Trace level determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in blood plasma using GC-MS/MS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) patří mezi vysoce toxické environmentální kontaminanty s karcinogenním potenciálem. Jejich detekce v krevní plazmě na stopových úrovních je klíčová pro posouzení expozice a rizik spojených s chronickým vystavením, včetně karcinomu plic, dermálních i kardiovaskulárních onemocnění.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a částečně validovat jednoduchou, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro kvantifikaci 16 prioritních PAU v lidské krevní plazmě. Metoda kombinuje kapalně-kapalnou extrakci a následné SPE čištění s použitím GC-MS/MS v MRM režimu.

Použitá metodika a instrumentace

Postup přípravy vzorku:

• 1 ml plazmy extrahováno 2 ml směsi n-hexan:acetone (1:1), vortex 20 min, centrifugace 2000 rpm/10 min.
• Postup opakován dvakrát, extrakty sloučeny.
• Čištění nad anhydr. síranem amonným (1 g) a florisilem (1 g).
• Vysušení dusíkem, rekonstituce v 500 µl acetone:hexan (1:1).
• Injekce 1 µl splitless do GC-MS/MS.

Instrumentace:

• GC-MS/MS Shimadzu GCMS-TQ8040 NX s auto-injektorem AOC-20i+s.
• Kolona SH-I-PAH (60 m×0,25 mm, df=0,10 µm), Restek Topaz liner.
• Program tlakové chromatografie: He, konstantní lineární rychlost 31,6 cm/s.
• Teplotní program: 60 °C (1 min)→160 °C (35 °C/min)→260 °C (3,5 °C/min)→350 °C (15 °C/min), celkem 53,5 min.
• MS podmínky: EI, interface 320 °C, zdroj 230 °C, MRM přechody pro 16 PAU.

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearity: kalibrace 5–100 ppb v matrici, r2>0,99.
• LOQ: 5 ppb pro všechny analyty, S/N≥10.
• Precision: RSD<15 % (n=6) při úrovni LOQ.
• Recovery: 70–120 % pro 16 PAU (pre- i post-spiked).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivou kvantifikaci širokého spektra PAU v komplexních biologických matricích. Je vhodná pro toxikologické studie, biologický monitoring expozice, klinické a environmentální laboratoře a QA/QC postupy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a zvýšení průchodnosti vzorků.
• Rozšíření panelu o alkylované PAU a metabolity.
• Integrace s vysokorozlišovací MS pro neznámé kontaminanty.
• Miniaturizace přípravy vzorků a on-site detekce.

Závěr

Vyvinutá metoda GC-MS/MS pro stanovení 16 PAU v krevní plazmě dosahuje LOQ 5 ppb, dobré opakovatelnosti a recovery, což potvrzuje její vhodnost pro rutinní analýzu expozice PAU.

Reference

1. Chen Q. et al. (2014) Prenatal Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Birth Weight in China. Open Journal of Air Pollution, 3, 100–110.
2. Neal M.S., Zhu J., Foster W.G. (2008) Quantification of benzo[a]pyrene and other PAHs in serum and follicular fluid. Reproductive Toxicology, 25(1):100–106.
3. Abdel-Shafy H.I., Mansour M.S.M. (2016) A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: Source, environmental impact, effect on human health and remediation. Egyptian Journal of Petroleum, 25(1):107–123.
4. Adeniji A.O., Okoh O.O., Okoh A.I. (2019) Levels of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Water and Sediment of Buffalo River Estuary, South Africa. Arch Environ Contam Toxicol, 76:657–669.