Analysis of Four β-Lactam Antibiotics in Water Using an Agilent 1290 Infinity II LC and an Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS with Direct Injection and Online SPE

Význam tématu

β-laktamová antibiotika představují základní skupinu léčiv jak v humánní tak veterinární medicíně. Po jejich použití se mohou tyto látky a jejich metabolity dostávat do povrchových a odpadních vod. Přítomnost antibiotik ve vodách zvyšuje riziko vzniku a šíření rezistentních bakterií, což má významné ekologické i zdravotní dopady.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout citlivou a robustní metodu pro kvantifikaci čtyř vybraných β-laktamových antibiotik (amoxicilin, ampicilin, piperacilin, penicilin V) v nízkých ng/L koncentracích ve vodách. Metoda kombinuje přímou injekci vzorku a online SPE obohacení pomocí LC-MS/MS na platformě Agilent 1290 Infinity II UHPLC spojené s Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický přístrojový sestava:

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II s flexibilním Cube modulem a přídavným izokratickým pumpovacím systémem (Agilent 1260 II)
• Online SPE systémy Agilent Bond Elut PLRP-S
• MS detekce Agilent 6470 Triple Quadrupole s AJS ionizačním zdrojem a režimem dynamického MRM
• Kolona ZORBAX EclipsePlus C18 50×2,1 mm, 1,8 µm

Gradientní eluce mezi mírně zásaditou vodní fází (pH 8) a kyselým acetonitrilem umožnila oddělení za 12 minut. Ionizace probíhala v kladném a záporném režimu, dle optimalizovaných MRM přechodů.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda přímé injekce 100 µL vzorku dosahovala detekčních limitů (LOD) 1–5 ng/L s vynikající liniaritou (R2 ≥ 0,997) a precizností (RSD < 2 %). Online SPE obohacení 1,5 mL vzorku zlepšilo citlivost (LOD 0,2–0,5 ng/L), přičemž recoverie pro ampicilin, piperacilin a penicilin V se pohybovaly mezi 51,7 a 94,1 %. Amoxicilin vykazoval nízkou retenci (6,5 %) a byl u SPE vyloučen.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivé sledování β-laktamových antibiotik v povrchových a čistírenských vodách v nízkých ng/L koncentracích. Kombinace přímé injekce a online SPE nabízí flexibilitu pro rychlé screenování a vysokou citlivost pro trasování environmentálních koncentrací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj by mohl zahrnovat:

• Optimalizaci SPE materiálů pro lepší retenci polárních látek
• Rozšíření metody o další skupiny antibiotik a metabolity
• Integraci s vysoce výkonnou HRMS detekcí pro neznámé kontaminanty
• Automatizované monitorovací stanice pro kontinuální sledování kvality vody

Závěr

Popsaná LC-MS/MS metoda nabízí citlivou a reprodukovatelnou analýzu čtyř β-laktamových antibiotik v nízkých ng/L koncentracích. Kombinace přímé injekce a online SPE obohacení umožňuje flexibilní přístup pro rutinní i výzkumné monitorování antibiotik ve vodních matricích.

Reference

1. Shaikh S et al Antibiotic resistance and extended spectrum beta lactamases Types epidemiology and treatment Saudi J Biol Sci 22 90 101 2015
2. Küster A et al Antibiotics in the environment effects and side effects UMID 01 18 28 2013
3. German Federal State Working Committee Chemical Safety Pharmaceuticals in the Environment Evaluation of Analytical Results BLAC 2003
4. Cha JM Yang S Carlson KH Trace determination of beta lactam antibiotics in surface water and urban wastewater J Chromatogr A 1115 46 57 2006