Agilent 6495C LC/MS trojitý kvadrupól pro analýzu vody na úrovni ppt přímým nástřikem bez zakoncentrace

Kontrola přítomnosti pesticidů, farmak a dalších organických kontaminantů ve vzorcích vod (surových, pitných, balených, odpadních, povrchových a podzemních) je vyžadována příslušnými vyhláškami a legislativou, např. Vyhláška pro pitné vody 252/2004 Sb. (1) nebo Water Framework Directive EU (2) shrnující požadavky na monitoring povrchových vod. Tyto látky se také stanovují při studiu jejich chování během technologických procesů (například v čističkách odpadních vod), v životním prostředí nebo například při kontrole vstupních surovin pro potravinářskou výrobu.

Většina moderních pesticidů a léčiv včetně jejich metabolitů je polárního charakteru, a proto dnes hraje klíčovou úlohu v jejich stanovení technika kapalinové chromatografie s hmotnostně spektrometrickou detekcí (LC/MS). Zcela dominantním typem analyzátorů jsou trojité kvadrupóly, vyznačující se vynikající selektivitou, citlivostí a reprodukovatelností.

U starší generace LC/MS přístrojů byla nutná pro analýzu vod zdlouhavá příprava vzorků pomocí SPE zakoncentrace, která je navíc problematická v případě velmi polárních analytů. Moderní, špičkové LC/MS přístroje však disponují citlivostí, díky které lze SPE přípravu nahradit přímým nástřikem vzorků vody. Agilent LC/MS trojitý kvadrupól 6495 našel využití v řadě laboratoří v ČR zabývajících se analýzou vod. V tomto článku Vám chceme ukázat, co stojí za výkoností této „vlajkové lodi“ LC/MS Agilent a zmíníme vylepšení, která přinesl model 6495C.

Rychle a opakovatelně

Možnost vložit do jedné akviziční metody tisíce SRM přechodů dnes již nikoho nepřekvapí. Podstatné však v praxi je, kolik těchto SRM přechodů je analyzátor změřit najednou při zachování smysluplné rychlosti tak, aby i úzké UHPLC píky byly řádně prokresleny. S tím souvisí především schopnost přístroje měřit citlivě a reprodukovatelně i při velmi nízkých dwell-time (doba měření jednoho SRM přechodu). Právě na dobrou opakovatelnost i s dwell-times pod 5 ms se zaměřila zlepšení v modelu Agilent 6495C. Během 15 minut lze změřit i přes 900 SRM (cca 450 analytů) v jedné metodě bez kompromisu v mezích detekce či opakovatelnosti vlivem rychlosti sběru MS dat nebo přepínání polarity. A to přesto, že v některých „nahuštěných“ částech chromatogramu jsou dwell-times pod 2 ms a v jeden okamžik se měří i přes 190 SRM.

Citlivě a robustně

V souvislosti se stopovou analýzou se často hovoří o citlivosti přístroje. Zlepšit citlivost LC/MS přístroje lze buď optimalizací dráhy iontů a minimalizací jejich ztrát při průchodu iontovou optikou nebo otevřením vstupu do hmotnostního spektrometru (větší otvor mezi oblastí zdroje a vakuovou částí MS) a zvýšením množství vstupujících iontů. Obvykle se v dnešní době používá právě druhý (snazší) přístup, takže se můžete dočíst, o kolik mm je větší vstup u nového modelu. Množství vstupujících iontů a vyšší signál však nemusí vést k adekvátnímu snížení mezí kvantifikace, pokud zároveň není zajištěna nízká úroveň šumu a stálost odezvy. Otevření vstupu do analyzátoru s sebou nese i zvýšené množství balastních látek, které způsobují vyšší šum, rychlejší kontaminaci iontové optiky a horší dlouhodobou stabilitu přístroje. Agilent 6495C LC/MS trojitý kvadrupól disponuje kombinací technologií, které tento přístroj řadí mezi nejcitlivější na trhu, ale zároveň je postaráno o to, aby byl minimalizován šum a aby byl odolný vůči kontaminaci – viz schéma na Obrázku 1.

HPST: Obrázek 1: Konstrukce Agilent 6495C LC/MS trojitého kvadrupólu

1. Agilent Jet Stream iontový zdroj zajišťuje ortogonální (90°) sprej vůči vstupu do MS. Zóna iontů je fokusována pomocným vyhřátým plynem do ohraničené zóny před vstupem do MS. Tento iontový zdroj funguje velmi univerzálně a nastavením přídavného napětí na výstupním šroubení pomocného plynu je dosaženo dobré ionizace méně polárních látek, jinak vyžadujících APCI.

2. Větší transmise iontů do MS systému je zajištěna hexaborální kapilárou (6 paralelních podélných průchodů kapilárou). Tato kapilára je u modelu 6495C chráněna zcela novou ochranou čepičku s otvorem o průměru 0,8 mm (Obrázek 2). Oproti předchozí generaci, která měla vstup o průměru 4,2 mm je tak maximálně zamezeno vstupu neionizovaných částic do kapiláry a u nového modelu se významně prodloužila perioda čištění vstupní kapiláry. I přesto že vstup do přístroje je nyní téměř 27× menší, citlivost zůstala zachována, nebo se dokonce zvýšila. Kapiláru lze čistit bez zavzdušnění MS díky Vac Shield ventilu, který automaticky uzavře vakuovou část při vytažení kapiláry.

HPST: Obrázek 2. Hexaborální kapilára (C) zajišťuje průchod mezi atmosférickou a vakuovou částí. Krytka (A) a ochranná čepička (B) a zamezují její kontaminaci

3. Za kapilárou je zařazen duální ion funnel, v modelu 6495C již 3. generace s vylepšenou geometrií, který fokusuje iontový paprsek a zároveň zde dochází k jeho vyosení, čímž jsou eliminovány zbytky nenabitých částic.

4. Zahnutá a zužující se kolizní cela zlepšuje transmisi produktových iontů, minimalizuje jejich ztráty a eliminuje průchod neutrálních částic.

Pro ilustraci využití tohoto přístroje v analýze vod si ukážeme příklady reálných výsledků pro vybrané skupiny pesticidů a léčiv. Pro měření byla použita HPLC kolona Zorbax Ecplise Plus C18 (100 mm × 2.1 mm; 1.8 µm), teplota kolony byla 45 °C. Objem nástřiku byl 100 µl. Délka chromatografické metody byla 9 min.

V Tabulce I jsou shrnuty meze kvantifikace (LOQ), a instrumentální meze detekce (IDL), vypočítané dle metodiky EPA (3) z relativní směrodatné odchylky plochy píku na koncentraci blízko mezi detekce. V tomto případě byla IDL vypočtena z hladiny LOQ, která je uvedena v tabulce pro tuto koncentrační hladinu jsou také uvedeny relativní směrodatné odchylky (RSD).

HPST: Tabulka I. Meze kvantifikace (LOQ) a instrumentální meze detekce (IDL)

Shrnutí:

Analýza vod je náročnou disciplínou především z pohledu počtu analytů v metodě a také požadovaných mezí detekce. Agilent 6495C LC/MS trojitý nabízí vysokou citlivost měření, které je dosaženo ruku v ruce s vynikající opakovatelností a odolností proti kontaminaci. Tento přístroj umožňuje implementaci metod zahrnující několik stovek látek a dosažení mezí kvantifikace na úrovni jednotek ppt z přímého nástřiku 100 μl vzorku.

HPST: Obrázek 3. Kalibrační přímky analytů Chloridazon-methyl-desphenyl a PFOS. Nahoře: normální měřítko, dole: log-log-měřítko

HPST: Obrázek 4. Chromatogramy pro Chloridazon-methyl-desphenyl a PFOS na koncentraci 0,05 ng/l (5 fg na kolonu)