS konfigurací (ACQUITY UPLC H‑Class Plus + Xevo TQ‑S micro) umožňuje spolehlivé stanovení širokého spektra PFAS v textiliích, včetně složek uvolnitelných ze side‑chain fluorovaných polymerů. Metoda zajišťuje čisté extrakty, stabilitu v autosampleru >24 hodin, dobrou linearitu a přijatelné obnovy většiny analyz. U specifických skupin (FTS) byly zjištěny výrazné analytické artefakty, které vyžadují dodatečná opatření (matrix kalibrace, značené IS, optimalizace ionizace) pro kvantitativní jistotu.

Reference

1. EN 17681‑1:2025 Textiles and Textile products – Per and polyfluoroalkyl substances (PFAS) – Part 1: Analysis of an alkaline extract using liquid chromatography and tandem mass spectrometry.
2. OECD (2021) Reconciling Terminology of the Universe of Per‑ and Polyfluoroalkyl Substances: Recommendations and Practical Guidance.
3. Organisation for Economic Co‑operation and Development (2022) Synthesis Report on Understanding Side‑Chain Fluorinated Polymers and their Life Cycle, ENV/CBC/MONO(2022)35.
4. Per‑ and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Consumer Products: An Overview of the Occurrence, Migration, and Exposure Assessment. Molecules. 2025 Feb 21;30(5):994.