pfa分析微流LC:一个可行的解决方案

文摘

结合微流色谱三重四极系统提供了非凡的敏感性pfa化合物在饮用水和土壤。我们描述了配置和提供数据的鲁棒性和敏感性。敏感性收益在高流动色谱法。

介绍

每,polyfluorinated烷基物质(pfa)是一群大约5000人造化学物质,含氟单体(氟),其中大部分是高度稳定和抗降解[1,2]。这些氟债券排斥油和水在自然界中,使pfa有用的对于许多应用程序,包括个人护理用品、食品包装、纺织和消防泡沫。然而,由于碳氟键的丰度和力量,自然降解这些化合物在环境中非常困难,这使他们非常持久[2,3]。绝大的pfa在饮用水系统和人类动机的美国环境保护署(美国EPA)监控14 pfa化合物,包括并酸(PFOA)和perfluorooctanesulfonic酸(卵圆孔未闭),饮用水中537年法[4]。这个方法已经更新EPA方法537.1和EPA方法533。
美国环境保护署顾问级别的PFOA和卵圆孔未闭的总和是70 ng / L饮用水中。然而,一些研究表明这个级别太高可能会100倍[5]。这影响了一些州,佛蒙特州,实施或提供较低的可接受范围。2016年,佛蒙特州采纳一个顾问级别的20对全氟辛酸及其盐类(PFOA) ng / L和卵圆孔未闭的总和,与其他国家像明尼苏达州,新泽西,和密歇根州跟进自己的水平。
建议浓度限制继续减少,水系统运营商采取适当的措施来消除pfa,更加敏感和可靠的分析方法是必要的。常规环境测试实验室,准备和分析样本的快速转变的结果是至关重要的。增加的需求将需要新的方法和技术,改进工作流程;工作流需要包括效率和有效手段提取pfa和删除矩阵组件在样品制备和提高准确度和精密度。挑战出现由于化合物的无处不在和持久自然,影响仪器检测的能力限制,阻碍高背景和基线。

微流液相色谱
现代分析仪器继续体验的需求增加灵敏度,同时消耗更少的资源(如溶剂)维持效率高、竞争成本分析。幸运的是,访问技术,如液相色谱耦合串联质谱(质/ MS)增加了。LC提供理想的分离、识别和检测复杂样品中。
近年来,微流LC创新系统耦合与质谱(MS)在推进这个业务,使实验室做更多:获得更高的敏感度更低限制的量化(定量限),实现更高的吞吐量和更好的鲁棒性分析,而且,更重要的是,用更少的时间。此外,微流LC利用大大减少溶剂和分析样本,而不会牺牲任何性能的特性。本研究提出了一种微流方法分析EPA方法537 SCIEX三重四重6500 +系统加上一个OptiFlow涡轮V M5 MicroLC系统上的离子源。
自537年美国环保署方法需要准备样品在一个相对高比例的有机溶剂(即。96:4甲醇:水、卷/卷),突破和穷人峰的形状淋洗早期,更多的极地pfa化合物分析物是常见的。这是由于使用反相液相色谱的方法,即使在低注入量。因此,本研究利用一个在线混合策略——分析管道适配器(蟒蛇),有效地减少了溶剂强度在LC列的前面。使用水蟒的效果是降低峰形状畸变和峰分裂在微流色谱法由于低流量和直径较小的列。此外,它允许更高的注入量,最终降低检测极限。
同样的方法也适用于EPA方法537.1,因为它需要相同的样品溶剂组成方法537。EPA方法533允许样品溶剂成分(即“弱”。80:20甲醇:水、卷/卷),这可能会减轻水蟒的需要,虽然这并没有被彻底调查。

材料和方法

样品制备:样品制备和数据处理是根据537年美国环保署的方法进行。一个额外的1/10稀释被执行。共有20个样本中提取的各种矩阵,包括饮用水、地下水、废水和土壤提取物。内部标准(ISTD)使用13 c2-pfoa 13 c4-pfos, d3-N-methyl perfluorooctane sulfonamidoacetate (d3-NMeFOSAA)。使用的代理人是13 c2-perfluorohexanoic酸(13 c2-pfhxa), d5-N-ethyl perfluorooctane sulfonamidoacetate (d5-NEtFOSAA)和13 c2-perfluorodecanoic酸(13 c2-pfda)。完整的样本集,包括校准和质量控制样品,是运行在3天分离。
色谱法:微流分析使用一个M5 MicroLC系统10µL /分钟的流量。双子座C18 3µm 100 x 0.3毫米列(Phenomenex)使用。这一列使用相同的固定相,但较小的内直径高速流方法[5]。移动阶段A和B是10毫米醋酸铵和j.t Milli-Q水贝克超质级甲醇与10毫米醋酸铵,分别为(表1)。
小说在线蟒蛇混合器被上游的分析柱(图1)。这种方法通过增加雷诺数(方程1)通过增加样品环后油管的直径,从而促进湍流和创造更多的混合。这以同样的原则作为性能优化注入序列(镇静)方法概述了桑切斯et al . 2012,但消除了需要额外注入弱溶剂[7]。在蟒蛇方法中,较弱的溶剂(流动相)和低的样品由于trainstion velcocity区造成的水蟒的大直径高流速区微流的小直径管所致。

方程1。雷诺数方程
通常,EPA方法所需的注射溶剂强度高537年导致过度的突破和峰分裂,即使1µL注入体积(图2)。为了防止这种情况的发生,在线混合被提拔使用蟒蛇和一个宽0.5毫米的内部直径(ID)和长度后5厘米的样品环(图1)。除了水蟒,更快的进样速度进行增加湍流混合。这使得注入体积范围1到10之间µL没有突破或峰分裂(图2 b)。本应用笔记中所示的数据生成使用4µL注入体积来表示浓度范围监控的传统。
质谱:样本注入SCIEX三重四重6500 +系统配备OptiFlow涡轮V离子源,是专门为低流速。优化源条件可以在表2。
所有分析物在多反应监测(MRM)监控扫描模式在负极性。预定的MRM算法用于监控化合物在60秒希望保留时间窗口最大化停顿时间和优化方法的周期时间。
数据处理:结果处理SCIEX 1.7操作系统软件。峰值不对称和离子比率自动计算使用自定义列。所有校准曲线1 / x集中权重,被迫通过环保局指定的拦截方法537。

讨论

鲁棒性和再现性:微流LC已广泛应用于制药和生物制药应用程序,但很少被用于环境的应用程序。以确保强度的方法和分析,校准曲线生成和饮用水和土壤样品分别收购了一式三份/ 3天。评价抑制是否校准曲线的过程中,发生ISTD地区在为期3天的竞选策划所有校准和质量控制样品(图3)。平均ISTD面积计算和所有收集的数据点落在±20%,暗示没有发生主要抑制。代理浓度也策划了为期3天的运行,在可接受的±30% 537年环保局方法概述(图3中,底部)。
灵敏度:结果表明显著提高灵敏度(图4)。9或10点校准曲线表现出良好的精度在±30%的所有点,预期值在±50%精度最低校准器,和R2 > 0.990的系数(表4),量化的下限(LLOQ)不同1 - 5兆分之(ppt)瓶,相当于0.04和0.2 ppt在提取前的样品(表3;图5)。如果还需要进一步的敏感性,一个更大的注入体积较大(2.5 x)可以被执行。
之间的敏感性提出了微流LC方法和传统流方法[5]使用4µL注入进行了比较。这种比较是由分裂的信号噪声(S / N)复合使用微流LC方法的S / N化合物使用传统的流方法。这个比例测量的校准曲线的最低点在传统的流数据,考虑到微流LLOQ显著降低。当比较敏感性收益从当前微流方法与传统流,所有pfa化合物显示从较小的流速的敏感性增强。精确的峰值信号强度变化多样的整个面板很大程度上是由于个人分析物属性(数据未显示)。然而,卵圆孔未闭的敏感性收益范围从2.2到24.2 PFTeDA。

结论

一个敏感的和健壮的方法开发了微流537年环保局方法分析物的分析。化验显示,再现性的内部标准、代理人和计算浓度未知环境样品的多个天。敏感性的增加在这项研究中启用LLOQs 1 - 5的ppt EPA方法537年4µL注入体积。更大的注入量,使水蟒混合方法,将允许LLOQs更低,如果必要的。这种方法已经更新至537.1支持环保局方法和EPA方法533。

引用

1。环境保护署。(2020年10月14日)。国家重点:每-和氟烷基物质。美国环境保护署。https://www.epa.gov/research-grants/national-priorities-and-polyfluoroalkyl-substances
2。理查森,s·d·;燕鸥,t . a .(2018)水分析:新兴污染物和当前的问题。肛交。化学,90 (1)398 - 428。
3所示。场,j . a;希金斯,c;狄,r;conde, j .常见问题关于PFASs泡沫溶液与使用U。年代。军事网站常见问题关于PFASs的泡沫。2017年8月,学会年会。
4所示。pfa分析方法开发和取样研究。https://www.epa.gov/water-research/pfas-analytical-methods-development-and-sampling-research
5。定量PFASs的水样女士使用质/大容量直接喷射和固相萃取;2017年。SCIEX technical note ruo mkt - 02 - 4707 a
6。EPA每- 537方法,分析氟烷基物质使用微流液相色谱(PFASs);2020年。SCIEX technical note ruo mkt - 02 - 11534 a
7所示。桑切斯,a . C。Anspach, j。&法卡斯,t (2012)。最小化的性能优化注入顺序注射频带展宽贡献在高效液相色谱分离。色谱法杂志》,1228年,338 - 348。

作者信息

卡尔Oetjen博士、高级应用科学家和克雷格•屁股博士人员应用科学家,是北美地区团队的一部分大麻,环境、食品和饮料在SCIEX测试,Danaher运营公司和全球领先的分子的精确量化。
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