Analysis of Highly Polar Compounds by SFC/Q-TOF MS with Identification using Database and Library Searches

Význam tématu

Environmentální screening vysoce polárních sloučenin přináší klíčové informace o přítomnosti a koncentraci toxických, biologicky aktivních a perzistentních látek v povrchových i pitných vodách. Tradiční reverzněfázová chromatografie často selhává při retenci a separaci silně polárních či iontových látek, což vede k potlačení signálu a nedostatečné citlivosti. Superkritická fluidní chromatografie (SFC) s použitím oxidu uhličitého nabízí díky nízké viskozitě a vyšší difuzi rychlejší separaci. Technika EFLC, tedy použití vysoké koncentrace modifieru, rozšiřuje uplatnitelnost SFC na velmi polární látky a umožňuje komplexní environmentální analýzy.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout univerzální SFC metodu pro 46 vysoce polárních sloučenin za použití Agilent 1260 Infinity II Analytical SFC systému. Studie porovnávala různé chromatografické fáze (silika, cyano, HILIC, zwitteriontní HILIC) v kombinaci s vysokým podílem modifieru metanolu s přídavkem acetátu amonného. Detekce a identifikace probíhala na Q-TOF LC/MS se softwarem pro databázové a knihovní vyhledávání přesných hmotností. Metoda byla ověřena na vnešené směsi a reálném vzorku řekové vody.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci byla aplikována směs CO2 a metanolu s 3 až 30 mmol acetátu amonného v gradientu od 5 do 95 % modifieru během 12 minut. Průtok se pohyboval mezi 1,5 a 2,0 ml/min v závislosti na vnitřním průměru kolony. Systém udržoval tlak 140 bar v regulátoru a teplotu kolony 40 °C. Vzorky řekové vody byly ředěny metanolem v poměru 1:1 a injekční objem se měnil od 1 do 10 µl.
Instrumentace:

• Agilent 1260 Infinity II Analytical SFC System s moduly Control, Binary Pump, Multisampler a vysokotlakou DAD detekcí
• Agilent 1290 Infinity II Multicolumn Thermostat s osmipolohovým voličem kolon
• Backpressure regulator na 140 bar
• Agilent 6545 accurate-mass Q-TOF LC/MS s Jet Stream iontovým zdrojem v režimu All Ions při m/z 50–1000 a kolizních energiích 0, 10 a 30 eV

Hlavní výsledky a diskuse

Screening různých fází odhalil, že cyano kolona (ZORBAX SB-CN) poskytla rovnoměrné rozložení eluce všech analyzovaných sloučenin v pozitivním režimu. Silika vykázala pozdní skupinovou eluci, HILIC-Z posun rozmezí až do 6 minut a HILIC Plus zařadil většinu látek na počátek. Negativní ionizace potvrdila obdobné trendy. Z 46 cílových substancí bylo na nejlepší koloni identifikováno 45, přičemž u 37 byla odhadnutá mez detekce pod 3 µg/l a u šesti látek dokonce pod 0,03 µg/l. Analýza vnošeného vzorku řekové vody potvrdila lineární zvýšení signálu pro raně i pozdně elutující sloučeniny při injekcích až 10 µl.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlý multiplexní screening velmi polárních kontaminantů ve vodách s vysokou citlivostí a selektivitou. Díky vysokému podílu modifieru a vhodné volbě fáze je možné minimalizovat potlačení iontů solí a dosáhnout robustního přenosu do MS. Postup je kompatibilní s cílenými kvantitativními metodami na tandemové kvadrupóle pro dosažení ještě nižších mezí detekce.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Převod na tandemový kvadrupól pro cílenou kvantifikaci s nižšími limity detekce
• Rozšíření databází a knihoven MS/MS spekter pro širší environmentální screening
• Škálování techniky EFLC od analytické až po preparativní separaci
• Integrace SFC/Q-TOF do metabolomických a farmaceutických aplikací

Závěr

EFLC s vysokou koncentrací organického modifieru v SFC v kombinaci s přesnomasovou detekcí na Q-TOF se prokázala jako účinný nástroj pro separaci, identifikaci a kvantifikaci vysoce polárních látek ve vodních matricích. Agilent 1260 Infinity II SFC systém spolehlivě zvládá tlakové nároky až 600 bar a metoda dosahuje mezí detekce v řádu stovek ng/l.