Benchtop Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry of PFAS for preliminary screening of environmental samples

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou vysoce perzistentní kontaminanty životního prostředí s negativním dopadem na lidské zdraví a ekosystémy.
Vysoké koncentrace PFAS mohou kontaminovat citlivé LC-MS/MS přístroje, což vede k náročnému čištění, výpadkům provozu a vyšším nákladům.
Předimplementace rychlého screeningového kroku na benchtop MALDI-TOF MS může minimalizovat riziko kontaminace a zkrátit dobu přípravy vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout jednoduchou, rychlou a nákladově efektivní metodu pro předběžný screening PFAS ve vodných vzorcích pomocí lineárního benchtop MALDI-TOF hmotnostního spektrometru.
Metoda má odhalit vzorky s vysokou hladinou PFAS před řádnou LC-MS/MS analýzou, aby se zabránilo kontaminaci a prodlevám.

Použitá metodika a instrumentace

Připraveny byly standardní roztoky PFOA, PFOS, PFHxA a PFBS v aketonitrilu a dále ředěny vodou.
Testováno bylo šest běžných MALDI matic (CHCA, DHB, DHAP, DAN, norharmane (NRM) a TMGN); pro další analýzu byly vybrány NRM (1 mg/ml) a TMGN (5 mg/ml v 70 % acetonitrilu).
Vzorky se smíchaly se zvolenou matricí, přidána interní standardizace pro PFOS (13C8-PFOS), namátkově naneseny 1 μl na FlexiMass-SR48 nebo FlexiFocus 96-well skleněné podložky.
MALDI-8030 prováděl analýzu v negativním režimu na m/z 100–1000 s 980 snímky v 200 Hz, blankingem 200 a pulsed extraction 400.
K detekci byly sledovány ionty m/z 314,2 (PFOA), 499,2 (PFOS), dále PFHxA a PFBS.
MALDI-MSI se využilo k hodnocení homogenity nanesených kapek a stanovení limitů detekce.
Whole-slide imaging se provádělo s rastrem 250 μm a vizualizací v IMAGEREVEAL MS softwaru pomocí červeno-zelené škály intenzit.

Použitá instrumentace

• MALDI-TOF spektrometr Shimadzu MALDI-8030
• Software IMAGEREVEAL MS (Shimadzu)
• Skleněné targety FlexiMass-SR48 a FlexiFocus 96-well
• Matrice: norharmane (NRM), TMGN
• Interní standard 13C8-PFOS

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla mez detekce (LOD) pro PFOA ~5 ppb, PFOS ~250 ppt, PFHxA ~200 ppt a PFBS ~1 ppb.
Spot imaging ukázalo migraci PFAS ke krajům kapek; použití annular acquisition u norharmane zlepšilo poměr signál/šum, ale TMGN poskytla homogennější distribuci.
Whole-slide snímkování 48 vzorků trvalo přibližně 12 minut; nastavená mez přítomnosti PFAS na 100 ng/ml umožnila jasnou barevnou identifikaci vysoce kontaminovaných vzorků.
Testování balených vod odhalilo několik vzorků s nízkou hladinou PFAS, vhodné k následné kvantitativní LC-MS/MS analýze.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý pre-screening vzorků (celá slide za méně než 15 minut).
• Minimální objem vzorku (200 μl) a jednoduchá příprava bez složité extrakce.
• Snížení rizika kontaminace a provozních prostojů LC-MS/MS zařízení.
• Vizuální a snadno interpretovatelná data pro rychlé rozhodnutí o dalším postupu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnost zavedení více interních standardů pro polo-kvantitativní analýzu různých PFAS.
Rozšíření metody na jiné typy matric (půdy, sedimenty) po úpravě přípravy.
Integrace s robotizovanou přípravou vzorků a vyšší propustnost.
Další validace a porovnání s konvenčními LC-MS/MS postupy.
Technologický rozvoj rychlejších MALDI-TOF systémů s vyšším rozlišením.

Závěr

Bylo prokázáno, že benchtop MALDI-TOF MS lze využít jako efektivní pre-screeningový nástroj pro detekci PFAS ve vodných vzorcích.
Metoda nabízí rychlou a nákladově nenáročnou identifikaci problematických vzorků, avšak k potvrzení přítomnosti a kvantifikaci PFAS je nezbytné navazující LC-MS/MS měření.

Reference

1) Shimadzu Application News LCMS-151