An Alternative Ionization Technique for Perfluorinated Alkyl Substance (PFAS) Analysis: Evaluating UniSpray for Water and Soil Samples

Význam tématu

Perfluorované alkylové látky (PFAS) patří mezi perzistentní organické polutanty s vysokou biologickou stabilitou a širokým výskytem ve vodním a půdním prostředí. Díky své hydrofobní a lipofobní povaze se PFAS uplatňují v různých spotřebních a průmyslových výrobcích, což vede k jejich uvolňování do životního prostředí a vzniku toxikologických a ekologických rizik. Regulace a standardy vyžadují detekční limity v řádu ng/L (ppt), což klade nároky na citlivé a spolehlivé analytické metody. Objevují se tak nové ionizační techniky, jako je UniSpray, které mohou zlepšit kvalitu detekce a snížit nároky na přípravu vzorku.

Cíle a přehled studie / článku

Tato aplikace hodnotí alternativní ionizační techniku UniSpray při analýze PFAS v různých typech vzorků (povrchová voda, podzemní voda, odpadní voda a různé typy půdy). Cílem je srovnat citlivost, odezvu, poměr signál/šum a robustnost UniSpray se standardní negativní elektrosprejovou ionizací (ESI-). Práce zdůrazňuje možnost snížení meze detekce a kvantifikace při stejných nebo méně náročných postupech přípravy vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro minimalizaci kontaminace PFAS byly během analýzy použity speciální komponenty PEEK a izolátorová kolona z PFAS Analysis Kit pro UPLC. Vzorky vody upravené dle ASTM D7979 a půdy dle ASTM D7968 prošly filtrací, úpravou pH a doplněním kyseliny octové. Analýza probíhala na systému Waters ACQUITY UPLC H-Class PLUS s kolonkou BEH C18 a hmotnostním spektrometrem Xevo TQ-S micro. Jako ionizační zdroj byl použit UniSpray™ a pro porovnání ESI-. Datová akvizice a kvantifikace byla řízena softwarem MassLynx™, parametrizace MRM optimalizována nástrojem QuanOptimize.

Hlavní výsledky a diskuse

Většina hodnocených PFAS vykázala při použití UniSpray zvýšenou odezvu a peak area proti ESI, často s dvojnásobným až čtyřnásobným zlepšením poměru signál/šum. Například pro GenX bylo možné snížit odhadovanou mez detekce z ≈20 ng/L na ≈5 ng/L. Vzájemné porovnání vypočtených koncentrací v matricích (povrchová/odpadní voda, různé typy půdy) ukázalo shodu s průměrnou relativní odchylkou kolem 6 %, tj. bez systematického biasu. Robustnost techniky potvrzuje procentuální RSD do 15 % (většina hodnot < 5 % pro UniSpray), což je srovnatelné nebo lepší než u ESI.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení meze detekce a kvantifikace PFAS při zachování či zkrácení přípravných postupů.
• Vyšší signál/šum a větší peak area usnadňuje automatizovanou integraci a přesnější kvantifikaci nízkých koncentrací.
• Možnost multimode ionizace jednoho injektu pro polaritu i nepolární látky zlepšuje univerzálnost analýzy.
• Integrace UniSpray do rutinních protokolů PFAS analýzy v laboratořích životního prostředí a QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

UniSpray otevírá cestu k rozšíření citlivých analýz dalších perzistentních organických polutantů či surovin s nízkou ionizační účinností při ESI. Další vývoj by mohl zahrnovat optimalizaci spojení s automatizovanou přípravou vzorku a rozšíření aplikací na biologické matice. Rovněž je perspektivní zkoumat synergii s dalšími zdroji atmosférické ionizace nebo s vysokorychlostními chromatografickými technikami.

Závěr

UniSpray prokázal zvýšenou citlivost a spolehlivost při analýze PFAS ve vodních a půdních vzorcích bez negativního dopadu na kvantitativní přesnost a robustnost. Díky výraznému zlepšení signál/šum a možnosti snížit limity detekce představuje UniSpray perspektivní alternativu k ESI pro rutinní vysokopřesné LC-MS/MS metody.

Reference

1. Lubin A. et al. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2016;28.
2. Lubin A. et al. J. Pharm. Biomed. Anal. 2017;142.
3. Galani J.H.Y. et al. Anal. Bioanal. Chem. 2019;411.
4. Oehrle S. Prezentace US HAB Conference, 2019.
5. Riches E. et al. Poster, 2017.
6. Mullin L., Burgess J. Waters Tech. Brief 720005701EN, 2016.
7. ASTM D7979-17, ASTM International, 2017.
8. Organtini K. et al. Waters App. Note 720006329EN, 2018.
9. ASTM D7968, ASTM International, 2017.
10. Organtini K. et al. Waters App. Note 720006471EN, 2019.
11. Organtini K. et al. Waters App. Note 720006695EN, 2019.