Combating New Psychoactive Substances (NPS) Abuse: Adapting a Forensic Toxicology Screening Solution for Environmental Wastewater Surveillance with ACQUITY UPLC H-Class PLUS Coupled with Xevo G2- XS QTof Instrument

Význam tématu

Nové psychoaktivní látky (NPS) představují rostoucí hrozbu pro veřejné zdraví i životní prostředí. Sledování jejich výskytu ve vodním prostředí umožňuje včas odhalit změny ve spotřebě a zavést včasné varovné systémy. Použití vysoce citlivé a selektivní metody založené na LC-HRMS přináší komplexní přehled o biologicky aktivních sloučeninách v odpadních vodách.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo přizpůsobit stávající aplikaci pro forenzní toxikologii v prostředí UNIFI k analýze NPS v odpadních vodách. Studie demonstruje optimalizaci přípravy vzorku, chromatografie UPLC a vysokorozlišovací hmotové spektrometrie QTof pro širokospektrální screening až 1 975 látek při nízkých koncentracích.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky odpadní vody byly extrahovány pomocí SPE Oasis MCX (6 cc/150 mg). Chromatografické podmínky:

• ACQUITY UPLC H-Class PLUS, kolona HSS C18 (2.1×150 mm, 1.8 µm), 50 °C
• Mobilní fáze A: 5 mM ammonium formiát pH 3.0 + 0.15 % kyseliny formiové; B: 0.1 % kyselina formiová v acetonitrilu
• Gradient 0–15 min, průtok 0.4 mL/min, objem injekce 5 µL

Hmotová spektrometrie:

• Xevo G2-XS QTof, ESI+; rozsah m/z 50–1 200; MSE režim (nízká i vysoká energie) s nastaveným referenčním iontem leucinu enkefalinu
• UNIFI software pro zpracování a identifikaci

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala schopnost detekovat 42 kontrolovaných látek v reálných vzorcích s přesností retence ±0.35 min a hmotnostní chybou <5 ppm. Validace pomocí systému SSM potvrdila spolehlivou identifikaci všech referenčních látek. Stanovení LOD na úrovni 1 µg/L významně snížilo počet falešně pozitivních výsledků.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní screening až 1 975 NPS a léků v jediné injekci
• Plně automatizované workflow zkracuje dobu analýzy
• Vysoká selektivita a citlivost minimalizuje falešné nálezy
• Užitečné pro environmentální a veřejnozdravotní monitorování

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj technik HRMS a rozšíření knihoven umožní sledovat i metabolity a transformované produkty NPS. Integrace strojového učení s velkými databázemi spekter podpoří rychlé tentativní identifikace. Real-time monitoring odpadních vod pro ústřední kontrolní systémy se stává dostupným díky dalšímu zrychlení analýzy a automatizaci.

Závěr

Přizpůsobená aplikace pro forenzní toxikologii s použitím UPLC-QTof a UNIFI poskytuje robustní, vysoce citlivou a automatizovanou platformu pro environmentální screening NPS. Metoda umožňuje spolehlivou detekci v náročných matricích odpadních vod a lze ji snadno implementovat v laboratorních sítích pro kontinuální sledování.

Reference

1. Conlan X. A., Theakstone A. G. CHAPTER 1 Detection Strategies for Traditional Illicit Substances. RSC Publishing, 2021, s. 1–40.
2. Lee R., Wood M. Using the Waters Forensic Toxicology Screening Application Solution with UNIFI to Determine Diuretics in Urine. Waters Application Note 720005391, 2015.
3. Lee R., Wood M. Screening for Cannabinoids using the Waters Forensic Toxicology Application Solution with UNIFI. Waters Application Note 720005413, 2015.
4. Mistry N. S., Carlton L. J., Cooper J. The Utility of MSE for Toxicological Screening with waters_connect and the Xevo G3 QTof Mass Spectrometer. Waters Application Brief 720008045, 2023.