Quantitative PFAS Analysis in Cosmetics Using the CTC PAL3 Series 2 RTC Autosampler with the 6495D Triple Quadrupole LC/MS System

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou vysoce stabilní látky s výraznou perzistencí a potenciálem bioakumulace. V kosmetice se používají nebo se mohou do výrobků dostat neúmyslně a mohou tak zvyšovat expozici spotřebitelů i environmentální zátěž. Rostoucí regulační tlak (EU, MFDS, POPs, národní zákazy) vyžaduje citlivé, reprodukovatelné a rutinně použitelné analytické postupy pro kvantifikaci PFAS v komplexních kosmetických matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout plně automatizovaný end-to-end workflow pro kvantitativní stanovení 74 PFAS ve výrobcích dekorativní kosmetiky (tekuté make-upy, rtěnky, řasenky) kombinací CTC PAL3 Series 2 RTC autosampler a Agilent 6495D triple quadrupole LC/MS. Workflow integruje automatickou přípravu kalibrací, rozpouštědlovou extrakci, micro‑SPE čištění a přímou LC/MS analýzu v jednom robotickém systému s cílem snížit manuální zásahy a zvýšit průchodnost a konzistenci dat.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Vzorkování: ~0,20 ± 0,01 g kosmetiky váženo do 10 mL vialu; do vzorku přídavek surrogátů (EIS) a u QC také cílových látek.
• Disperze: hexan 0,2 mL jako nonpolární dispergační rozpouštědlo, vortex, centrifugace (4 500 rpm, 5 min).
• Extrakce: MeOH/ACN 50:50 (4,8 mL), vortex 2 000 rpm, separace a nanášení supernatantu na micro‑SPE kartáček.
• Micro‑SPE cleanup: kondicionování kartáčku, dvě dávky supernatantu a dodatečný diluent, sběr eluátu do 250 µL vialu; přidání NIS a přímá injekce 2 µL.
• Kalibrace: 12 úrovní automaticky připravených (1–50 000 ng/L) včetně 34 surrogátů a 3 interních standardů; zahrnut kalibrační blank.
• Kontroly: procedurální blank (PB), matrix blank (MB), QC ve třech úrovních (LSQ 2,5 µg/kg; MSQ 25 µg/kg; HSQ 250 µg/kg), každý ve trojici.

Instrumentace:

• Autosampler: CTC PAL3 Series 2 RTC se souborem nástrojů (3 liquid syringe tools, dilutor tool, micro‑SPE tool, LC/MS tool), Tray Cooler, centrifuga, vortex, Solvent Module, Fast Wash Module, LC Injection Valve; veškeré hadičky a spotřební materiál testované jako PFAS‑free.
• LC separace: Agilent 1290 Infinity II UHPLC; analytický sloupec Agilent ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18, 2.1 × 100 mm, 1.8 µm; teplota 55 °C; průtok 0,4 mL/min; mobilní fáze A = 5 mM amonný acetát ve vodě, B = methanol; gradient 14,5 min, injekční objem 2 µL.
• MS detekce: Agilent 6495D triple quadrupole LC/TQ s Agilent Jet Stream (AJS) ESI, analýza v negative/positive režimu, iFunnel standard, cyklový čas 720 ms, post‑time 2,5 min.
• Software: Agilent MassHunter (verze 12.2) a Quantitative Analysis (verze 12.1).

Hlavní výsledky a diskuse

• Panel: 74 PFAS analyzovaných u 7 komerčně dostupných kosmetických vzorků.
• Senzitivita: pro 72 ze 74 analyzovaných látek byly stanoveny MDL < 1 µg/kg; 64 látek dosáhlo validovaného LOQ (LOQvali) 2,5 µg/kg, včetně regulovaných PFOA a PFOS, což splňuje limity EU POPs (≤25 µg/kg pro neúmyslné kontaminanty).
• Výjimky: dvě FTCA sloučeniny (6:2 FTCA, 8:2 FTCA) nebyly určeny kvůli interferencím v matrici; u některých látek (např. PFBPA, FHxSA, PFDPA, FDSA) byly LOQ zvýšeny kvůli pozadí v matrix blank.
• Účinnost a reprodukovatelnost: pro klíčové PFAS byly recoveries v rozmezí přibližně 89–115 % a RSD často pod 5 % (konkrétně u významných regulovaných látek). Celkově více než 82 % cílových látek mělo recoveries 65–135 %; >90 % cílů mělo RSD < 15 % napříč QC úrovněmi.
• Matrice: analýza reálných vzorků (řasenky, rtěnky) potvrdila přítomnost PFAS z různých tříd (PFCA, PFECA, PFPA, PFSA, FASA, FASAA) nad MDL, což demonstruje schopnost workflow extrahovat a kvantifikovat PFAS v komplexních matricích.
• Poznámky k metodě: MDL počítány jako 3,14× směrodatná odchylka z 9 replik; workflow vyžaduje pečlivý výběr PFAS‑free spotřebního materiálu a systémové postupy ke snížení pozadí.

Přínosy a praktické využití metody

• Plně automatizované zpracování: od přípravy kalibrací přes extrakci a micro‑SPE až po injekci a analýzu, což minimalizuje manuální chyby a zvyšuje propustnost laboratoře.
• Vysoká citlivost a přesnost: vhodné pro rutinní screening a kvantifikaci PFAS na úrovních relevantních pro aktuální regulace.
• Kompatibilita: systém umožňuje paralelní přípravu vzorků a akvizici LC/MS, čímž se zkracuje celkový čas analýzy na vzorek.
• Široké pokrytí látek: 74 analyzovaných PFAS zahrnuje látky sledované v kosmetických regulacích a POPs seznamech, čímž metoda podporuje dodržování předpisů a kontrolu kvality výrobků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelů: přidávání nových a náhradních PFAS látek dle vývoje legislativy a trhu.
• Komplementární techniky: použití GC/TQ pro volatilnější nebo termicky stabilní PFAS (např. některé FTCAs), nebo HRMS pro neznámé a suspect screening.
• Automatizace a digitalizace: integrace s LIMS, automatické reportování a větší modulárnost přípravných robotických platforem.
• Standardizace spotřebního materiálu: širší zavedení PFAS‑certifikovaných spotřebních komponent pro snížení pozadí a zlepšení mezi‑laboratorní srovnatelnosti.
• Metody na nižší úrovně: další zlepšení citlivosti (např. optimalizací ionizace, iFunnel parametrů) cílené na stále přísnější regulační limity.

Závěr

Implementace plně automatizovaného workflow založeného na PAL3 Series 2 RTC a Agilent 6495D LC/TQ poskytuje robustní, citlivé a reprodukovatelné řešení pro kvantitativní stanovení PFAS v kosmetických matricích. Metoda dosahuje nízkých MDL/LOQ pro většinu analyzovaných látek, vykazuje dobré recoveries a nízkou variabilitu a je vhodná pro rutinní kontrolu a podporu regulační shody. Pro některé problémové sloučeniny mohou být vhodné alternativní přístupy (GC/TQ nebo specializovaná optimalizace).

Reference

1. Hubertus B.; Gottfried A.; Wolfgang K.; Gerd R.; Klaus G. S.; Ingo V. PFAS: Forever Chemicals—Persistent, Bioaccumulative and Mobile. Reviewing the Status and the Need for Their Phase Out and Remediation of Contaminated Sites. Environ. Sci. Eur., 2023, 35, 20.
2. OECD. PFASs and Alternatives in Cosmetics: Report on Commercial Availability and Current Uses. OECD Environment, Health and Safety Publications Series on Risk Management No. 81, Feb 2024.
3. Couteau C.; Brunet C.; Clarke R.; Coiffard L. Per- and Polyfluoroalkyls Used as Cosmetic Ingredients—Qualitative Study of 765 Cosmetic Products. Food Chem. Toxicol., 2024, 187, 114625.
4. Regulation (EC) No 1223/2009 of the European Parliament and of the Council on cosmetic products.
5. EU Persistent Organic Pollutants (POPs) Regulation, EUR‑Lex (EU Regulation on POPs).
6. South Korean Ministry of Food and Drug Safety (MFDS). Guidelines on PFAS in Cosmetics, May 2024.
7. French legislative measure LOI n° 2025‑188 of 27 February 2025 on PFAS protection.
8. Environment and Climate Change Canada. Protecting Canadians' Health and Canada's Environment from Forever Chemicals, 2025.
9. U.S. Food and Drug Administration. Modernization of Cosmetics Regulation Act of 2022 (MoCRA) — PFAS evaluation report, Dec 2025.
10. Agilent Technologies. Consumables Ordering Guide. Application note 5994-2357EN, 2024.
11. Agilent Technologies. A Fully Automated Workflow for PFAS Analysis in Seafood for Regulatory Screening. Application note 5994-8011EN, 2025.
12. Whitehead H. D.; et al. Fluorinated Compounds in North American Cosmetics. Environ. Sci. Technol. Lett., 2021, 8, 538–544.
13. Agilent Technologies. Volatile PFAS in Cosmetics Using PAL3 Coupled with Triple Quadrupole GC/MS. Application note 5994-8752EN, 2025.
14. AOAC International. SMPRs® for PFAS in food and related matrices; AOAC SMPR®2023.003.