Enhanced Identification Confidence and Specificity for PFAS Analysis Using Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry Collision Cross Sections

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou vysoce stabilní sloučeniny, často označované jako „věčné chemikálie“, které se hromadí v životním prostředí a v organismech. Jejich dlouhodobé účinky zahrnují karcinogenní a imunitně potlačující působení, zvýšení cholesterolu i riziko kardiovaskulárních onemocnění. Neustále se objevují nové, dosud neznámé PFAS, a proto je klíčová implementace citlivých a širokospektrých analytických metod, schopných detekovat známé i neznámé látky.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit spolehlivost a specifitu metody ultravysoce výkonné kapalinové chromatografie spojené s cyklickou iontovou mobilitou a hmotnostní spektrometrií (UHPLC-cIM-MS). Konkrétně bylo porovnáno opakovatelné měření kolizních průřezů (CCS) v rámci jednoho pracoviště i mezi dvěma pracovišti a dále s referenčními hodnotami z driftové trubice (DT-IMS).

Použitá metodika a instrumentace

Analýza proběhla na systémech Waters ACQUITY Premier a SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS spojených s UPLC kolonkami BEH C18 AX a HSS T3 C18. Pro ionizaci byl použit elektrosprej ve formě ES-, data se snímala v rozsahu m/z 50–1200. Pro kontrolu kvality a kalibraci CCS byly využity referenční směsi PFAS (PFAC30PAR, Waters™ LCMS QC Standard) a interní knihovna 130 PFAS sloučenin. Zpracování dat proběhlo v softwaru MassLynx™, Driftscope™, waters_connect™ a platformě Tibco Spotfire™.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vnitro- i meziplatformní reprodukovatelnosti CCS hodnot s RMS odchylkou pod 1 %. Lineární odezva pro PFOS byla prokázána v rozsahu 0,005–10 000 pg/mL (R²=0,99). Porovnání CCS z cyklické IMS s publikovanými DT-IMS daty ukázalo statisticky nevýznamný rozdíl (ΔCCS ≈0,6 %), což potvrzuje kompatibilitu různých iontově-mobilitních technologií.

Přínosy a praktické využití metody

• Dodatečný identifikační parametr CCS posiluje spolehlivost detekce PFAS v komplexních vzorcích.
• Možnost retrospektivní analýzy na základě CCS i m/z umožňuje zpětné vyhledávání neznámých PFAS.
• Reprodukovatelné výsledky podporují mezinárodní standardizaci a validaci metod pro environmentální i zdravotnické aplikace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšiřování knihoven PFAS CCS, propojení s chemometrickými přístupy a aplikace v polním monitoringu znečištění slibují lepší sledování nově se objevujících látek. Integrace umělé inteligence a strojového učení může dále zefektivnit automatizované vyhodnocení nestrukturovaných dat.

Závěr

Cyklická iontová mobilita navázaná na UHPLC-MS poskytuje robustní a vysoce specifický přístup k analýze PFAS. Reprodukovatelnost CCS <1 % a kompatibilita s DT-IMS podtrhují univerzálnost metody pro cílené i necílené screenování životního prostředí.

Reference

1. U.S. EPA Method 1633, Environmental Protection Agency, 2024.
2. Directive (EU) 2020/2184, European Parliament and Council, 2020.
3. ASTM D8421-22, ASTM International, 2022.
4. U.S. EPA Chemistry Dashboard: PFASSTRUCTboard, accessed 20-03-2024.
5. Stecconi T. et al. A LC-MS/MS Procedure for the Analysis of 19 PFAS in Food, Talanta 2024;266(2):125054.
6. Dreolin N. et al. Analysis of 28 EU Regulated PFAS in Food, Waters Application Note 720008219, 2024.
7. Routine Determination of PFAS in Drinking Water by UPLC-MS/MS, Waters Application Note 720007413, 2021.
8. Dodds J.N. et al. Rapid Characterization of PFAS by IMS-MS, Anal. Chem. 2020;92(6):4427–4435.
9. PFAS Analysis Kit for ACQUITY UPLC Systems, User Guide 720006689, Waters Corporation.