Use of Non-Targeted Workflows for the Analysis of Pharmaceutical and Illicit Drug Occurrence in Environmental Samples

Význam tématu

Analýza stopových koncentrací farmaceutik a nelegálních drog v povrchových a odpadních vodách poskytuje cenné informace o expozici obyvatelstva, environmentálním riziku a trendech užívání látek. Použití nelokovaných (non-targeted) workflow umožňuje odhalit neznámé nebo neočekávané kontaminanty a doplňuje klasické cílené přístupy zaměřené na předem vybrané analyty.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo porovnat nelokovaný a cílený LC-MS/MS přístup při sledování farmaceutik a nelegálních drog v odpadních a říčních vodách z urbanizovaného povodí v Londýně. Studie kombinovala vysoce výkonnou kvadrupólovou a QTOF technologii k identifikaci, potvrzení a kvantifikaci řady cílových i podezřelých sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky povrchové a odpadní vody se filtrovaly přes PTFE membránu 0,2 µm a přímo injektovaly do LC-MS/MS systémů.

• HRMS QTOF (LCMS-9030) s chromatografií na Shim-pack Velox Biphenyl kolonce; mobilní fáze amoniumformiát a methanol
• DIA-MS/MS mass scan pro non-targeted workflow a survey scan 100–920 Da
• Triple kvadrupól (LCMS-8060) s MRM metodou pro cílenou kvantifikaci
• Software LabSolutions 5.99 a Insight 3.8 s algoritmy chromatografické dekonvoluce, suspect screeningem a knihovním porovnáním

Hlavní výsledky a diskuse

Non-target workflow identifikoval desítky komponent, včetně farmaceutik, pesticidů a drog. Klíčové výsledky:

• V odpadních vodách byly zaznamenány vysoké koncentrace nikotinu (>2000 ng/l), benzoylecgoninu (1079 ng/l) a metforminu nad kvantifikačním limitem
• V říční vodě se detekovaly nižší hodnoty tentýž sloučenin; benzoylecgonin kolem 11 ng/l
• Linearita mezi QTOF a TQ kvantifikací byla velmi dobrá (R² ~0,93), což potvrzuje srovnatelnost obou přístupů
• Prověřování suspect screeningem zpětně umožňuje doplnění analyzovaných sloučenin bez nutnosti opětovné analýzy vzorků

Přínosy a praktické využití metody

Nelokované workflow nabízí flexibilitu pro rychlou detekci neznámých kontaminantů a možnost retrospektivních analýz při změnách priority látek. Kombinace s cílenou kvantifikací zajišťuje vysokou spolehlivost a robustnost výsledků, vhodných pro environmentální monitoring a WBE (wastewater-based epidemiology).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření databází knihoven autentických standardů, implementace crowdsourcingu pro tvorbu knihoven produktových iontů a integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro automatizované zpracování dat. Retrospektivní screening v non-target režimu se stane klíčovým nástrojem při sledování nově se objevujících kontaminantů.

Závěr

Studie prokázala, že propojení non-targeted a cílených LC-MS/MS workflow je efektivní přístup pro komplexní monitorování farmaceutik a nelegálních drog v prostředí. Analytické výsledky získané QTOF a triple kvadrupólem vykazují vysokou korelaci a potvrdily přítomnost řady klíčových látek v reálných vzorcích.

Reference

1 KT Ng et al., J Hazardous Materials, 398, 2020, 122933