PFAS analysis strategy story – direct injection, DLLME, LC-MS/MS, LC- Orbitrap / GC-Orbitrap

Význam tématu

Perfluorované a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou extrémně perzistentní organické znečišťující látky s potenciálem akumulace v životním prostředí a organismu. Regulace Evropské unie stanovuje velmi nízké hladiny povolené v pitné vodě i potravinách, a proto je potřeba vysoce citlivých a spolehlivých analytických metod schopných detekovat PFAS v rozsahu ng/L až ppt.

Cíle a přehled studie

Studie Thermo Fisher Scientific představuje srovnání tří přístupů k analýze PFAS v různých matricích: přímou injekci vody pomocí triple kvadrupólu (TSQ Altis Plus), automatizovanou dispersivní mikroextrakci kapalina–kapalina (DLLME) s následující analýzou vysokým rozlišením (Orbitrap Exploris MX) a DLLME s GC-Orbitrap. Cílem je optimalizovat citlivost, selektivitu a robustnost pro široké spektrum PFAS (řetězce C4–C20) a ověřit metody prostřednictvím FAPAS® proficiency testu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přímou injekci pitné vody se použil systém Vanquish Flex UHPLC se dvěma Acclaim 120 C18 sloupci (delay a analytický) a Thermo Scientific TSQ Altis Plus triple kvadrupól. Objem injekce činil 100 µL, doba analýzy 23 min.

Automatizovaná DLLME byla prováděna na stanici TriPlus RSH SMART: 15 mL vzorku, pH úprava silnou kyselinou, přidání extrakčního a dispergačního rozpouštědla, dvojitá extrakce, získání 30 µL extraktu (prekoncentrační faktor ~500×). Analýza proběhla na Orbitrap Exploris MX (LC-HRMS, objem injekce 10 µL, doba 17,5 min) a alternativně na Orbitrap Exploris GC.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě strategie dosáhly detekčních limitů v nízkých ng/L (ppt) a splňují požadavky na horizonální regulace EU 2020/2184 a 2022/1431 pro pitnou vodu a potraviny. DLLME-HRAM vykázala až 2,5× lepší citlivost pro určité PFAS skupiny (např. FASA, FOSE) než přímá injekce-TSQ. Díky delay column se minimalizovalo pozadí kontaminantů a zajištěno tři­násobné vymezení LOQ vůči šumu blanku. FAPAS®-proficiency test potvrdil přesnost všech tří přístupů: naměřené koncentrace PFHxS, PFOA, PFOS a PFNA odpovídaly přiděleným hodnotám.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby přípravy vzorku a vyšší průchodnost laboratoří oproti tradiční SPE.
• Minimální objemy rozpouštědel a eliminace filtračních kroků snižují náklady a ekologickou zátěž.
• Vysoká univerzálnost DLLME pro širokou škálu vodných i potravinářských matric.
• Robustní standardizovaný workflow včetně hardwarového nastavení a šablon v Chromeleon CDS podporuje reprodukovatelnost dat.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další automatizace mikroextrakčních technik pro zvýšení throughput a snížení potřeby manuálních zásahů.
• Integrace LC-Orbitrap a GC-Orbitrap platforem pro rozšíření spektra analyzovatelných látek, včetně PFCA a hydroxylovaných fluorotelomerů.
• Vývoj nových dispergačních a extrakčních rozpouštědel pro optimalizaci selektivity vůči polárnějším PFAS strukturám.
• Implementace metod do rutinního monitoringu pitné vody, odpadních vod, potravin a biologických vzorků v souladu s přísnějšími regulačními limity.

Závěr

Srovnání přímé injekce TSQ Altis Plus a DLLME s vysokým rozlišením potvrdilo, že obě metody dosahují požadované citlivosti pro rutinní analýzu PFAS. DLLME-HRAM poskytuje lepší výkon u obtížnějších PFAS skupin a v komplexních matricích, zatímco přímá injekce nabízí maximální efektivitu pracovního toku pro čisté vodné vzorky. Obě strategie splňují regulatorní požadavky a přinášejí významné úspory času, nákladů i ekologického zatížení.

Reference

1. Thermo Fisher Scientific Application Note 002902: Direct injection of drinking water for the analysis of 54 PFAS compounds by LC-MS/MS aligned with current and evolving global regulations.
2. Thermo Fisher Scientific Application Brief 003164: Dispersive liquid-liquid micro-extraction for the automated sample preparation of PFAS in drinking water.