Determination of Sulfonamide Antibiotics in Wastewater by Liquid Chromatography– Tandem Mass Spectrometry

Význam tématu

Antibiotika, zejména sulfonamidy, se po aplikaci u lidí i zvířat dostávají do odpadních vod a představují riziko rozvoje rezistentních bakterií a kontaminace vodních ekosystémů. Nízké koncentrace těchto látek (ng/L) vyžadují vysoce citlivé a spolehlivé analytické metody pro environmentální monitoring a hodnocení rizik.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat LC-ESI-MS/MS metodu pro kvantitativní stanovení pěti sulfonamidů na úrovni stopových koncentrací v odpadních vodách po sekundární čistírně v Řecku.

Použitá metodika

Vzorky sekundárního vypouštěného splaškového kalu byly vakuově filtrované. Po naředění a adjustaci na pH 4 byl přidán interní standard d4-sulfamethoxazol. Enrichování analyzovaných sulfonamidů proběhlo pomocí SPE na C18 kartridžích s elucí methanolem, odpařením pod dusíkem a převedením do mobilní fáze.

Použitá instrumentace

• Surveyor HPLC System s C18 kolónou (150×2,1 mm, 3,5 µm), gradientní eluce mobilními fázemi A (0,1 % kyselina mravenčí ve vodě) a B (0,1 % kyselina mravenčí v acetonitrilu), průtok 0,2 mL/min, objem injektu 20 µL.
• TSQ Quantum Ultra QqQ-MS s ESI v pozitivním režimu, režim SRM, rozlišení Q1/Q3 0,2/0,7 FWHM, kolizní plyn argon 1,0 mTorr, teplota íontové komory 350 °C, doba pobytu 0,2 s.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla linearity v rozsahu 0,1–100 µg/L s koeficientem determinace vyšším než 0,99 a LOD 0,053–0,110 µg/L. Průměrné procento zpětného výtěžku ve vodě se pohybovalo mezi 72 a 120 % při RSD do 19 %. Všechny analyzované sloučeniny byly spolehlivě odděleny a detekovány. V aplikovaných reálných vzorcích byla sulfamethoxazol přítomen ve všech vzorcích s mediánovou koncentrací 150 ng/L, což poukazuje na nedokonalé odstranění v čistírnách odpadních vod.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost umožňuje stanovení sulfonamidů na úrovni ng/L.
• Dobré zpětné výtěžky a reprodukovatelnost zajišťují spolehlivost kvantifikace v environmentálních matricích.
• Metodu lze implementovat v kontextu QA/QC laboratoří environmentálních analýz.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další třídiny antibiotik a metabolity.
• Online SPE-LC-MS/MS a miniaturizace vzorkování pro vyšší automatizaci.
• Použití vysokorozlišení hmotnostní spektrometrie pro screening neznámých kontaminantů.
• Standardizace metod a podpora legislativních limitů v environmentální chemii.

Závěr

LC-ESI-MS/MS metoda kombinovaná se SPE představuje robustní nástroj pro citlivé sledování sulfonamidových antibiotik v odpadních vodách. Umožňuje detekci stopových koncentrací, kvalitní kvantifikaci a přispívá k environmentálnímu monitoringu a hodnocení rizik.

Reference

• Petrovic M.; Hernando M. D.; Díaz-Cruz M. S.; Barceló D. Liquid chromatography–tandem mass spectrometry for the analysis of pharmaceutical residues in environmental samples: a review. J. Chrom. A, 2005, 1067(1–2), 1–14.
• Göbel A.; McArdell C. S.; Suter M. J.-F.; Giger W. Trace determination of macrolide and sulfonamide antimicrobials, a human sulfonamide metabolite, and trimethoprim in wastewater using liquid chromatography coupled to electrospray tandem mass spectrometry. Anal. Chem., 2004, 76(16), 4756–4764.
• Yang S.; Cha K.; Carlson K. Quantitative determination of trace concentrations of tetracycline and sulfonamide antibiotics in surface water using solid-phase extraction and liquid chromatography/ion trap tandem mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2004, 18(18), 2131–2145.