NEMC: Rapid Determination of Ethynylestradiol (17EE2) to 15 pg/L in wastewater using Thermo Scientific EQuan MAX Plus LC-MS on-line SPE and Thermo Scientific Q Exactive Focus hybrid quadrupole-Orbitrap mass spectrometer

Význam tématu

Endokrinní disruptory, mezi které patří steroidní estrogen 17α-ethynylestradiol (17α-EE2), představují závažný problém pro sladkovodní ekosystémy i pitné vodní zdroje. Díky vysoké estrogenní aktivitě je 17α-EE2 označeno jako jeden z nejnebezpečnějších kontaminantů vody. EU Směrnice o vodním rámci stanovuje pro tento analyzovaný hormon hladinu detekce (LOD) 35 pg/L, což vyžaduje vysoce citlivé a rychlé analytické postupy.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit schopnost přístrojové sestavy Thermo Scientific EQuan MAX Plus LC-MS on-line SPE ve spojení s hybridním kvadrupól-Orbitrap spektrometrem Q Exactive Focus dosáhnout LOD 35 pg/L pro 17α-EE2 v odpadních vodách a zároveň zajistit spolehlivou potvrzovací analýzu pomocí paralelního monitoringu fragmentů (PRM). Studie hodnotila i možnost rozlišení izomerů 17α-EE2 a 17β-EE2 v reálných vzorcích.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický postup vycházel z on-line SPE extrakce vzorku o objemu 5 mL při průtoku 0,5 mL/min. Následovala chromatografická separace na dvoustupňovém systému: reverzní fáze pro naložení a analytická kolona pro separaci.
Detekce a kvantifikace proběhla na Q Exactive Focus v negativním režimu HESI s paralelním monitoringem MS2 fragmentů při rozlišení 70 000 (FWHM m/z 200). Metoda byla kalibrována extenzivně externími standardy od 25 do 1600 pg/L.

Použitá instrumentace

• On-line SPE systém: Thermo Scientific EQuan MAX Plus LC-MS
• UHPLC systém: Thermo Scientific Vanquish s CTC autosamplerem a quaternary loading pumpou
• Kolony: Thermo Scientific Accucore aQ 150×2,1 mm, 2,5 µm; Acclaim Vanquish Polar Advantage 150×2,1 mm, 2,2 µm
• Hmotnostní spektrometr: Thermo Scientific Q Exactive Focus hybrid kvadrupól-Orbitrap s HESI-II zdrojem
• Software: TraceFinder 4.1 pro akvizici, zpracování a potvrzení fragmentů

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla výjimečné analytické výkonnosti:

• Limit detekce (LOD): 15 pg/L
• Limit kvantifikace (LOQ): 29 pg/L
• RSD opakovatelnosti: 3,4 % (6 replik standardu 100 pg/L)
• Doba analýzy: pod 30 min, tj. přibližně 30× rychleji než běžné postupy
• Lineární rozsah kalibrace: 25–1600 pg/L, R² = 0,9998
• Potenciální chromatografické rozlišení izomerů 17α-EE2 a 17β-EE2

The reálný vzorek odpadní vody z čistíren ukázal koncentraci 17α-EE2 462 pg/L, což odpovídá hodnotám uváděným v literatuře.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení času analýzy s minimalizací spotřeby rozpouštědel a spotřebního materiálu
• Vyšší citlivost a spolehlivost potvrzovacího vyšetření pomocí PRM fragmentů s přesností < 5 ppm
• Možnost rychlého screeningu nízkokoncentrovaných estrogenních sloučenin v provozní praxi vodohospodářských laboratoří

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj by mohl zahrnovat zavedení deuterovaných vnitřních standardů pro zvýšení robustnosti kvantifikace a rozšíření metody na další steroidní estrogeny dle EU Směrnice (např. estron, 17β-estradiol). Rovněž se předpokládá automatizace přípravy vzorků a nasazení technologie v rámci kontinuálního environmentálního monitoringu.

Závěr

Použití on-line SPE ve spojení s vysokým rozlišením Orbitrap MS prokázalo vynikající výkon při stanovení 17α-ethynylestradiolu v odpadních vodách na úrovni desítek pg/L. Metoda nabízí rychlou, citlivou a potvrzovanou analýzu, která splňuje požadavky EU pro monitorování endokrinních disruptorů ve vodách.

Reference

1. Thrupp T.J. et al. The consequences of exposure to mixtures of chemicals. Sci. Total Environ. 2018.
2. Runnalls T.J. et al. Pharmaceuticals in the aquatic environment: steroids and anti-steroids. Hum. Ecol. Risk Assess. 2010.
3. Standing Committee of Analysts. The determination of steroid oestrogens in waters. 2008.
4. EU Water Framework Directive. European Commission, 2000.