Sensitive and Fast Screening for Explosives: Utilization of Online Preconcentration and High Resolution Mass Spectrometryg
Postery | | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Rychlé a vysoce citlivé sledování organických výbušnin ve vodních matricích je klíčové pro environmentální monitorování i bezpečnostní aplikace. Přítomnost těchto látek v povrchových či podpovrchových vodách představuje riziko pro ekosystémy i lidské zdraví. Integrace online prekoncentrace s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií umožňuje efektivní detekci stopových úrovní kontaminantů bez nutnosti časově náročné přípravy vzorku.
Cílem této studie bylo vyvinout jedinou LC-MS metodu schopnou rychlého screeningu 22 výbušnin a příbuzných sloučenin v pitné a povrchové vodě. Metoda kombinuje velkoobjemovou automatizovanou injekci, online extrakci a prekoncentraci na kapalinové chromatografii s ultrarychlým vysokorozlišovacím detektorem ke zvýšení citlivosti a specificity.
Automatizovaná analýza byla realizována na EQuan MAX systému s následujícími parametry:
Metoda dosáhla limitů detekce 0,5–25 ppt a LLOQ v rozmezí ≤0,5–500 ppt pro většinu testovaných sloučenin. V neat solu bylo u všech analyzovaných látek možné detekovat koncentrace pod 0,5 ppt. Ve vzorcích vody z řeky byly při 100 ppt detekovány všechny sloučeniny, polovina z nich při 10 ppt a třetina při 1 ppt. Nízký matriční efekt je zajištěn vysokým rozlišením a úzkou hmotnostní tolerancí. Účinnost prekoncentrace byla ovlivněna afinitou jednotlivých látek k sorbentu, což se projevilo variabilními signálními odezvami.
Tato metoda nabízí laboratornímu provozu rychlý screening více tříd výbušnin s minimální přípravou vzorku. Je využitelná pro environmentální monitoring, kontrolu kvality pitné vody, forenzní analýzu i bezpečnostní inspekce. Online prekoncentrace šetří čas i spotřebu sorbentu oproti klasickému SPE.
Další směry rozvoje zahrnují optimalizaci prekoncentrace na novelních sorpčních materiálech ke zvýšení citlivosti některých slabě vázaných látek, testování přístupu v dalších matrikách (odpadní voda, půda, kal) a rozšíření metody na nové cílové analyty. Integrace s přístroji nové generace hmotnostních spektrometrů může dále zvýšit selektivitu i rychlost analýzy.
Vyvinutá LC-MS metoda spojuje online prekoncentraci s ultravysoce rozlišovací Orbitrap hmotnostní spektrometrií pro efektivní screening 22 výbušnin ve vodě. Metoda dosahuje velmi nízkých detekčních limitů, minimalizuje matriční efekty a zkracuje dobu analýzy, což ji řadí mezi špičkové přístupy v oblasti environmentální analytiky a bezpečnostní kontroly.
LC/HRMS, LC/Orbitrap, LC/MS/MS, LC/MS
ZaměřeníForenzní analýza a toxikologie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Rychlé a vysoce citlivé sledování organických výbušnin ve vodních matricích je klíčové pro environmentální monitorování i bezpečnostní aplikace. Přítomnost těchto látek v povrchových či podpovrchových vodách představuje riziko pro ekosystémy i lidské zdraví. Integrace online prekoncentrace s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií umožňuje efektivní detekci stopových úrovní kontaminantů bez nutnosti časově náročné přípravy vzorku.
Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo vyvinout jedinou LC-MS metodu schopnou rychlého screeningu 22 výbušnin a příbuzných sloučenin v pitné a povrchové vodě. Metoda kombinuje velkoobjemovou automatizovanou injekci, online extrakci a prekoncentraci na kapalinové chromatografii s ultrarychlým vysokorozlišovacím detektorem ke zvýšení citlivosti a specificity.
Použitá metodika a instrumentace
Automatizovaná analýza byla realizována na EQuan MAX systému s následujícími parametry:
- Online kapalinová chromatografie s prekoncentrační kolonou Hypersil GOLD aQ (2,1×20 mm, 12 µm)
- Analytická kolona Hypersil GOLD PFP (2,1×100 mm, 1,9 µm)
- Injekční objem 4 mL, rychlost náplně 2 mL/min
- Mobilní fáze A: 0,1 mM NH4Cl ve vodě, B: 0,1 mM NH4Cl v 99 % methanolu, gradient 10–90 % B
- Hmotnostní spektrometr Exactive Orbitrap v negativním APCI režimu, rozlišení 50 000, externí kalibrace
- Parametry zdroje: corona jehla 80 µA, vaporizer 200 °C, ion transfer tube 125 °C
- Plný scan v rozsahu 100–500 amu, tolerance hmotnosti ±5 ppm
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda dosáhla limitů detekce 0,5–25 ppt a LLOQ v rozmezí ≤0,5–500 ppt pro většinu testovaných sloučenin. V neat solu bylo u všech analyzovaných látek možné detekovat koncentrace pod 0,5 ppt. Ve vzorcích vody z řeky byly při 100 ppt detekovány všechny sloučeniny, polovina z nich při 10 ppt a třetina při 1 ppt. Nízký matriční efekt je zajištěn vysokým rozlišením a úzkou hmotnostní tolerancí. Účinnost prekoncentrace byla ovlivněna afinitou jednotlivých látek k sorbentu, což se projevilo variabilními signálními odezvami.
- Senzitivita LOD 0,5–25 ppt, LLOQ ≤0,5–500 ppt
- Detekce ve spikovaných vzorcích řeky: 100 ppt pro všechny, 10 ppt pro ~50 %, 1 ppt pro ~33 %
- Minimální chemický šum díky vysokému rozlišení Orbitrapu
- Variabilita prekoncentrační účinnosti dle afinity analyta ke stacionární fázi
Přínosy a praktické využití metody
Tato metoda nabízí laboratornímu provozu rychlý screening více tříd výbušnin s minimální přípravou vzorku. Je využitelná pro environmentální monitoring, kontrolu kvality pitné vody, forenzní analýzu i bezpečnostní inspekce. Online prekoncentrace šetří čas i spotřebu sorbentu oproti klasickému SPE.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další směry rozvoje zahrnují optimalizaci prekoncentrace na novelních sorpčních materiálech ke zvýšení citlivosti některých slabě vázaných látek, testování přístupu v dalších matrikách (odpadní voda, půda, kal) a rozšíření metody na nové cílové analyty. Integrace s přístroji nové generace hmotnostních spektrometrů může dále zvýšit selektivitu i rychlost analýzy.
Závěr
Vyvinutá LC-MS metoda spojuje online prekoncentraci s ultravysoce rozlišovací Orbitrap hmotnostní spektrometrií pro efektivní screening 22 výbušnin ve vodě. Metoda dosahuje velmi nízkých detekčních limitů, minimalizuje matriční efekty a zkracuje dobu analýzy, což ji řadí mezi špičkové přístupy v oblasti environmentální analytiky a bezpečnostní kontroly.
Reference
- Yinon J, McClellan JE, Yost RA Rapid Commun Mass Spectrom 1997 11 1961–1970
- Zhao K, Yinon J J Chromatogr A 2002 977 59–68
- Ruzicka J, McHale KJ, Sanders M Proceedings 57th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics Philadelphia PA 2001
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Enhanced Analysis of explosives listed in EPA Method 8330B using APCI-LC-MS/MS
2025|Shimadzu|Postery
ThP 105 Enhanced Analysis of explosives listed in EPA Method 8330B using APCI-LC-MS/MS Valeria Zerda-Pinto1; Sarah A Monti1; Ethan R Hain1; Lihini Mendis1; Samatha A. Olendorff1; Ruth Marfil-Vega1; Landon A Wiest1; Christopher T Gilles1; 1. Shimadzu Scientific Instruments, Columbia, MD…
Klíčová slova
cold, coldpetn, petnhmx, hmxrdx, rdxmin, minexplosives, explosiveshot, hottnt, tntriver, rivertetryl, tetrylpatuxent, patuxentdna, dnanexera, nexeraionization, ionizationtetranitrate
Simultaneous UHPLC/MS Analyses of Explosive Compounds
2010|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 51879 Simultaneous UHPLC/MS Analyses of Explosive Compounds Guifeng Jiang, Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA Introduction Key Words • MSQ Plus Mass Detector • Explosives • Library Spectra • Sensitivity • UHPLC Explosive compounds, which are recognized…
Klíčová slova
tatp, tatpexplosive, explosivemsq, msqpetn, petnapci, apcitnt, tnttetryl, tetryldetection, detectionrdx, rdxspectra, spectramass, masscompounds, compoundsseventeen, seventeenplus, plusuhplc
Dual Confirmation of EPA Method 8330 explosives using DUIS-equipped Single Quadrupole LCMS-2050 and PDA for Tandem Detection
2025|Shimadzu|Postery
ThP 103 Dual Confirmation of EPA Method 8330 explosives using DUIS-equipped Single Quadrupole LCMS-2050 and PDA for Tandem Detection Valeria Zerda-Pinto1; Ethan R Hain1; Lihini Tharanga Mendis1; Sarah Monti1; Samantha A. Olendorff1; Ruth Marfil-Vega1; Landon A Wiest1; Christopher Gilles1 1.…
Klíčová slova
min, minexplosives, explosivespetn, petntnt, tnttetryl, tetrylhmx, hmxrdx, rdxpda, pdaexplosive, explosiveloq, loqdna, dnanexera, nexeratetranitrate, tetranitratenitroglycerin, nitroglycerinsims
Determination of Explosives in Soil Using the Agilent 1260 Infinity III LC System
2025|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Environmental Determination of Explosives in Soil Using the Agilent 1260 Infinity III LC System Relative response Injector workflows for reliable calibration without manual work Retention time Author Abstract Sonja Schipperges Agilent Technologies, Inc. Both military and certain civil…
Klíčová slova
explosives, explosivespetn, petnhmx, hmxhexyl, hexylcalibration, calibrationtetryl, tetrylrdx, rdxretention, retentionmau, mausoil, soilresponse, responsegarden, gardenrelated, relatedmin, mininfinitylab