Non-Target PFAS Analysis in Dried Blood Spots Using the Agilent 6546 LC/Q-TOF with Profinder and FluoroMatch

Význam tématu

Díky širokému využití per- a polyfluorovaných látek (PFAS) v průmyslu a jejich perzistenci v životním prostředí a organismech je klíčové rozšířit kapacitu neškálované analýzy těchto látek. Kombinace vysoce výkonné kapalinové chromatografie (LC) s vysokorozlišovacím Q-TOF MS a softwarovými nástroji umožňuje detekci stovek potenciálních PFAS i v malých objemech biologických vzorků, jako jsou suché krevní skvrny (DBS). Suché krevní skvrny jako snadno získatelný a skladovatelný materiál poskytují možnost dlouhodobého monitoringu expozice u novorozenců a populace.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo zavést nekonvenční nešablonovou workflow pro odhalení známých i nových PFAS v DBS pomocí Agilent 1290 Infinity II LC a Agilent 6546 LC/Q-TOF. Popisují se dvě varianty zpracování dat:

• Profinder + FluoroMatch Modular: rekurzivní výběr špiček v MassHunter Profinder s následnou filtrací a anotací ve FluoroMatch Modular.
• FluoroMatch Flow: komplexní open-source workflow (MZmine + FluoroMatch Flow) pro konverzi, výběr špiček, filtraci, anotaci, detekci homologních řad a vizualizace.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky DBS byly připraveny z krevních skvrn na FTA kartách, extrahovány alkalickou metanolvou, koncentrovány a převedeny do akvatického metanolového roztoku. Pro separaci PFAS byla použita:

• Kapalinová chromatografie: Agilent 1290 Infinity II LC s kolonnou Poroshell 120 EC-C18 (2,1×100 mm, 2,7 μm), doplňkový PFC-delay sloupec, gradient 2 mM ammonium octanu/voda vs. 95:5 acetonitril/voda, tok 0,4 mL/min, teplota kolony 40 °C.
• Analytická detekce: Agilent 6546 LC/Q-TOF ve negativním ionizačním režimu, m/z 40–1 000, MS/MS s iterativní exkluzí (IE) při 10 a 40 eV, rychlost akvizice až 8 spekter/s.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě workflow umožnily detekci více než 90 potenciálních PFAS v DBS. Pomocí Profinder + FluoroMatch Modular bylo identifikováno 29 látek s vysokou důvěrou; z toho 21 odpovídalo standardům, 4 byly kontaminanty standardních směsí a 4 pravděpodobně endogenní. Workflow FluoroMatch Flow detekovalo výrazně více surových špiček (17 301 vs. 1 921), avšak s vyšší mírou falešných pozitiv (~30 %). Profinder redukoval addukty, dimery a in-source fragmenty, což vedlo k nižší míře falešných pozitiv (4 %) a nulové míře falešných negativ při manuální validaci. Workflow Flow postrádal některé dlouhé řady PFCA (C14), čímž vykázal míru falešných negativ 5 %. Iterativní MS/MS zvýšilo pokrytí fragmentací o 14 % a pomohlo odhalit málo sledované PFAS, včetně perfluoropolyeterových kyselin (PFECA).

Přínosy a praktické využití metody

Tento přístup umožňuje komplexní nontarget analýzu PFAS v biologických vzorcích s minimálním objemem materiálu, využitelnou pro monitorování expozice populace (zejména novorozenců). Automatizované workflow zkracuje čas na zpracování dat a snižuje subjektivitu interpretace. Díky iterativnímu IE MS/MS lze rozšířit spektrum identifikovaných PFAS v biologii i životním prostředí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace dalších open-source nástrojů pro strojové učení k dalšímu zlepšení detekční specifity a snížení falešných pozitiv. Rozvoj databází PFAS fragmentů a standardizace scoringových kritérií posílí reprodukovatelnost analýzy. V budoucnu lze metodiku rozšířit na další matricové karty (moč, sliny) a využít ji ve velkých populačních kohortách pro epidemiologické studie.

Závěr

Použití Agilent 6546 LC/Q-TOF spolu s FluoroMatch Suite přináší robustní platformu pro nešablonovou analýzu PFAS v DBS. Kombinace Profinder + FluoroMatch Modular poskytuje lepší selektivitu a nízkou chybovost, zatímco FluoroMatch Flow nabízí plně integrované open-source prostředí. Obě metody umožňují odhalit známé i nové PFAS v malém množství biologického materiálu.

Reference

1. Aro R. et al. Chemosphere 2021, 283, 131200.
2. ITRC. Web: Human and Ecological Health Effects of select PFAS.
3. Miaz L.T. et al. Environ. Sci. Process Impacts 2020, 22(4), 1071–1083.
4. Koelmel J.P. et al. Anal. Bioanal. Chem. 2020, 414(3), 1201–1215.
5. Koelmel J.P. et al. Anal. Chem. 2020, 92(16), 11186–11194.
6. Koelmel J.P. et al. Exposome 2022, 2(1), osac006.
7. Koelmel J.P. et al. Sci. Total Environ. 2023, 883, 163579.