Highly Sensitive Quantitation of Cylindrospermopsin and Anatoxin-a in Water using the Triple Quad LCMS-8060NX in Accordance with EPA Method 545

Význam tématu

Monitoring cyanotoxinů jako jsou cylindrospermopsin a anatoxin-a je klíčový pro zajištění bezpečnosti pitné i rekreační vody. Tyto toxiny, produkované sinicemi, mohou způsobit závažné zdravotní potíže od poškození jater a ledvin po akutní neurotoxické účinky. Přesné a citlivé metody analýzy umožňují rychlé odhalení kontaminace a podporují ochranu veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit LC-MS/MS metodu podle EPA Metody 545 pro kvantitativní analýzu cylindrospermopsinu a anatoxin-a ve vodách s výrazně nižšími limity stanovitelnosti a širším dynamickým rozsahem než původní metoda. Metoda má umožnit analýzu vzorků s různými koncentracemi bez dodatečného ředění či koncentrační přípravy a zkrátit dobu analýzy na 8 minut.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a detekci bylo využito:

• Shimadzu LCMS-8060NX triple kvadruple s ESI v pozitivním režimu a MRM sledováním.
• Shim-pack GIST C18 kolona (100 × 2,1 mm, 2,0 µm) s gradientem 0,2 % acetic acid v vodě (A) a methanol (B), průtok 0,3 mL/min, teplota 40 °C.
• Interní standardy uracil-d4 a L-phenylalanine-d5 pro kompenzaci matrice a variací ionizace.
• LabSolutions Insight pro akvizici, zpracování a QoA/QC hodnocení dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Separace cylindrospermopsinu, anatoxin-a a interních standardů byla dokončena během 8 minut s dobrým tvarem píků a baseline rozlišením.
• Limity kvantifikace (LOQ) dosáhly 0,005 ng/mL pro cylindrospermopsin a 0,02 ng/mL pro anatoxin-a, definované na základě S/N ≥ 10, přesnosti 80–120 % a RSD < 7 %.
• Kalibrační křivky pro cylindrospermopsin (0,005–10 ng/mL) a anatoxin-a (0,02–20 ng/mL) vykázaly lineární závislost s R² > 0,99 a RSD < 10 % pro všechny koncentrace.
• Analýza pěti různých vodních vzorků (laboratorní voda, kohoutková voda, filtrovaná voda, voda z potoka a z rybníka) bez přítomnosti toxinů prokázala absenci carry-over.
• Při dvoustupňovém přídavku toxinů (0,05 a 0,25 µg/L cylindrospermopsinu, 0,2 a 1 µg/L anatoxin-a) dosáhly recoveries 80–125 % s RSD < 10 %, což vyhovuje požadavkům EPA 545.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlé vyšetření širokého spektra koncentrací toxinů ve vodě bez dodatečných úprav vzorku.
• Vysokou citlivost a selektivitu díky MRM režimu a interním standardům.
• Zkrácení doby analýzy na 8 minut se zachováním chromatografického rozlišení.
• Jednoduchou implementaci v monitorovacích laboratořích a facility QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj v oblasti vysokokapacitního a automatizovaného monitoringu cyanotoxinů:

• Integrace robotizovaných systému pro automatickou přípravu vzorků.
• Vývoj miniaturizovaných hmotnostních spektrometrů pro přenosné venkovní analýzy.
• Použití umělé inteligence a strojového učení pro predikci výskytu a rychlé vyhodnocování dat.
• Multiplexní detekce dalších toxických sloučenin při jediné analýze.

Závěr

Vyvinutá LC-MS/MS metoda na systému Shimadzu LCMS-8060NX splňuje a překračuje požadavky EPA Metody 545 pro citlivou, rychlou a reprodukovatelnou analýzu cylindrospermopsinu a anatoxin-a ve vodách. Metoda nabízí nízké LOQ, široký dynamický rozsah a vysokou robustnost, což ji činí vhodnou pro pravidelný monitoring kvality vody.

Reference

1. Health Effects Support Document for the Cyanobacterial Toxin Cylindrospermopsin. US EPA, 2015.
2. EPA Drinking Water Health Advisories for Cyanotoxins. US EPA.
3. Health Effects Support Document for the Cyanobacterial Toxin Anatoxin-A. US EPA, 2015.
4. EPA Method 545: Determination of Cylindrospermopsin and Anatoxin-a in Drinking Water by LC/ESI-MS/MS.