Extending PFAS Analytical Workflows with APGC-MS/MS Analysis: A Method for 35 GC-Amenable PFAS Compounds

Shrnutí: Rozšíření PFAS analytických workflow pomocí APGC-MS/MS — metoda pro 35 GC-amenabilních PFAS

Význam tématu

Analýza PFAS (per- a polyfluoralkylových látek) se v praxi většinou provádí pomocí LC-MS/MS. Nicméně řada prekurzorových a těkavých či polosvolných PFAS (např. fluorotelomerické alkoholy, akryláty, methakryláty, acetáty, dále sulfonamidy a sulfonamidoethanoly) se chová lépe při separaci plynovou chromatografií. Jejich detekce je důležitá, protože mohou být zdrojem environmentální konverze na perfluoralkylkarboxyláty nebo sulfonáty, a mohou tak ovlivňovat celkovou PFAS zátěž a riziko pro zdraví. Metoda APGC-MS/MS nabízí doplnění existujících workflow bez zásadní změny přípravy vzorků, což usnadňuje komplexní charakterizaci vzorků v laboratořích zaměřených na PFAS monitoring a kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem byla příprava a optimalizace APGC-MS/MS metody pro simultánní analýzu 35 GC-amenabilních PFAS sloučenin tak, aby byla kompatibilní s extrakty připravenými pro LC-MS/MS (bez nutnosti výměny rozpouštědla). Studie popisuje vývoj chromatografických a ionizačních podmínek, volbu kolony a inlet lineru, optimalizaci zdroje pro různé skupiny sloučenin a hodnocení citlivosti (LLOQ), linearity a robustnosti metody.

Použitá metodika a instrumentace

• Analytická technika: APGC (atmospheric pressure gas chromatography) spojená s tandemovou kvadrupólovou hmotnostní spektrometrií (MS/MS) v pozitivním režimu (protonace pomocí vodní pary).
• GC systém: Agilent 8890; autosampler 7693A ALS.
• Kolona: Rtx-200, 30 m × 0,25 mm ID, 0,50 µm film — tlustší film a delší délka vedly ke zlepšení tvaru píků při injekci extraktů obsahujících vodu a kyseliny.
• Inlet liner: Siltek deactivated straight with wool (kritická volba kvůli reaktivitě sulfonamidů; zajistila stabilní měření přes >150 injekcí).
• Podmínky injekce: Pulsed split (40 psi do 0,6 min), split 10:1, objem 1 µL, teplota inletu 240 °C. Make‑up plyn N2 300 mL/min, transfer line 310 °C.
• MS: Waters Xevo TQ Absolute; APGC ionizace (proton transfer). Základní zdrojové podmínky: teplota 150 °C, corona current 1.0 µA, cone gas 250 L/hr, auxiliary gas 150 L/hr. Pro x:1 FTOH sloučeniny byly optimalizovány alternativní podmínky (corona 3.0 µA, cone gas 650 L/hr, auxiliary 250 L/hr), které zvýšily signál až 10×.
• Kalibrace a interní standardy: kalibrační řady 0,01–50 ng/mL (u sulfonamidů 0,10–500 ng/mL); izotopově značené interní standardy použity pro korekci, kde bylo vhodné.
• Software: waters_connect for Quantitation.

Hlavní výsledky a diskuse

• APGC jako měkká ionizace zachovává molekulární ion [M+H]+, což umožňuje selektivnější a citlivější MRM přechody v porovnání s klasickým EI, kde dochází k rozsáhlé fragmentaci. To zlepšuje identifikaci v komplexních matricích.
• Volba inlet lineru byla klíčová pro stabilitu sulfonamidových analýz — siltek deaktivovaný liner zabránil rychlé degradaci pozorované u jiných linerů.
• Injekce extraktů připravených podle EPA 1633 (přibližně 94 % methanol, 4 % voda, 1 % NH4OH, 0,6 % acetic acid) je možná bez výměny rozpouštědla. K dosažení ostrých, gaussovských píků bylo nezbytné použití split 10:1 a tlustší film kolony (0,50 µm).
• Pro většinu analyzovaných sloučenin jsou doporučeny standardní zdrojové podmínky; výjimku tvoří x:1 FTOH, které vyžadují alternativní nastavení pro maximální citlivost.
• Linearity kalibrací byla vynikající (R2 > 0,993 pro všechny sloučeniny). LLOQ se pohybovaly od 0,005 do 5,0 ng/mL, přičemž většina sloučenin měla LLOQ < 0,10 ng/mL.
• Srovnání s LC-MS/MS pro pět společných sloučenin: APGC poskytlo 20–200× lepší citlivost (fg on column) pro N‑MeFOSA, N‑EtFOSA, N‑MeFOSE a N‑EtFOSE; pro FOSA byla citlivost LC‑MS/MS lepší (APGC ~5× slabší).

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda umožňuje laboratorím rozšířit pokrytí PFAS analyzovaných látek bez zásadních změn v přípravě vzorků a bez potřeby solvent exchange, čímž se šetří čas a snižuje riziko ztráty těkavých komponent.
• Výborná citlivost a selektivita APGC-MS/MS pomáhají odhalit stopové koncentrace volatilních a polosvolných PFAS, které by LC-MS/MS mohly opomenout nebo detekovat se slabší jistotou.
• Metoda je vhodná pro monitorování prostředí, testování potravinářského obalového materiálu a průmyslové kontroly, kde jsou tyto prekurzory relevantní.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Aplikace na reálné environmentální a potravinářské vzorky (označeno jako plánované ve studiích doplňujících tento application note).
• Rozšíření seznamu analyzovaných PFAS, zavedení dalších izotopově značených interních standardů a automatizace kvantifikace pro rutinní provoz.
• Integrace dat z APGC-MS/MS a LC-MS/MS pro komplexní hmotnostní bilanci PFAS ve vzorcích a lepší pochopení transformačních drah prekurzorů v prostředí.
• Využití vysokorozlišovací MS jako doplněk pro neznámé nebo neočekávané PFAS a podpora regulativních metod a limitů expozice.

Závěr

APGC-MS/MS metoda pro 35 GC-amenabilních PFAS byla optimalizována tak, aby byla kompatibilní s extrakty připravenými pro LC-MS/MS a nabídla vysokou citlivost, selektivitu a robustnost. Klíčovými faktory úspěchu byly volba siltek deaktivovaného inlet lineru, použití delší kolony s tlustším filmem a optimalizace zdrojových podmínek (včetně alternativního nastavení pro x:1 FTOH). Metoda představuje praktické doplnění existujících workflow a umožňuje komplexnější hodnocení PFAS zátěže ve vzorcích bez zvýšené přípravy vzorků.

Reference

1. Rosenmai AK et al. Fluorinated alkyl substances and technical mixtures used in food paper-packaging exhibit endocrine-related activity in vitro. Andrology. 2016;4(4):662–672.
2. Ladics GS et al. 90‑Day Oral Gavage Toxicity Study of 8‑2 Fluorotelomer Alcohol in Rats. Drug and Chemical Toxicology. 2008;31(2):189–216.
3. Serex T et al. Toxicological evaluation of 6:2 fluorotelomer alcohol. Toxicology. 2014;319:1–9.
4. Wang X et al. 8:2 Fluorotelomer alcohol causes immunotoxicity and liver injury in adult male C57BL/6 mice. Environmental Toxicology. 201?;34(2):141–149.
5. US EPA. EPA 1633A: Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC‑MS/MS. December 2024.
6. Organtini K, Rosnack K, Hancock P. Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Accordance with EPA 1633 Part 1: Establishing and Assessing the Method. Waters Application Note. 2023.