An Untargeted Exposure Study of Small Isolated Populations Using Atmospheric Gas Chromatography Coupled with High Resolution Mass Spectrometry
Aplikace | 2018 | WatersInstrumentace
Analýza lidské expozice environmentálním kontaminantům je klíčová pro porozumění rizikům spojeným s perzistentními organickými polutanty (POPs), jako jsou dioxiny, PCB a PAH. Exposomika, tedy neřízené sledování širokého spektra látek, umožňuje identifikovat rozdíly v kontaminaci mezi populacemi a hledat nové biomarkery expozice.
Cílem studie bylo porovnat expozici drobných izolovaných pobřežních komunit ke kontaminantům v plasmě. Použit byl univerzální protokol APGC-HRMS v režimu MSE, který kombinuje měření přesné hmotnosti i fragmentační data. Nejprve se provedla cílená analýza vůči databázi definovaných POPs, následovala multivariační analýza pro nalezení skupinových rozdílů a neřízené vyhledávání neznámých látek.
Cílená analýza identifikovala 24 POPs ve vzorcích, přičemž nejvyšší koncentrace se objevily v populaci 1 (např. hexachlorobenzen, PCB 118, PCB 153). Následná filtrace podle max. fold-change (>2×) odhalila 11 látek s výraznými rozdíly. Neřízená analýza pomocí PCA ukázala jasné oddělení pěti komunit. OPLS-DA a S-plot identifikovaly 17 významných markerů, které byly automaticky vyhledány v ChemSpider databázích. Mezi možné neznámé expozomické markery patřil vitamin E (tocopherol) a 1,3-benzothiazol spolu s příbuznou sloučeninou 4-fenyl-2-propyl-1,3-thiazol. Autentifikace 1,3-benzothiazolu proběhla srovnáním spekter vzorku a standardu.
Integrace «soft» ionizace APGC a režimu MSE umožňuje získat plné spektrum molekulárního i fragmentačního signálu v jednom běhu. Software Progenesis QI pak zefektivňuje zpracování velkých datových sad, multimodální statistiku a automatické párování se strukturálními databázemi. Taková workflow je vhodná pro environmentální biomonitoring, studiování expozomu a QA/QC aplikace.
Další rozvoj lze očekávat v oblasti umělé inteligence pro prediktivní identifikaci neznámých látek, rozšíření chemických knihoven, integraci více omických dat (metabolomika, proteomika) a ve využití této platformy pro personalizovanou expozomiku, sledování chronických expozic a environmentální epidemiologii.
Studie potvrdila, že kombinace APGC-HRMS v režimu MSE a pokročilých softwarových nástrojů Progenesis QI/UNIFI umožňuje rychlou, komplexní a necílenou analýzu expozice perzistentním polutantům i objev nových environmentálních markerů. Tím se otevírají nové možnosti pro environmentální a biomonitorovací studie.
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Q-TOF, GC/API/MS, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníŽivotní prostředí, Potraviny a zemědělství
VýrobceAgilent Technologies, Waters
Souhrn
Význam tématu
Analýza lidské expozice environmentálním kontaminantům je klíčová pro porozumění rizikům spojeným s perzistentními organickými polutanty (POPs), jako jsou dioxiny, PCB a PAH. Exposomika, tedy neřízené sledování širokého spektra látek, umožňuje identifikovat rozdíly v kontaminaci mezi populacemi a hledat nové biomarkery expozice.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo porovnat expozici drobných izolovaných pobřežních komunit ke kontaminantům v plasmě. Použit byl univerzální protokol APGC-HRMS v režimu MSE, který kombinuje měření přesné hmotnosti i fragmentační data. Nejprve se provedla cílená analýza vůči databázi definovaných POPs, následovala multivariační analýza pro nalezení skupinových rozdílů a neřízené vyhledávání neznámých látek.
Použitá metodika a instrumentace
- Příprava vzorků: denaturace plasmatu ethanolem a NH4SO4, extrakce hexanem, purifikace na florisilovém sloupci, koncentrování do 20 µL hexanu.
- GC podmínky: Agilent 7890 s kolonkou Rtx-5MS (0,25 mm × 0,25 µm), splitless injekce, tok 2 mL/min, teplotní program 80 °C→125 °C→340 °C.
- APGC ionizace: atmosférická tlaková chemická ionizace (API+) pro štěrbinově jemnou ionizaci a zachování molekulární iontové špičky.
- MS detekce: Waters Xevo G2-XS QTof v režimu MSE (nízká energie 6 eV, vysoká 30–75 eV), rozsah 50–1000 m/z, rychlost skenu 0,15 s, lockmass polysiloxan 281,0512 m/z.
- Software: UNIFI Scientific Information System pro správu dat, Progenesis QI pro cílené i neřízené vyhodnocení, MetaScope pro vyhledávání v uživatelské databázi, EZinfo pro OPLS-DA.
Hlavní výsledky a diskuse
Cílená analýza identifikovala 24 POPs ve vzorcích, přičemž nejvyšší koncentrace se objevily v populaci 1 (např. hexachlorobenzen, PCB 118, PCB 153). Následná filtrace podle max. fold-change (>2×) odhalila 11 látek s výraznými rozdíly. Neřízená analýza pomocí PCA ukázala jasné oddělení pěti komunit. OPLS-DA a S-plot identifikovaly 17 významných markerů, které byly automaticky vyhledány v ChemSpider databázích. Mezi možné neznámé expozomické markery patřil vitamin E (tocopherol) a 1,3-benzothiazol spolu s příbuznou sloučeninou 4-fenyl-2-propyl-1,3-thiazol. Autentifikace 1,3-benzothiazolu proběhla srovnáním spekter vzorku a standardu.
Přínosy a praktické využití metody
Integrace «soft» ionizace APGC a režimu MSE umožňuje získat plné spektrum molekulárního i fragmentačního signálu v jednom běhu. Software Progenesis QI pak zefektivňuje zpracování velkých datových sad, multimodální statistiku a automatické párování se strukturálními databázemi. Taková workflow je vhodná pro environmentální biomonitoring, studiování expozomu a QA/QC aplikace.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj lze očekávat v oblasti umělé inteligence pro prediktivní identifikaci neznámých látek, rozšíření chemických knihoven, integraci více omických dat (metabolomika, proteomika) a ve využití této platformy pro personalizovanou expozomiku, sledování chronických expozic a environmentální epidemiologii.
Závěr
Studie potvrdila, že kombinace APGC-HRMS v režimu MSE a pokročilých softwarových nástrojů Progenesis QI/UNIFI umožňuje rychlou, komplexní a necílenou analýzu expozice perzistentním polutantům i objev nových environmentálních markerů. Tím se otevírají nové možnosti pro environmentální a biomonitorovací studie.
Reference
- Atmospheric Pressure GC (APGC). Waters White Paper, 2013.
- Burdick GE, Harris EJ, Dean HJ, Walker TM, Skea J, Colby D. The Accumulation of DDT in Lake Trout; 1964.
- Piironen V. Tocopherols and Tocotrienols in Finnish Foods. J Agric Food Chem. 1991.
- Asimakopoulos AG, Thomaidis NS, Kannan K. Benzotriazoles and Benzothiazoles in Human Urine. Environ Int. 2013.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Waters Application Notes - Environmental
2019|Waters|Příručky
Waters Application Notes Environmental Industrial growth. Agricultural processes. Municipal waste. Each poses a very real threat to the environment and human health. It is critical that governments and businesses seek out the most effective analytical innovations to detect and identify…
Klíčová slova
cobr, cobrwater, watermicrocystin, microcystinapgc, apgcesi, esilegacy, legacypfas, pfascarboxylate, carboxylatemicrocystins, microcystinscocl, coclpfass, pfasssulfonate, sulfonateusing, usingxevo, xevoanalysis
The Use of HRMS and Statistical Analysis in the Investigation of Basmati Rice Authenticity and Potential Food Fraud 
2014|Agilent Technologies|Aplikace
The Use of HRMS and Statistical Analysis in the Investigation of Basmati Rice Authenticity and Potential Food Fraud Gareth Cleland,1 Adam Ladak,2 Steven Lai,2 and Jennifer Burgess1 1 Waters Corporation, Milford, MA, USA 2 Waters Corporation, Beverly, MA, USA A…
Klíčová slova
basmati, basmatirice, riceauthenticity, authenticityfraud, fraudprogenesis, progenesismarkers, markersinvestigation, investigationstatistical, statisticalhrms, hrmsgrain, grainfood, foodpotential, potentialapgc, apgcprominent, prominentjasmine
Metabolic Phenotyping Using Atmospheric Pressure Gas Chromatography-MS
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Metabolic Phenotyping Using Atmospheric Pressure Gas Chromatography-MS Vladimir Shulaev,2 Ghaste Manoj,2,3 Steven Lai,1 Carolina Salazar,2 Nobuhiro Suzuki,2 Janna Crossley,2 Feroza Kaneez Coudhury,2 Khadiza Zaman,2 Ron Mittler,2 James Langridge,1 Robert Plumb,1 Fulvio Mattivi,3 Giuseppe Astarita1 1 Waters Corporation, Milford, MA, USA…
Klíčová slova
apgc, apgcphenotyping, phenotypingatmospheric, atmosphericprogenesis, progenesismetabolic, metabolicpressure, pressuretof, tofchromatography, chromatographygas, gaswild, wildmalic, malicexperimentally, experimentallyusing, usingmass, massaligned
Strategies for Targeted and Non-Targeted Screening and Differentiation of Cannabis Cultivars Using UPLC and APGC with Quadrupole Time of Flight Mass Spectrometry
2021|Waters|Aplikace
[ APPLICATION NOTE ] Strategies for Targeted and Non-Targeted Screening and Differentiation of Cannabis Cultivars Using UPLC and APGC with Quadrupole Time of Flight Mass Spectrometry Marian Twohig, 1 Douglas Stevens,1 Steven Lai, 2 and Christopher J. Hudalla3 1 Waters…
Klíčová slova
cultivars, cultivarscannabis, cannabislogh, loghtargeted, targetedheadb, headbacai, acaidifferentiation, differentiationhump, humpdtch, dtchmendop, mendopstrategies, strategiescannabinoid, cannabinoidsourh, sourhapgc, apgcwedcrsh