Identifikace metamfetaminu ve vlasech metodou mikroextrakce na pevnou fázi v kombinaci s kapilární plynovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií

Analýza a využití konopí v medicíně

<h3><strong>Úvod</strong></h3>
<p>Tento  příspěvek  se  v návaznosti  na  projekt  sledování  koncentrace  pesticidních  látek  a farmak  ve  vodárenském  provozu  Plzeň  Homolka  věnuje  krátkému  přehledu  možností pasivního   odběru   vzorků   stopových   koncentrací   potenciálně   nebezpečných   látek v povrchové  a  pitné  vodě.  Cílem  příspěvku  je  v krátké  formě  upozornit  na  hlavní aplikační přednosti pasivního vzorkování a analytické souvislosti. </p>
<h3><strong>Pasivní vzorkování</strong></h3>
<p>Pasivní  vzorkování  je  takový  přístup  vzorkování  složek  životního prostředí, při kterém je  vhodně  zvolené  vzorkovací  zařízení  exponováno  v monitorované  lokalitě  po  delší dobu,  tedy  ne  jednorázově,  ale  kontinuálně.  Po  době  expozice  je  vzorkovací  zařízení z lokality    deinstalováno    a    podrobeno    analytickému, případně    toxikologickému, hodnocení. Pasivní vzorkovače, na rozdíl od dynamických, nepotřebují během expozice zdroj  energie  ani  zásah člověka.  Příkladem  dynamického,  byť  i  dlouhodobějšího, vzorkování  může  být  pravidelný  odběr  malého  množství  vody  z toku  a  následné vytvoření   směsného   vzorku.   Provoz   takovýchto   dynamických   vzorkovačů   bývá samozřejmě  finančně  a  někdy  i  technicky  náročný.  Pasivní  je  tedy  takový  vzorkovač, který  je  po  delší  dobu  expozice  ve  sledované  lokalitě  exponován  bez  nutnosti  dalšího zásahu člověka. </p>
<h3><strong>Konstrukce pasivního vzorkovače</strong></h3>
<p>Pasivních  vzorkovačů  je  dnes  k dispozici  několik  druhů  lišících  se  obvykle  typem vzorkované  látky.  Existují  vzorkovače  na  kovy  a  kovové  ionty  (DGT  –  Diffusive Gradients  in  Thin-films),  vzorkovače  na  hydrofobní  organické  látky  (SPMD  –  Semi-Permeable  Membrane  Device),  pro  více či  méně  hydrofilní  organické  látky  jako  jsou pesticidy či farmaka (POCIS – Polar Oragnic Chemical Integrative Sampler) a další. Zde uvedené  vzorkovače  jsou  ty,  se  kterými  je  v České  vodohospodářské  praxi  větší zkušenost.  Dále  existují  pasivní  vzorkovače  pro  jiné  typy  matric,  jako  jsou  například půdy.   Podstatou   pasivního   vzorkovacího   zařízení   je   obvykle   semi-permeabilní membrána  zadržující  uvnitř  zařízení  sorbent  zodpovědný  za  sorpci  sledované  látky. Přehledných  prací  o  teorii  pasivního  vzorkování  je  dnes  k dispozici  dostatek  a  některé zmíněné metody byly diskutovány i na předchozích konferencích Pitná voda (1,2,3).</p>
<h3><strong>Průběh vzorkování pasivními vzorkovači</strong></h3>
<p>Pasivní  vzorkovače  mají  velkou  výhodu  v tom,  že  po  instalaci  nepotřebují  žádný  další provozní  zásah  ani  nepotřebují  přívod  elektrické  energie.  Důležitou  podmínkou  ovšem je, aby byly neustále ponořeny ve vodním prostředí se zajištěnou dostatečnou výměnou vody.  Potřebný  průtok  vody  se  mění  s typem  vzorkovače,  ale  obvykle  postačuje minimální  výměna  vody  v blízkém  okolí  vzorkovače,  tak  aby  nebyla  koncentrace  ve vzorkovači řízena  difuzí  k povrchu  membrány.  Pro  systém,  kde  je  vzorkovač  ponořen do   relativně   malého   uzavřeného   prostoru,   jsou   postačující   průtoky   v řádu   l/min. V případě  ponoření  v povrchových  vodách  tato  podmínka  je  splněna  automaticky. Vzorkovač musí být ponořen po celou dobu expozice a nesmí ve vodě zamrznout (riziko v zimních měsících). Doba expozice vzorkovačů je závislá jednak na typu vzorkovače a jednak  na  míře  očekávané  kontaminace.  Po  celou  dobu  expozice  vzorkovače  je  nutné zajistit,  aby  nebyla  dosažena  tzv.  sorpční  kapacita  vzorkovače.  Pro  dobrou  interpretaci výsledků  je  nejlepší  udržet  vzorkovač  v první,  lineární části  vzorkování.  Pak  závislost přechází do nelineární a po ustálení koncentrace analytu ve vzorkovači již navzorkované množství dané sloučeniny neodráží celé časové období vzorkování. Doba expozice bývá u   zmíněných   vzorkovačů   obvykle   2-4   týdny.   Vzorkovač   se   tedy   s dostatečným předstihem   ze   vzorkované   lokality   deinstaluje   a   je   analyzován.   Vlastní   analýze předchází  extrakce  sorbentu  do  vhodně  zvoleného  rozpouštědla.  Analýze  se  skládá z vhodně    zvolené    separační    chromatografické    metody    s odpovídající    detekční koncovkou.  Vedle  analýzy  chemických  látek  v sorbentu  se  může  provádět  i  jejich toxikologická  analýza  a  případné  srovnání  výsledků  s jinými  parametry  toku  (např. saprobita).</p>
<h3><strong>Analytické možnosti pasivních vzorkovačů</strong></h3>
<p>Zmíněné  pasivní  vzorkovače  reprezentují  tři  typy  vzorkovačů  majících  relativně  široké pole použití.  Na vzorkovače typu DGT je možné odebírat iontové sloučeniny – podle typu gelu např. kovy, ale také nutrienty jako jsou dusičnany či fosforečnany. Vlastní zpracovaní DGT je velmi  jednoduché.  Po  odstranění  krycí  polopropustné  membrány  jsou  vrstvy  (difuzní  a absorpčí) eluovány vodou nebo v případě kovů 1M HNO3. Tento eluát je pak zpracován konvenčními metodami (ICP-MS apod). Stanovit lze většinu kovů s tím, že vzorkované jsou pouze ionogenní formy kovů. Komplexy nebo například organokovové sloučeniny vzorkovány  nejsou.  Pro  některé  důležité  sloučeniny  –  např.  metylrtuť  jsou  vyvinuty speciální  typy  pasivních  vzorkovačů,  které  zachycují  pouze  cílovou  sloučeninu.  Mezi kovy   vzorkované   pomocí DGT   exponovaném   v povrchové vodě   a   analyzovatelné pomocí ICP-MS patří Cd, As, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg. Vzorkovače typu POCIS mají použití pro látky relativně hydrofilní, ale ne disociované. Podle  typu  sorbentu  užitého  v POCISech  je  možné  vzorkovat  širokou  škálu  látek  od antibiotik  a  farmak  až  po  relativně  nepolární  pesticidy  typu  Trifluralin či  Chlorpyrifos. Komerčně  dostupné  a  odzkoušené  v praxi  jsou  dva  typy  POCISů  jeden  se  sorbentem Oasis  HLB  a  druhý  třífázový  (Isolute  ENV,  Oasis  HLB  a  Ambersorb  1500  na  S-X3 Biobeeds jako nosiči). První ze jmenovaných je určen spíše pro farmaka a pesticidy typu chlorfenoxyalkanových  kyselin,  druhý  je  vhodnější  pro  polární  pesticidy.  Zpracování POCISů   pro   analýzu   je   o   něco   komplikovanější   než   DGT,   ale   stále   relativnějednoduché.  Pevný  sorbent,  uzavřený  mezi  dvěma  membránami  je  po  expozici  a demontáži  vzorkovače  přenesen  do  kolony  a  sledované  sloučeniny  jsou  eluovány  např. MeOH.  Detailní  postupy  pro  komerčně  dostupné  POSICy  jsou  publikovány  (4,5). Zakoncentrovaný  eluát  je  potom  možné  analyzovat  konvenčními  metodami  (GC/MS, GC/MS/MS, HPLC/MS/MS). Vzhledem tomu, že eluát je většinou metanol, je výhodné použití  metody  HPLC/MS/MS,  která  navíc  umožňuje  z relativně  malého  aliquotu vzorku provést opravdu multiresiduální analýzy. Na tyto analýzy se obvykle spotřebuje pouze 5% vzorku, zbytek je možné použít na další analýzy nebo např. testy toxicity.</p>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/906432f6b85a459d90f2ca037bddd107/obrazek.png" alt="Tabulka 1. Příklady polárních pesticidů a léčiv v povrchové vodě vzorkovaných pomocí POCIS "/></p>
<p>Posledním  reprezentantem  pasivních  vzorkovačů  jsou  SPMD.  Ty  vzorkují  sloučeniny nepolární s Kow &gt; 2,5. SPMD je možné použít pro sloučeniny, jako jsou PAU a jejich alkylderiváty,  PCB,  PCDD/F,  PBDE,  chlorované  pesticidy,  ale  také  Triclosan  a  jeho metabolit  a  Chlorpyrifos.  Na  rozdíl  od  obou  předešlých  vzorkovačů,  je  předúprava dialyzátu  poněkud  obtížnější,  protože  obsahuje  residua  sequestrantu,  a  je  nutné  použít nějaký čistící  stupeň  před  vlastní  GC/MS či  GC/MS/MS  analýzou.  Nicméně  stupeňnabohacení  (vzorkovací  konstanta)  je  u  SPMD  mnohem vyšší  (jednotky  až  desítky l/den),  takže  jsme  schopni  sledovat  koncentrace  až v řádech  jednotek  pg/l.  Pro  SPMD byla také ověřena tzv. in situ kalibrace, kdy jsme na základě úniku isotopicky značených sloučenin  z trioleinu  do  vody,  schopni  přesně  stanovit  vzorkovací  konstantu  pro  dané vzorkovací místo. To v případě POCIS a DGT zatím není možné a přepočty koncentrací na vodu se provádějí na základě experimentálně stanovených kalibračních dat. </p>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/044b05c09e574b1eb93df8db86568926/obrazek.png" alt="Tabulka 2. Příklady halogenovaných persistentních látek v povrchové vodě vzorkovaných pomocí SPMD"/></p>
<h3><strong>Interpretace a možnosti pasivního vzorkování ve vodohospodářské praxi</strong></h3>
<p>Význam použití pasivních vzorkovačů zvyšují možnosti interpretace. Pomocí pasivních vzorkovačů   se   neurčuje   okamžitá   koncentrace   chemické   látky   v toku,   ale   její dlouhodobá  úroveň.  Z epidemiologického  hlediska  se  zde  jedná  o  koncentrace,  které jsou  zodpovědné  za  možné  zdravotní  účinky.  Provádět  korelace  zdravotního  stavu obyvatelstva s bodovými (konvenčními) odběry zatíženými velkou proměnlivostí v čase je  velice  ošidné.  Zde  jsou  právě  vhodné  pasivní  vzorkovače  podávající  informaci  o integrální hodnotě koncentrace analytu v sledovaném médiu (povrchové či pitné vodě).  Většina pasivních vzorkovačů je zaměřená na detekci biodostupných forem sledovaných analytů. Nevzorkují tedy látky sorbované na pevné částice, ale ty formy látek, které jsou dostupné  a  které  bezprostředně  vstupují  do  těla  organismu  a  působí.  Toto  má  význam pro oblast biomonitoringu, ale i pro hodnocení možných zdravotních a toxikologických dopadů. Látky silně sorbované na povrchu částic nejsou pro organismy dostupné.  Látky ve   vodě   rozpuštěné   a   biodostupné   představují   podstatně   větší   riziko   poškození organismu.  Rozdíl  mezi  rozpuštěnou  a  nerozpuštěnou  frakcí  toxických  látek  a  jejich vzorkování   je   významný   zejména   v oblasti   hodnocení účinnosti   úpravárenských procesů. </p>
<p>Koncentrace   získané   pasivními   metodami   jako   DGT,   POCIS či   SPMD   nemusí kopírovat  environmentální  koncentrace  zjištěné  konvenčními  odběry  a  to  především z těchto  důvodů:  a)  vzorkují  biodostupnou  formu  analytů;  podíl  látek  sorbovaných  na pevných částicích   není   předmětem   odběru   pasivních   vzorkovačů;   b)   vzorkují dlouhodobou  integrální  koncentraci  neovlivněnou  okamžitými  krátkodobými  výkyvy (bodový   odběr   je   silněčasově   determinován)   a   c)   zaznamenají   i řádově   nižší koncentrace než konvenční odběry.</p>
<p>Možnost  uchovávání  vzorků  odebraných  pomocí  pasivních  vzorkovačů  je  další  jejich velkou předností. Vzorkovače mohou být po expozici uloženy a skladovány za relativněnenáročných podmínek v mrazáku i po poměrně dlouhou dobu. To dává možnost vzorky odebírat i pro kontrolní retrospektivní účely. Zároveň není nutné v odebraných vzorcích ihned  stanovit  všechny  stanovované  látky,  ale  třeba  jen  jejich  určitou  skupinu.  Teprve v případě  potřeby  lze  zpětně  v odebraných  vzorcích  analyzovat  další  chemické  látky. Tato skutečnost umožňuje optimalizovat i ekonomickou stránku odběrů a analýz. Co  se  finanční  stránky  týče,  nelze  jednoduše  srovnávat  cenu  konvenčního  a  pasivního vzorkování. Náklady na jednorázový odběr vzorku jsou rozhodně nižší než u pasivních metod.  Důležité  je  si  ovšem  uvědomit,  že  pasivní  vzorkování  poskytuje  informaci  o dlouhodobém  koncentračním  stavu  v dané  lokalitě  a  nahrazení  takovéto  informace konvenčními   bodovými   odběry   by   bylo   výrazně   dražší.   Konvenční   odběry   dále neposkytují  možnost  uchování  vzorku  pro  pozdější  analýzy.  Pasivní  metody  (jak  je uvedeno   v předchozím   odstavci)   naopak   umožňují   provádět   cenovou   optimalizaci například  volbou,  které  analyty  budou  stanoveny.  A  cena  chemických  analýz  jako  jsou například  dioxiny  dalece  převyšuje  ekonomické  náklady  vzorkování  pomocí  pasivních metod.</p>
<h3><strong>Závěr</strong></h3>
<p>Dnes  jsou  k dispozici  pasivní  vzorkovače,  pro  různé  typy  nebezpečných  látek  od dioxinů,  PCB,  polyaromátů,  různých  typů  pesticidů  až  po  farmaka  a  kovy.  Tyto vzorkovací  systémy  jsou  ve  vodárenské  praxi  odzkoušené  a  poskytují  technologicky  i environmentálně   relevantní   informace   se   zachováním   ekonomické   „udržitelnosti“. Poněkud  diskutabilní  otázkou  zůstává  ekologická  relevance  biotestů  prováděných  na extraktech  z pasivních  vzorkovačů.  Dosud  nebyla  jednoznačně  zodpovězena  otázka, jakou výpovědní hodnotu a hlavně jaký reálný význam pro sledovaný systém (za systém zde můžeme považovat jak jednotlivé živé organismy, člověka či ekosystém jako celek) výsledek   stanovení   toxicity látek   nasorbovaných   uvnitř   vzorkovače.   V případě chemického  stanovení  tento  problém  nenastává,  neboť  cílem  je  zjistit  koncentrace analytu v prostředí, což dnes ve většině případů pasivní vzorkovače dokážou dobře</p>


Vzorkování stopových koncentrací rizikových látek ve vodárenské praxi

<p><strong>Každý o ní jistě slyšel a mnozí se s ní ve svém životě setkávají i osobně - alergie na potraviny postihuje přibližně 4% světové populace dospělých a až 8% dětí do 3 let. U lidí, trpících potravinovou alergií, vyvolává konzumace určité složky potravy aktivaci imunitního systému, při níž se uplatňují protilátky typu IgE. Důsledkem bývá například ekzém, kopřivka, otok jazyka, astma, zvracení, průjmy nebo bolesti a křeče břicha. Mezi hlavní alergeny, podílející se na cca 90% alergických reakcí, se řadí mléko, vajíčka, pšenice, burské oříšky, sója a ryby. Pacientům trpícím alergiemi na složky potravin pak bývá doporučována alternativní dieta založená na rýži, která je obecně považována za hypoalergenní potravinu. Studie z posledních let však dokládají, že právě rýže může nezřídka způsobovat celé spektrum alergických reakcí.</strong></p>
<p>Tématu alergie na rýži se blíže věnuje článek, jehož spoluautorem je Jaroslav Goliáš z Katedry buněčné biologie PřF UK. Cílem práce bylo nalezení a charakterizace rýžových proteinů, schopných vyvolat alergickou reakci u pacientů s potravinovou nebo pylovou alergií. Zkoumané vzorky pocházely ze syrové nebo uvařené rýže, byly rozděleny pomocí proteomických elektroforetických technik a poté vědci zjišťovali reaktivitu rýžových proteinů s protilátkami obsaženými v séru alergických pacientů. Proteiny, které byly těmito protilátkami rozeznávány, byly identifikovány pomocí hmotnostní spektrometrie.</p>
<p>Ukázalo se, že řada rýžových proteinů (například některé typy glutelinů) reaguje s IgE protilátkami přítomnými u pacientů s alergií na potraviny; u pacientů s pylovou alergií byl tento efekt slabší a u zdravých jedinců alergická reakce nebyla zaznamenána.  U osob, jejichž protilátky vykazovaly vysokou reaktivitu na rýžové extrakty, byla alergenicita rýže potvrzena také pomocí testu aktivace bazofilů (BAT) a kožního alergického testu (SPT). Metodou hmotnostní spektrometrie pak vědci identifikovali šest dosud nepopsaných potenciálních rýžových alergenů.Z výsledků této studie vyplývá, že by bylo vhodné předem otestovat, zda pacienti alergičtí například na pšenici netrpí rovněž alergií na rýži, a případně tuto obilovinu vyřadit z jejich jídelníčku. Zajímají vás podrobnosti? Najdete je ve výše zmíněném článku.</p>


Jste alergičtí na pšenici? Pozor také na rýži!

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Článek

Laboratoře

Různé

Produkt

Video

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Přírodovědná fakulta UK poskytuje bakalářské a magisterské studium biologických, geografických, geologických, chemických a environmentálních předmětů.

Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy

Policie České republiky je jednotný ozbrojený bezpečnostní sbor zřízený zákonem České národní rady ze dne 21. června 1991. Slouží veřejnosti. Jejím úkolem je chránit bezpečnost osob a majetku, chránit veřejný pořádek a předcházet trestné činnosti. 

Policie České republiky

Nabízíme konzultační služby v oblasti technologií úpravy vody. Navrhneme optimalizaci současné úpravny vody či vhodnou kompozici technologické linky při její rekonstrukci a to včetně racionálního a podloženého výběru vhodných technologických procesů. Provedeme kompletní zhodnocení současného stavu a zpracujeme předprojektovou přípravu.

W&ET Team

13. mezinárodní chemicko-technologická konference (ICCT) 2026

Online kurz: software NOVA

Elektrochemický praktický workshop: Tištěné elektrody DropSens & moderní elektrochemické senzory

Fit-for-purpose workflows for inositol stereoisomer profiling in dietary supplements and foods using single and tandem mass spectrometry

Transforming Fuel Testing Performance with Combustion Ion Chromatography

Getting started with LC-MS/MS for PFAS

LCMS novinky typu vědecký článek - strana 8