BOOSTING NON-TARGETED ANALYSIS WITH COMPREHENSIVE TWO- DIMENSIONAL GAS CHROMATOGRAPHY AND HIGH-RESOLUTION MASS SPECTROMETRY

Význam tématu

V oblasti environmentální chemie je klíčové detekovat široké spektrum známých i dosud neidentifikovaných organických kontaminantů a lépe porozumět jejich rozptylu v životním prostředí. Kombinace dvojrozměrné plynové chromatografie s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie umožňuje dosažení výjimečné separace i přesné identifikace díky vysoké citlivosti a přesnosti určování molekulové hmotnosti.

Cíle a přehled studie

Tato studie si klade za cíl demonstrovat:

• výhody GC×GC pro neřízené a cílené screeningové analýzy
• přínos vysokého rozlišení TOF hmotnostní spektrometrie a různých ionizačních režimů (EI, PCI, ECNI)
• zvýšení spolehlivosti při identifikaci kontaminantů v charakteristických vzorcích

Jako modelové matrix byly použity extrakty jater ledních chaluh žijících na ostrovech Svalbard.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický postup zahrnoval homogenizaci a extrakci pomocí třepačky a ultrazvukové lázně, odstranění lipidů metodou GPC SEC a další čištění na florisilu. Frakce kontaminantů byly rozděleny na nepolární a polární směsi. Pro separaci byl použit systém Agilent 8890 GC se dvěma kolónami Rxi 5Sil MS a Rxi 17Sil MS v modulačním režimu GC×GC. Detekce probíhala na přístroji LECO Pegasus HRT+4D s ionizačním zdrojem MMS umožňujícím EI PCI a ECNI. Parametry zahrnovaly teploty injektoru 250 °C, zdroje 250 °C (EI) a 180 °C (ECNI), rozsah m/z 40–1000 a rychlost akvizice až 150 spekter s.

Hlavní výsledky a diskuse

Díky strukturně organizovaným chromatogramům GC×GC byla prokázána vynikající separace komplexních vzorků. V cílených analýzách bylo úspěšně identifikováno několik desítek perzistentních organických polutantů včetně PCB BDE a toxafenů s vysokou podobností knihovních spekter a přesností hmotového určení pod 1 ppm. Neřízený screening přinesl objev dalších chlorovaných a bromovaných sloučenin, pro které ECNI zlepšila selektivitu a citlivost, zejména u toxafenů. S využitím obou ionizačních režimů se zvýšila úroveň důvěry v identifikaci kontaminantů.

Přínosy a praktické využití metody

• komplexní profilace environmentálních vzorků včetně neznámých sloučenin
• zvýšení vědomostí o expozici organismů v citlivých arktických oblastech
• efektivní podpora kvality a kontroly v průmyslových a výzkumných laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj integrace pokročilých softwarových nástrojů pro automatickou identifikaci, implementace nových ionizačních režimů a rozšíření aplikací na sledování exozomu. Důležitá je také kombinace s in silico predikcemi a využití machine learningu pro odhalování vzorců kontaminace.

Závěr

Kombinace GC×GC a vysokého rozlišení TOF MS se ukázala jako vysoce účinný nástroj pro neřízené i cílené analýzy organických polutantů. Využití různých ionizačních režimů posouvá kvalitu identifikace na vyšší úroveň, což je klíčové pro environmentální monitorování a posuzování rizik.

Reference

1. Hollender et al. Environmental Sciences Europe 2023 35 75
2. Environ Sci Technol 2014 48 2097–2098
3. Exposome 2022 25 osac007