Name: Kennzeichnung von Arzneimitteln in die aquatische Umwelt mittels HPLC-ESI-Q-TOF-MS und Beseitigung von Erythromycin durch Foto-induzierte Degradation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Erfahren Sie die nicht-gerichtete Analyse von Arzneimitteln in Gewässern mittels HPLC-ESI-Q-TOF-MS und UV-induzierter Degradation. Diese Methode ermöglicht den Nachweis pharmazeutischer Schadstoffe bei sehr niedrigen Konzentrationen.

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Melanie Voigt freut sich über ein Stipendium in Höhe von Promotionskolleg an der Fachhochschule Niederrhein. Die Autoren danken ihrer Institution für weitere finanzielle Unterstützung.

(1) Probenvorbereitung: Festphasenextraktion
<ol><li>Etwa 1 L Wasser für die Vorbereitung der Proben zu sammeln.</li>
	<li>Filtern Sie die Probe über ein blaues Band-Filter mit einer Porengröße von 2 µm, grobe Partikel zu entfernen.</li>
	<li>Equilibrate der SPE Patrone mit 3 mL Methanol und 3 mL Reinstwasser.</li>
	<li>Wenden Sie das Filtrat (1 L) auf die SPE Patrone und erhöhen die Strömungsgeschwindigkeit mit moderaten Vakuum, zB., eine Membranpumpe. Hinweis: Mehrere SPE Kartuschen können parallel ausgeführt werden.</li>
	<li>Waschen Sie die Probe mit 3 mL Reinstwasser.</li>
	<li>Eluieren Sie Analyten aus der Patrone Kaliumsorbat mit 3 mL Methanol.</li>
	<li>Konzentrieren Sie 3 mL Eluat Trocknen mit einem drehverdampfer.</li>
	<li>Den Rückstand in 1 mL hochreines Wasser auflösen.</li>
	<li>Filtern Sie die Lösung durch eine Spritze Filter und speichern Sie sie in ein Fläschchen für die ungezielte Analyse durch HPLC-ESI-Q-TOF-MS.</li>
</ol>(2) HPLC-ESI-Q-TOF-MS-Methode für ungezielte und gezielte Analyse und MS/MS
<ol><li>Übertragen Sie das Fläschchen auf der HPLC-ESI-Q-TOF-MS Autosampler.</li>
	<li>Legen Sie alle relevanten Parameter (Tabelle 1) für die HPLC-ESI-Q-TOF-MS. Hinweis: Wenn eine endliche Kollision Energie verwendet wird, d. h.., Kollision Energie (CE) ≠ 0, Ionen fragmentiert werden. Dieser Modus entspricht die gezielte MS/MS-Methode.</li>
	<li>Starten Sie die Messung.</li>
	<li>Die daraus resultierende Chromatogramme und Massenspektren zu analysieren.</li>
</ol>(3) UV-Bestrahlung-Experimente
<ol><li>Die antibiotische Substanz, z. B. Erythromycin (750 mg/L), Reinstwasser bei 20 mg/L Endkonzentration auflösen.</li>
	<li>Füllen Sie die 1 L Photoreactor, eingewickelt in Alufolie, mit 750 mL der Lösung.</li>
	<li>Stellen Sie die Lampe bietet 15 W der Macht in den Reaktor.</li>
	<li>Gelten Sie Magnetrührer mit 500 u/min.</li>
	<li>Stellen Sie den pH-Wert auf den gewünschten Wert 3-4, 6-7 oder 8-9 durch tropfenweise Zugabe von HCl (0,1 M) oder NH3 (0,1 M) bei Bedarf. pH 6-7 wird als Beispiel verwendet.</li>
	<li>2 mL der Reaktionslösung als Probe zum Zeitpunkt 0 mit einer Spritze zu nehmen und in eine 2 mL-Glasflasche zu übertragen.</li>
	<li>Schalten Sie die UV-Lampe und nachzuverfolgen Sie die ablaufende Zeit. Hinweis: Bestrahlung Zeiten von 10 min sind oft ausreichend. Vollständigkeit der Photoreaktion gewünscht, müssen eine zweite Experiment-Serie mit den Ergebnissen der ersten Serie aufgezeichnet werden. Achtung: UV-Bestrahlung kann zur Erblindung führen.</li>
	<li>Zeichnen Sie einer 2 mL Probe aus der Lösung alle 30 s während der ersten 5 min. Dann nehmen Sie eine Probe alle 60 s bis zum Ende des Experiments. Übertragen Sie die Proben in 2 mL Fläschchen.</li>
	<li>Speichern Sie die Fläschchen bis zur HPLC-ESI-Q-TOF-MS-Analyse bei-4 ° C.</li>
	<li>Die 16 Proben mit HPLC-ESI-Q-TOF-MS mit der in Schritt 2 beschriebenen Methoden zu analysieren.</li>
</ol>4. Kinetik Analyse
<ol><li>Bereiten Sie eine geeignete Software wie z. B. die Kurvenanpassung Toolbox von MATLAB R2016b.</li>
	<li>Passen die Masse-Bereich vs. Zeitdaten der Foto-induzierte Degradation des übergeordneten Antibiotikums Verbindung nach ersten Auftrag Kinetik, siehe GL. 242,43 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq1.jpg">(2) Die Konzentration <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq2.jpg"> bezieht sich auf die Ausgangskonzentration der das Edukt A, cA , um die tatsächliche Konzentration über die Reaktionszeit t mit der Rate Konstante k1 aus der ersten Reaktionsschritt A nach B.</li>
	<li>Masse-Bereich vs. Zeitkurven der passen die degradates mit GL. 3 und 4, da sie als Zwischenprodukte in Folge oder weiteren Follow-up-Reaktion, dhbezeichnet werden können., Produkt B oder C nach der Reaktion Modell →B → C → d <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq3.jpg">(3) <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq4v5.jpg">(4) Die Konzentrationen cB und cC beziehen sich auf die Zwischenprodukte B und C; und k2,k3 , um die entsprechenden Geschwindigkeitskonstanten B, C, C, D.</li>
	<li>Verwenden Sie EQ. 5 an die Daten anzupassen, wenn die Bestrahlungszeit nicht ausreichte, um den Abbau von einem Fotoprodukt zu beobachten. Diese Degradate kann als Endprodukt D mit der Konzentration CD Geschwindigkeitskonstanten erhalten behandelt werden. <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq6.jpg">(5)<ol>
<li>Berechnen Sie die Konzentration von B mit GL. 6 anstelle von GL. 3, wenn die Reaktion mit B endet. Wenn C das Endprodukt ist, berechnen Sie die Konzentration von C gemäß Gleichung 7 anstelle von GL. 4. <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq7.jpg">(6) <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq8.jpg">(7)</li>
	</ol>
</li>
	<li>Verwenden Sie für die Bestimmung der Halbwertszeit t1/2GL. 8. <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq10.jpg">(8)</li>
</ol>

Die Autoren erklären keine konkurrierenden finanziellen Interessen.

Beispiel für eine ungezielte Analyse in diesem Bericht vorgestellten demonstriert die Identifizierung von Arzneimitteln in Oberflächenwasser mit HPLC-ESI-Q-TOF-MS, MS/MS und Vergleich mit Referenz Standards als der endgültige Beweis. Die Stärke der ungezielte Analyse mit TOF-MS basiert auf der Erkennung aller Ionen an einer bestimmten Verweildauer und die Hohe Massengenauigkeit führt zu die Vorhersage der vorläufige Molekulare Formel. Als Alternative zu einem TOF Massenspektrometer wurde die Anwendung von einem orbital Ionenfallen für Schadstoff-Analysen im Wasser44beschrieben. Die Summenformel Vorhersage diente als Ausgangspunkt zum schnellen Referenzstandards auswählen. Die Anwendung der gezielten MS Methode des Q-TOF-MS Instruments erlaubt die Erkennung von bestimmten Verbindungen, da nur vorgewählte Ionen der Quadrupol-Filter übergeben. Im Allgemeinen wird die gezielte Analyse mit triple Quadrupol-Massenspektrometer auch in Wasser Analyse45durchgeführt. Um die Abweichung von der theoretischen Masse durch instrumentale Mängel auszugleichen, könnte ein chromatographischer Vergleich mit einer Referenz-standard durchgeführt werden. Die gezielte MS/MS-Methode kann auch zur Identifizierung Analyse gewählt werden. Hier werden Ionen ausgewählt, fragmentiert und deren Bruchstücke erkannt. Da MS/MS weniger empfindlich als MS ist, war die Konzentration von Arzneimitteln in den untersuchten Wasserproben zu niedrig, um sinnvolle Fragmente ergeben. Wenn Fragmente erkannt werden, können Verbindungen mit mehr Zuversicht identifiziert werden. Die unzureichende Sensitivität könnte durch die Konzentration einer größeren anfängliche Wasser Probenvolumen überwunden werden. Darüber hinaus sollte die Messung werden so bald wie möglich nach der Probenahme wegen möglicher Bioabbau46,47,48,49durchgeführt. Andernfalls sollten Proben bei-20 ° C, zusammengesetzte Abbau oder Reaktion auszuschließen gelagert werden.
Manchmal erscheinen die gleichen m/Z-Werte bei unterschiedlichen Aufbewahrungszeiten. Dies ist möglicherweise aufgrund, dass die Isomere verschiedene analytische Techniken erfordern. Es kann auch vorkommen, dass keine Verbindungen möglicherweise überhaupt erkannt werden, die nicht unbedingt ihre Abwesenheit beweisen. Sie können einfach nicht Form Ionen oder unterhalb der Nachweisgrenze auftreten. Die Art des Wassers übt auch einen Einfluss auf das Vorhandensein von Arzneimitteln. Arzneimittel geben Sie selten Quellwasser und Grundwasser im Vergleich zu Abwasser und Abwasser von Abwasser Behandlung Pflanzen48,50,51,52,53.
Für die Abbau-Experimente sollte die Bestrahlung Quelle im Voraus geprägt sein, da das Photon Flux oder Photon Fluence Rate der Lampe erheblich zum Abbau und der Mechanismus der Schädigung beiträgt. Für erste Versuche, eine VUV/UVC Lampe reicht wahrscheinlich eine Niederdruck Quecksilber-Lampe. Im allgemeinen beschleunigt die Zugabe von Wasserstoffperoxid H2O2, den Abbau27,36,37,54. Wenn eine andere Lampe, zB. eine UVA-Lampe verwendet, die Bildung von Hydroxyl-radikale sollte sichergestellt werden, zB., durch die Zugabe von Titandioxid- 23,24,30, 31. aus vielen Verbindungen, wie z. B. Erythromycin, OH-radikale als Foto-Reaktivität der pharmazeutischen Industrie selbst27Arten sind die Abbau-induzierende.
Für die Ermittlung der kinetischen Parameter ist das Gebiet der Signale in die Masse erkannt Chromatogramme, Konzentration, vertreten im Vergleich zur Bestrahlungszeit aufgetragen. Um die Daten passen, ist es ratsam, entsprechende Software verwenden. Hier wurde die Kurve Fitting Tool von MATLAB verwendet ermöglichte es, um schnell berechnen und passen die Daten mit den korrekte Gleichungen. Die kinetische Zwischenprodukte komplexer Gleichungen bestimmt. Die Qualitätsparameter für die Passform, dh., R2 und RMSE, wurden ohne weiteres auch erhalten.
Diese Studie zeigte die Analyse von Flusswasser zur Detektion und Identifizierung von pharmazeutischen Schadstoffe und die Photodegradation von Erythromycin in Reinstwasser. In ökologischen Gewässern, wie z. B. Oberflächenwasser würden unterschiedliche Abbau Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitskonstanten wegen lichtabsorbierende Stoffe wie Humins ermittelt werden. Nach Erfahrung der Autoren erfolgt Abbau oft mehr langsam, manchmal aber auch bei vergleichbaren Preisen41,56.
Das weltweite Problem von Arzneimitteln, insbesondere Antibiotika, in der aquatischen Umwelt und die daraus resultierenden Gefahren noch weiter1wachsen. Aufgrund der Vielzahl und Vielfalt von Chemikalien, Metaboliten, und degradates, ungezielte Analyse werden die wichtigsten analytischen Waffe für ihre Entdeckung in der Umgebung-57. Für die effektive Beseitigung, neue Stadien in Kläranlagen werden basierend auf fortgeschrittenen Oxidationsprozesse entworfen muss, kann die UV-Bestrahlung Teil sein.

Arzneimittel werden regelmäßig in die aquatische Umwelt1,2,3,4,5gefunden. Eine wichtige Quelle sind Abwässer aus Abwasser Behandlung Pflanzen (Ara)6,7,8,9. Das Auftreten von Arzneimitteln in der in den Wasserkreislauf ist exemplarisch in der Turia Flussbecken10untersucht worden. Unter anderem Antibiotika stellen eine bestimmte gefährliche Klasse von Medikamenten, da sie oft die biologische Stufe der Kläranlagen bestehen unverändert und kann dazu führen, dass bakterielle Resistenzen in der Umwelt11,12,13 . Makrolide sind eine Klasse von Antibiotika, die sowohl in der Human-als auch in der Veterinärmedizin angewendet werden. Ihre Vertreter fanden in Konzentration bis 1 µg/L in Abwässer14,15,16,17,18,19. Einer von ihnen ist Erythromycin (Ery)20,21. In Gewässern, Erythromycin ist oft begleitet von Anhydroerythromycin A (Ery A - H2O), ein dehydrieren22,23. Wasser-Beseitigung von Erythromycin ist durch saure Instabilität. Das Verhältnis von Erythromycin vs. Anhydroerythromycin hängt von der pH24,25,26,27.
Chemisch, Makrolide enthalten eine Macrocylic-lacton, welche verschiedene Zucker Moieties beigefügt sind, zB., Desosamine, Cladinose oder Mycaminose. Da Makrolide Naturprodukte aus Fermentationsprozessen chemisch verändert wurden, existieren sie oft als Mischungen. Die Spezies bezeichnet A, B, C, etc.., in der Zucker-Substituenten unterscheiden. Der Zucker Moieties und ihre Position an der lacton sind verantwortlich für die Wirkungsweise von Makroliden28,29. Um die Gefahr für die Umwelt zu minimieren, ist es wünschenswert, die vollständig die Arzneimittel vor dem Eintritt in die aquatische Umwelt27,30,31,32mineralisieren.
Der erste Teil dieser Studie beschäftigt sich mit der Erkennung von Pharma in Oberflächengewässern, die ist wichtig für die Überwachung der Abwässer und offenen Gewässern. Zur Suche nach einer Vielzahl von unbekannten Stoffen im Mikrogramm-Bereich in verschiedenen Matrizen ist Nichtziel-Analyse die Methode der Wahl20,33,34,35. In bestimmten, Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) Electrospray Ionisierung Quadrupol ist Zeit der Flug Massenspektrometrie (HPLC-ESI-Q-TOF-MS) von außerordentlichem Wert aufgrund seiner Spezifität und Sensitivität nachgewiesen worden. Nach der Identifikation des Stoffs, Empfindlichkeit kann weiter verlängert werden mit der gezielten MS Ansatz mit dem Quadrupol in Auswahlmodus betrieben und die Aufprallenergie innerhalb der Kollision Zelle auf NULL gesetzt. Daher kommen Ionen nicht fragmentiert am TOF-Detektor.
Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Beseitigung von Erythromycin. Für die Beseitigung der Arzneimittel, so genannte erweiterte Oxidationsverfahren (AOPs) verwendet werden, zB., begann durch Bestrahlung mit UV Licht36,37,38. Wichtig für den Abbau ist die Bildung von Hydroxyl-radikale aus dem Wasser durch VUV / UVC Bestrahlung nach GL. 1.
H2O + hν(< 200 nm) → H2O * → H. + . OH (1)
Hydroxyl-Radikale besitzen ein hohes Oxidationspotential von 2,8 V, trägt positiv zum Abbau der Substanzen36,37.
Hier wird der Abbau von Erythromycin mit Vakuum UV/UVC-Bestrahlung im Wasser beschrieben unter Berücksichtigung der Einflüsse des pH-Werts. Die Bildung von noch mehr gefährliche Produkte ist vermutlich ein Nachteil bei der Verwendung von AOPs39,40. Daher ist es wichtig, bis vollständige Mineralisierung der Arzneimittel zu bestrahlen. Um besser abschätzen zu können die polymerisationszeit die kinetischen Modell der Reaktion sind die Geschwindigkeitskonstanten der Reaktion und die Halbwertszeiten sowohl für das erste Medikament seiner Photodegradates bestimmt. Zu diesem Zweck wurden Konzentrationszeit (c-t) Grundstück von HPLC-ESI-Q-TOF-MS-Messungen abgeleitet und im Vergleich zu chemischen Kinetik Modellen mit MATLAB. Die Kinetik des Abbaus verlief nach erster Ordnung, und die Photodegradates wurden als Zwischenprodukte von einem aufeinanderfolgenden oder weiteren Follow-up-Reaktion27,41beschrieben.

<table><tbody><tr><td>Methanol für die Flüssigkeitschromatographie LiChrosolv</td><td>Merck</td><td>1060181000</td><td></td></tr><tr><td>Ameisensäure</td><td>Fluka</td><td>94318</td><td></td></tr><tr><td>HCl</td><td>Riedel-de Haen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NH3</td><td>Riedel-de Haen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Simplicity 185 Wasseraufbereitungssystem</td><td>EMD Millipore</td><td></td><td>zur Herstellung von MilliQ-Wasser</td></tr><tr><td>Erythromycin</td><td>BioChemica AppliChem</td><td>A2275,0005</td><td></td></tr><tr><td>Filter Rotilabo-Filter, Typ 113A</td><td>Roth</td><td>AP78.1</td><td></td></tr><tr><td>SPE-Patronen Oasis HLB 3cc (60mg)</td><td>Wässer</td><td>WAT094226</td><td></td></tr><tr><td>BAKER SPE-12G</td><td>J.T. Baker Membranpumpe</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PC3001 VarioPro &nbsp;</td><td>Vacuubrand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotationsverdampfer; Laborota 4000 effiziente</td><td>Heidolph Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spritze, 2 mL</td><td>Terumo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nylon Spritzenvorsatzfilter Target2</td><td>Thermo Scientific</td><td>10301345</td><td></td></tr><tr><td>C-18 CoreShell Säule 50 mm x 2,1 mm Abmessungen, 2,6 &mu; m Partikelgröße</td><td>Thermo Scientific HPLC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1200</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESI-Q-ToF-MS 6530</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Photoreaktor, UV Labor Reactor System 3</td><td>Peschl Utraviolet GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>VUV/UVC-Lampe, TNN 15/32, 15 W</td><td>Heraeus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pH-Messgerät, pHenomenal pH 1100L</td><td>vwr</td><td>662-1657</td><td></td></tr><tr><td>Magnetrührer</td><td>Heidolph Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MassHunter Workstation B.06.00</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB R2016b</td><td>Mathworks</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

kennzeichnung von arzneimitteln in die aquatische umwelt mittels hplc-esi-q-tof-ms und beseitigung von erythromycin durch foto-induzierte degradation

Identification of Pharmaceuticals in The Aquatic Environment Using HPLC-ESI-Q-TOF-MS and Elimination of Erythromycin Through Photo-Induced Degradation

Überwachung von Arzneimitteln in den Wasserkreislauf wird immer wichtiger für die aquatische Umwelt und schließlich für die menschliche Gesundheit. Gezielte und nicht gezielte Analyse sind heute das Mittel der Wahl. Obwohl gezielte Untersuchung, die in der Regel mit Hilfe von einem triple Quadrupol Massenspektrometer empfänglicher sein kann, erkennen Sie nur Verbindungen, die zuvor ausgewählt. Die mächtigste ungezielte Analyse erfolgt durch die Zeit des Fluges Massenspektrometer (TOF-MS) verlängert von einem Quadrupol-Masse-Analysator (Q), wie in dieser Studie verwendet. Festphasenextraktion und Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) vorangestellt, die ungezielte Ansatz erlaubt es, um alle ionizable Substanzen mit hoher Empfindlichkeit und Selektivität zu erkennen. Unter voller Ausnutzung der Q-TOF-MS Instrument, tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) Experimente beschleunigen und erleichtern die Identifizierung, während eine gezielte MS-Methode die Empfindlichkeit erhöht, sondern stützt sich auf Referenzstandards zu Identifizierungszwecken. Die Identifizierung von vier Arzneimitteln aus Rhein Flusswasser wird demonstriert. Der Rhein entspringt im Tomasee, Graubünden, Schweiz und mündet in die Nordsee in der Nähe von Southern Bight, Niederlande. Seine Länge beträgt 1232,7 km. Da es von erstklassigen Interesse für Arzneimittel aus den Wasserkreislauf effektiv zu beseitigen ist, wird die Effekt UV-C-Bestrahlung im Labormaßstab demonstriert. Diese Methode ermöglicht schnelle Abbau von Arzneimitteln, die exemplarisch für die Makrolid-Antibiotikum Erythromycin angezeigt wird. Mit der oben genannten HPLC-Q-TOF-MS-Methode sind Konzentration-Zeit-Diagramme für die übergeordneten Droge und deren Photodegradation Produkte erhalten. Nach der Gründung der Gleichungen für die sequentielle Reaktionen erster Ordnung, ermöglicht rechnerische Anpassung die Bestimmung der kinetischen Parameter, die Bestrahlung Zeiten und Bedingungen, wenn potenziell als vierte Stufe innerhalb Vorhersagen helfen könnte Abwasserbehandlung.

Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll für ungezielte Analyse mit Zeit des Fluges Massenspektrometrie als ein perfektes Werkzeug, um Arzneimittel in Gewässern zu identifizieren. Wir demonstrieren die Anwendung der UV-Bestrahlung für deren Beseitigung. Analyse mit Bestrahlung, zusammengesetzte Isolierung, Identifizierung und kinetische Modellierung der Abbau Profile wird dargestellt.

Kennzeichnung von Arzneimitteln in die aquatische Umwelt mittels HPLC-ESI-Q-TOF-MS und Beseitigung von Erythromycin durch Foto-induzierte Degradation

Monitoring pharmaceuticals throughout the water cycle is becoming increasingly important for the aquatic environment and eventually for human health. ...

Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen des Umweltschutzes zu beantworten, wie z.B. das Bewusstsein für Antibiotika in der aquatischen Umwelt. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie pharmazeutische Schadstoffe in sehr geringen Konzentrationen nachweisen und gleichzeitig identifizieren kann. Diese Methode kann zwar Aufschluss über den Einfluss von Pharmazeutika und Abwässern sowie Flusswässern geben, kann aber auch auf andere Systeme wie Pestizide oder hormonähnliche Substanzen in der aquatischen Umwelt angewendet werden.Um diesen Vorgang zu starten, sammeln Sie etwa einen Liter Wasser, um die Proben vorzubereiten. Filtern Sie die Probe über einen Blaubandfilter, um Grobpartikel zu entfernen. Geben Sie anschließend drei Milliliter Methanol in die Festphasenextraktionspatrone, um sie auszugleichen.Warten Sie, bis das Methanol die Kartusche verlassen hat, und fügen Sie dann drei Milliliter Reinstwasser hinzu. Nachdem das Wasser die Kartusche verlassen hat, tragen Sie das Filtrat auf und verwenden Sie eine Membranpumpe oder ein anderes moderates Vakuum, um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Vorkonzentration ist also sehr wichtig.Achten Sie darauf, eine Festphasen-Extraktionskartusche mit der richtigen Festphase zu verwenden. Waschen Sie die Probe mit drei Millilitern Reinstwasser. Anschließend verwenden Sie drei Milliliter Ethanol, um die Analyten aus dem Kartuschensorbat zu eluieren.Die eluierten Analyten werden mit einem Rotationsverdampfer konzentriert und getrocknet. Lösen Sie den entstandenen Rückstand in einem Milliliter Reinstwasser auf. Filtern Sie danach die Lösung durch einen Spritzenfilter.Bewahren Sie sie in einem Fläschchen auf, bis sie für die Durchführung einer nicht zielgerichteten Analyse mittels HPLC-ESI-QTOF-MS bereit sind. Zu Beginn der UV-Bestrahlungsexperimente lösen Sie die interessierende antibiotische Verbindung in Reinstwasser auf, um eine Endkonzentration von 20 Milligramm pro Liter zu erreichen. Übertragen Sie 750 Milliliter dieser Lösung in den Ein-Liter-Photoreaktor.Fügen Sie dann einen Magnetrührer hinzu und führen Sie eine 15-Watt-UV-Lampe in den Reaktor ein. Beginnen Sie mit dem Rühren bei 500 U/min. Stellen Sie den pH-Wert durch tropfenweise Zugabe von Salzsäure oder Ammoniak auf den gewünschten Wert ein.Verwenden Sie eine Spritze, um zwei Milliliter der Reaktionslösung in ein Zwei-Milliliter-Glasfläschchen zu überführen. Markieren Sie dieses Fläschchen als Probe zum Zeitpunkt Null. Schalten Sie danach die UV-Lampe ein und beginnen Sie, die verstrichene Zeit zu verfolgen.In den ersten fünf Minuten wird alle 30 Sekunden eine Probe von zwei Millilitern entnommen. Entnehmen Sie dann für den Rest des Experiments alle 60 Sekunden eine Probe. Lagern Sie die Fläschchen bei vier Grad Celsius, bis sie zur Analyse bereit sind.Um mit der LC-MS zu beginnen, übertragen Sie das Fläschchen in den Autosampler. Stellen Sie alle relevanten Parameter wie in Tabelle eins des Textprotokolls beschrieben ein und starten Sie die Messung. Die Verwendung von hochauflösenden MS und MS/MS-Breitengraden ist die vielversprechendste Technik für die nicht-zielgerichtete Analyse von Arzneimitteln in Gewässern.Führen Sie dann die kinetische Analyse und Kurvenanpassung durch, wie im Textprotokoll beschrieben. In dieser Studie werden sowohl Flusswasser- als auch Reinstwasserproben analysiert, um pharmazeutische Schadstoffe zu erkennen und zu identifizieren. Nach der Festphasenextraktion zeigt sich, dass jede Flusswasserprobe eine gelbliche oder dunkelgrüne Farbe hat, was auf das Vorhandensein von chlorophyllhaltigen Substanzen hinweist.Reinstwasserproben blieben erwartungsgemäß klar. Ein Base-Peak-Chromatogramm für die repräsentativen Flusswasserproben enthielt mehr als 25 Peaks, die jeweils eine andere Verbindung widerspiegelten. Diese Substanzen werden dann identifiziert, indem die Summenformeln abgeleitet und mit verfügbaren Referenzstandards verglichen werden.Dieser Vergleich zeigt das Vorhandensein mehrerer Arzneimittel, die in deutschen Oberflächengewässern vorkommen, darunter der Betablocker Metoprolol, das schmerzstillende Carbamazepin sowie das Makrolid-Antibiotikum Erythromycin A und sein Derivat Anhydroerythromycin A. UVC-Bestrahlungsexperimente werden dann bei unterschiedlichen pH-Werten durchgeführt, um am Beispiel von Erythromycin wirksame Eliminationsbedingungen zu ermitteln. Konzentrationszeitdiagramme zeigen, dass der schnellste Abbau bei pH 7 erfolgt, während der langsamste bei pH 3 zu beobachten ist, was darauf hindeutet, dass der photoinduzierte Abbau für dieses Antibiotikum bei neutralem pH-Wert durchgeführt werden sollte. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie SESP-NMR-Arbitrip MS-OTUC durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen wie die Oxidation von Degradaten und die Tip-off-Ollisierung zu beantworten.Nachdem Sie dieses Video gesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Arzneimittel in künstlichen und ökologischen Gewässern analysiert und wie man ihre durch Photostrahlung induzierte Eliminierung untersucht. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Chemikalien, Pharmazeutika und Fluss- oder Abwasser gefährlich sein kann und Vorsichtsmaßnahmen wie persönliche Schutzkleidung, Außenausrüstung und im Falle von Abwasser Impfungen immer während oder vor der Durchführung dieses Verfahrens getroffen werden sollten.

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Forschung

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