Analysis of Fluorinated Alkyl Compounds in Bio-solid Matrix by GC/Q-TOF Mass Spectrometry

Význam tématu

Fluorotelomer alkoholy (FTOH) jsou klíčové intermediáty při výrobě fluorovaných polymerů a v životním prostředí se mohou transformovat na perfluorované karboxylové kyseliny s prokázanou toxicitou. Analýza těchto sloučenin v bio-solidních matricích z čistíren odpadních vod je kritická pro pochopení jejich osudu, transportu a potenciálního dopadu na lidské zdraví.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl vyvinout robustní, selektivní a citlivou metodiku použitím GC/Q-TOF MS pro stanovení fluorovaných alkyl sloučenin v bio-solidech z čistíren odpadních vod. Zaměřuje se na extrakci, chromatografické oddělení, hmotnostní přesnost a detekční limity ve složité matrici.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly použity následující kroky a přístroje:

• Extrakcí etylacetátem z 1 % a 5 % hydroxidově upravených bio-solidů, vzorky rozděleny na frakci se standardy i bez nich.
• Chromatografie na kapilární kolonce HP-INNOWax (15 m) s programem: 60 °C (1 min), 3 °C/min do 75 °C, 20 °C/min do 210 °C, backflush po analýze.
• Pulsní studená splitless injekce (2 µl) pro minimalizaci tepelných ztrát.
• Positive Chemical Ionization (20 % CH₄), Full Spectrum a MS/MS režimy v Dual Gain módu.
• Agilent Q-TOF MS pro vysoké rozlišení (5 000–20 000) a hmotnostní přesnost často < 1 ppm, uncorrected < 2 ppm.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla:

• Detekční limity v rozmezí 5–500 fg na kolonce (Q-TOF) a 100–600 fg (MS/MS).
• Hmotnostní přesnost pro molekulové ionty v průměru < 2 ppm, fragmenty často < 1 ppm.
• Vysoké rozlišení (> 15 000) umožnilo oddělit analyty od složité bio-solidní matrice.
• MS/MS potvrdilo strukturu a cestu úbytku skupin (-H₂O, -HF, -F₂).

Přínosy a praktické využití metody

Díky vysoké citlivosti a selektivitě je metoda vhodná pro:

• Monitorování perfluorovaných meziproduktů v odpadních vodách a bio-solidech.
• Studium degradace fluoropolymérů a transportu PFC v životním prostředí.
• QA/QC laboratoře v průmyslu a výzkumu expozice lidskému organismu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Předpokládané směry dalšího rozvoje:

• Rozšíření non-target screeningových postupů pro neočekávané polyfluorované sloučeniny.
• Automatizace extrakčních a chromatografických procesů pro vyšší průchodnost vzorků.
• Kombinace s dalšími detekčními technikami (Orbitrap, TOF/TOF) pro hlubší strukturní analýzu.

Závěr

Preliminární výsledky potvrzují, že kombinace GC s Q-TOF MS nabízí vysoce citlivou a selektivní platformu pro analýzu fluorovaných alkyl sloučenin v náročných bio-solidních matricích. Metoda poskytuje spolehlivé údaje o koncentracích, strukturní identifikaci a může být aplikována v environmentálním i toxikologickém výzkumu.

Reference

• Macherone A., Nakayama S.F., Tadele K., Mills M.A. A highly sensitive and specific GC-PCI-MS/MS method for the analysis of fluorinated alkyl compounds. 59th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics; Denver, CO, June 5–9, 2011.
• Nakayama S.F., Macherone A., Tadele K., Mills M.A. Application of GC-MS/MS for volatile fluoroalkyl compound analysis. Dioxin 2010; Marriott Rivercenter, San Antonio, TX, September 12–17, 2010.
• Larsen B.S., Stchur P., Szostek B., Bachmura S.F., Rowand R.C., Prickett K.B., Korzeniowski S.H., Buck R.C. Highly sensitive GC-MS analysis of perfluorinated compounds. Journal of Chromatography A. 2006;1110(1-2):117.