Comparing microflow vs analytical flow high-performance liquid chromatography for the analysis of pesticides

Význam tématu

Likvidní chromatografie spojená s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS) je v environmentální analýze klíčová pro detekci nevolatilních a polárních kontaminantů. Metoda nabízí vysokou citlivost, ale je náchylná k matricovým efektům a iontovému potlačení. Potřeba nižších limitů detekce a snížení spotřeby organických rozpouštědel vedla k rozvoji microflow LC, která slibuje výrazné zvýšení signál-šum (S/N) poměru a redukci nákladů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie porovnává výkon microflow LC a tradiční analytické flow LC při analýze 69 běžně sledovaných pesticidů. Obě metody používají systém SCIEX QTRAP 6500+ LC-MS/MS, liší se však použitým iontovým zdrojem, průtokem a rozměry chromatografické kolony. Hlavním cílem bylo zachovat co nejvíce společných podmínek a vyhodnotit citlivostní zisky microflow režimu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro obě metody byly sjednoceny MS/MS podmínky a mobilní fáze (voda s 0,1 % kyseliny mravenčí a 5 mM formiátu amonného; acetonitril s 0,1 % kyseliny mravenčí a 5 mM formiátu amonného).

• Analytická flow LC: ExionLC AD systém, průtok 800 µL/min, kolona Luna Omega 3 µm Polar C18 100×4,6 mm při 45 °C, injekce 1 µL, IonDrive Turbo V zdroj.
• Microflow LC: M5 MicroLC systém, průtok 15 µL/min, kolona Luna Omega 3 µm Polar C18 100×0,5 mm při 45 °C, injekce 1 µL, OptiFlow Turbo V zdroj.
• Data zpracována pomocí SCIEX OS Software 1.7.

Hlavní výsledky a diskuse

Všech 69 pesticidů vykázalo u microflow režimu zvýšení S/N poměru na nejnižší bod kalibrační křivky analytické flow metody. Průměrný poměr S/N byl 29× (medián 12×), u vybraných sloučenin (např. dichlorvos, trifloxystrobin, bifenthrin) přesáhl 95×. Maximalizace signálu byla rovněž sledována na nejvyšším kalibračním bodě microflow, kde průměrný poměr dosáhl 14× (medián 7×). Korelační analýza prokázala, že významným faktorem zvyšujícím citlivost byla teplotní citlivost pesticidů – sloučeniny preferující nižší teploty zdroje měly až čtyřnásobně vyšší medián zvýšení plochy signálu.

Přínosy a praktické využití metody

Microflow LC umožňuje dosáhnout výrazně nižších detekčních limitů, redukuje iontové potlačení díky menším kapkám ESI, snižuje spotřebu organických rozpouštědel a eliminuje potřebu manuálního polohování sondy. Tím zvyšuje efektivitu a spolehlivost environmentálních monitorovacích programů a analýz QA/QC v průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší aplikace microflow LC v multi-reziduálních analýzách, automatizované optimalizaci metod, integraci s pokročilými ionizačními zdroji a využití umělé inteligence pro predikci chromatografických podmínek. Další snížení spotřeby rozpouštědel a zvýšení průchodnosti vzorků podpoří rozvoj high-throughput analýz.

Závěr

Microflow LC na platformě M5 MicroLC s OptiFlow Turbo V zdrojem v kombinaci se SCIEX QTRAP 6500+ prokázala signifikantní citlivostní zisky pro analýzu pesticidů v environmentálních matricích. Metoda nabízí robustní, ekonomičtější a citlivější alternativu k tradiční analytické flow LC.

Reference

1. Uclés Moreno A, et al. Microflow Liquid Chromatography Coupled to Mass Spectrometry–an Approach to Significantly Increase Sensitivity, Decrease Matrix Effects, and Reduce Organic Solvent Usage in Pesticide Residue Analysis. Anal. Chem. 2015, 87(2):1018–1025.
2. Herrera López S, et al. Screening of Pesticide Residues in Honeybee Wax Comb by LC-ESI-MS/MS. A Pilot Study. Chemosphere 2016, 163:44–53.
3. Gil García MD, et al. MCM-41 as Novel Solid Phase Sorbent for the Pre-Concentration of Pesticides in Environmental Waters and Determination by Microflow Liquid Chromatography-Quadrupole Linear Ion Trap Mass Spectrometry. Microchem. J. 2017, 134:181–190.