Summary
يمكن استخدام هذه الطريقة لانحلال حراري ثنائي الخطوة علي الإنترنت إلى جانب الفصل اللوني للغاز مع الكشف الطيفي الشامل وبروتوكول تقييم البيانات لتحليل متعدد المكونات لأحبار الوشم والتمييز ضد المنتجات المزيفة.
Abstract
أحبار الوشم هي خليط معقد من المكونات. كل واحد منهم يملك خصائص كيميائية مختلفه التي يجب معالجتها علي التحليل الكيميائي. في هذه الطريقة لتحلل الانحلال الحراري علي خطوتين علي الإنترنت إلى جانب الغاز اللوني الطيفي الكتلي (py-GC-MS) يتم تحليل المركبات المتطايرة اثناء تشغيل الامتصاص الأول. وفي الشوط الثاني ، بيروليزيد نفس العينة المجففة لتحليل المركبات غير المتطايرة مثل الاصباغ والبوليمرات. ويمكن تحديدها بأنماط التحلل الخاصة بها. بالاضافه إلى ذلك ، يمكن استخدام هذا الأسلوب للتمييز الأصلي من الأحبار المزيفة. وتطبق أساليب الفرز السهلة لتقييم البيانات باستخدام الأطياف الجماعية المتوسطة ومكتبات الانحلال الحراري ذات الصنع الذاتي للإسراع بتحديد المواد. باستخدام برامج التقييم المتخصصة للبيانات الانحلال الحراري GS-MS ، يمكن تحقيق مقارنه سريعة وموثوق بها من الكروماتوجرام الكامل. وبما ان GC-MS يستخدم كاسلوب فصل ، فان الطريقة تقتصر علي المواد المتطايرة عند الانحلال وبعد التحلل الحراري للعينه. ويمكن تطبيق هذه الطريقة لفحص المواد السريعة في استقصاءات مراقبه السوق نظرا لأنها لا تتطلب خطوات لاعداد العينات.
Introduction
أحبار الوشم هي مخاليط معقده تتكون من اصباغ ، والمذيبات ، والموثقات ، السطحي ، وعوامل سماكه ، و ، في بعض الأحيان ، المواد الحافظة1. وقد أدت زيادة شعبيه الوشم في العقود الماضية إلى وضع التشريعات التي تعالج سلامه الحبر الوشم في جميع انحاء أوروبا. في معظم الحالات ، يتم تقييد اصباغ إعطاء اللون والشوائب الخاصة بها ، التالي ينبغي رصدها من قبل الدراسات الاستقصائية سوق الدولة المختبر للسيطرة علي امتثالها للقانون.
باستخدام نهج الانحلال الحراري علي الإنترنت-قياس الطيف اللوني للغاز (py-GC-MS) الموصوف هنا ، يمكن تحديد مكونات متعددة في وقت واحد. وبما ان المركبات المتطايرة وشبه المتطايرة وغير المتطايرة يمكن فصلها وتحليلها في نفس العملية ، فان تنوع المركبات المستهدفة مرتفع مقارنه بالطرق الأخرى المستخدمة لتحليل حبر الوشم. يتم تنفيذ أساليب اللوني السائل في الغالب مع اصباغ المذاب في المذيبات العضوية2. وقد وصفت الطيفية رامان وكذلك فورير تحويل الاشعه تحت الحمراء (FT-IR) الطيفي كاداات مناسبه لتحديد الاصباغ والبوليمرات ولكنها محدوده مع خلائط متعددة المكونات لأنه لا يتم استخدام تقنيه الفصل في معيار التطبيقات المختبرية3,4. وقد استخدم أيضا قياس الطيف الكتلي/التاين بالليزر في وقت التحليق لتحديد الصباغ والبوليمر5،6(ldi-ستوف-MS). الإجمال ، تفتقر معظم الطرق إلى تحليل المركبات المتطايرة. ويعد الافتقار إلى المكتبات الطيفية التجارية المناسبة عيبا شائعا في جميع هذه الأساليب. وكثيرا ما أجريت عمليه تحديد الاصباغ غير العضوية باستخدام الطيف الكتلي المرتبط بالبلازما (برنامج المقارنات التعريفية-MS)7أو8 أو التشتت الطيفي للطاقة بالاشعه السينية (edx)4و9. أيضا, وقد استخدمت FT-IR ورامان الطيفي لتحليل اصباغ غير العضوية مثل ثاني أكسيد التيتانيوم أو أكاسيد الحديد في مجالات البحوث الأخرى10,11,12,13.
وكان الهدف من هذه الدراسة هو وضع طريقه قابله للتطبيق في المختبرات التحليلية القياسية ذات التكاليف المالية المعتدلة لتحسين الاجهزه القائمة والمشتركة. Py-GC-MS كما هو موضح هنا هو نهج غير الكمية لتحديد المكونات العضوية من الخلائط. وعند تحديد المواد المشبوهة في الفحص ، يمكن قياس المواد المستهدفة بنهج أكثر تخصصا. ومن المثير للاهتمام بشكل خاص لتحليل المواد غير المتطايرة وغير القابلة للذوبان مثل الاصباغ والبوليمرات.
ويمكن تكييف الطريقة الموصوفة لأحبار والورنيش في مجالات أخرى من التطبيق. وتنطبق أساليب تقييم البيانات الموصوفة علي جميع التحقيقات المتعلقة بالانحلال الحراري. كما ان المنتجات المزيفة ، ومعظمها من الأسواق الاسيويه ، تعرض مصدرا محتملا للمخاطر علي المستهلك وعبئا ماليا علي المصنعين (الاتصالات الشخصية في المستويالثالث في ريغنسبورغ ، ألمانيا ، 2017). الطريقة الموصوفة هنا يمكن استخدامها لمقارنه خصائص الأحبار المزيفة المفترضة للزجاجة الاصليه ، علي غرار النهج الجنائية المنشورة لتحديد الورنيش سيارة14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. الوشم اعداد الحبر وتركيب العينة
- استخدام أنبوب الانحلال الحراري الزجاج جوفاء 25 مم كحامل عينه والصوف الكوارتز لاعداد العينة.
- الاستيلاء علي أنبوب الانحلال الحراري مع ملاقط المتخصصة لأنابيب الانحلال الحراري (خبز خارج لأزاله التلوث) وادراج الكمية اللازمة من الصوف الكوارتز مع ملاقط مدببه في الأنبوب.
- ادراج اثنين من العصي الفولاذية (خبز لأزاله التلوث) في كل جانب من أنبوب الانحلال الحراري وضغط الصوف في 1-2 مم سداده سميكه. يجب وضع سداده في الثلث السفلي من أنبوب الانحلال الحراري لتحقيق التدفئة الكافية اثناء عمليه الانحلال الحراري.
- إشعال موقد غاز وخبز أنبوب الانحلال الحراري وملء لمده 2 – 3 ثانيه من كل جانب لأزاله الملوثات.
ملاحظه: استخدام قفازات نظيفه ولا تلمس اي عنصر قبل التعامل مع أنبوب الانحلال الحراري والصوف. استخدام حماية العين وأزاله جميع السوائل القابلة للاشتعال والعناصر خلال أنبوب الانحلال الحراري خبز بها. يمكن إيقاف البروتوكول هنا. خزن أنابيب الانحلال الحراري المحضرة في طبق زجاجي نظيف حتى الاستخدام الإضافي.
- يهز زجاجات الحبر الوشم بقوة لمده 1 دقيقه باليد لضمان التجانس. بالاضافه إلى ذلك ، يمكن وضعها في حمام المياه بالموجات فوق الصوتية لمده دقيقه واحده. بعض الأحبار قد لا تزال تظهر اصباغ الابعاد بعد اجراء كل من الخطوات وقد تحتاج إلى التجانس لفترات طويلة.
- الحصول علي 2 μL ميكروشعري مع قطره تحت القطر الداخلي للأنبوب الانحلال الحراري. تراجع الطرف الشعري في الحبر ويستنشق حوالي 1 μL من الحبر عن طريق ملء نصف الشعرية.
- ادراج الشعرية في أنبوب الانحلال الحراري ووصمه عار الكوارتز سداده الصوف مع الحبر. يجب ان يكون تلطيخ اللون واضحا مرئيا دون أضافه الكثير من الحبر إلى العينة.
- الحصول علي محول النقل الصلب لوحده الحقن الألى ونعلق أنبوب الانحلال الحراري المعد لذلك باستخدام ملاقط لأنابيب الانحلال الحراري.
- تحقق من ان أنبوب الانحلال الحراري هو عمودي تماما ولا تسقط اثناء الاهتزاز.
- ضع محول النقل في الدرج في الموضع المطلوب.
ملاحظه: قد يلوث الحبر محول النقل الفولاذي المرفق به أنبوب الانحلال الحراري ؛ لذلك ، وهذا يحتاج تنظيف أكثر شمولا بعد ذلك.
2. تحليل عينات الحبر بواسطة py-GC-MS
- قم باعداد نظام GC-MS المجهز بوحدة أزاله الترسبات الحرارية (TDU) ووحده بيروليزيره فوق نظام الحقن البارد (CIS) وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. استخدام الكترون الخامل تاثير (EI) مصدر أيون في 70 eV والهيليوم مع نقاء 99.999 ٪ كما الناقل الغاز (1 مل/دقيقه). تعيين نسبه الانقسام CIS إلى 1:50.
- قم بتثبيت عمود HP-5MS وعمود حماية للفصل. تعيين معلمات التحليل التالية في برنامج مراقبه الاداات: بدء درجه حرارة الفرن في 50 درجه مئوية ، وعقد لمده 2 دقيقه ، والمنحدر في 10 درجه مئوية/دقيقه إلى 320 درجه مئوية. عقد درجه الحرارة النهائية لمده 5 دقائق اضافيه. اضبط درجات حرارة خط النقل إلى 320 درجه مئوية.
- تشغيل كل عينه في وضع تنفيس المذيبات دون الانحلال الحراري لتحليل للمركبات شبه المتطايرة.
- استخدام الخيار تنفيس المذيبات من TDU/حاقن والمنحدر درجه الحرارة TDU بعد 0.5 دقيقه بدءا من 50 درجه مئوية إلى 90 درجه مئوية بمعدل 100 درجه مئوية/دقيقه. سيتم إغلاق تنفيس المذيبات قباله بعد 1.9 دقيقه.
- تسخين درجه حرارة TDU إلى 320 درجه مئوية بمعدل 720 درجه مئوية/دقيقه لمده 3.5 دقيقه. يتم التقاط المركبات المتطايرة في CIS في-150 درجه مئوية.
- عقد درجه الحرارة CIS لمده 2 دقيقه والمنحدر إلى 320 درجه مئوية بمعدل 12 درجه مئوية/دقيقه.
ملاحظه: الوقت الممتد بين اعداد العينة والتحليل يؤدي إلى تبخر المركبات المتطايرة نظرا لان حامل العينة مفتوح. تحليل العينات في غضون ساعات قليله بعد التحضير إذا تم استهداف المركبات المتطايرة.
- اجراء شوط ثان من نفس العينة التي تستخدم فيها وحده الانحلال الحراري للتحقيق في المركبات غير المتطايرة.
- استخدم نفس برنامج الفرن بالنسبة لأول تشغيل لأزاله الترسبات.
- الحفاظ علي درجه حرارة ثابت CIS في 320 درجه مئوية واستخدام نسبه الانقسام من 1:100.
- المنحدر TDU مباشره من 50 درجه مئوية إلى 320 درجه مئوية في 720 درجه مئوية/دقيقه معدل والحفاظ علي ثابت لمده 1.6 دقيقه.
- برنامج الانحلال الحراري 6 ق في درجه الحرارة المطلوبة (هنا 800 درجه مئوية) في الجزء درجه الحرارة النهائية من TDU.
ملاحظه: تاكد من استخدام كميه كافيه من العينة ونسبه الانقسام لمنع تلوث العمود و MS. تكييف نسب الانقسام لمجموعات الاداات الفردية إذا لزم الأمر.
- استخدام معيار البوليسترين للتحقق من أداء الصك. تشغيل ما لا يقل عن ثلاثه عينات البوليسترين قبل وبعد كل تجربه. ادراج 2 μL من 4 ملغ/مل البوليسترين القياسية في ثنائي كلورو ميثان في الصوف الزجاجي وأداء الانحلال الحراري في 500 درجه مئوية لمده 0.33 دقيقه.
- تحقق ما إذا كانت نسبه منطقه الذروة من المونوبولي البوليسترين والديمير بين 3 و 4 والمخلفات من ديمر هو اقل من 2 في الكروماتوجرام الناتجة (وتسمي أيضا بيروجرام). الحفاظ علي البيانات التاريخية من المعلمات البوليسترين ومعايره درجه حرارة الانحلال الحراري إذا كانت نسبه الذروة خارج النطاق.
ملاحظه: يجب ان تؤخذ القيم الخاصة بالمعدلات الاحاديه والبوليسترين وكذلك المخلفات من القيم التاريخية لأنظمه التشغيل الجيدة.
3-نهج تقييم البيانات
ملاحظه: ينبغي تكييف تقييم البيانات اعتمادا علي الاسئله التحليلية الفردية ، مثل البحث عن متطاير ، والمركبات غير المتطايرة ، ومنتجات الانشقاق الخطرة من اصباغ azo ، أو ما شابه ذلك.
- تقييم البيانات للمركبات المتطايرة
- لتقييم البيانات من المركبات المتطايرة ، بدء التحليل GC-MS/البرمجيات البحث مكتبه MS (انظر جدول المواد) وفتح الكروماتوجرام من تشغيل الامتصاص.
- حدد المكتبات التجارية بالنقر علي الطيف وحدد المكتبة . تحميل مكتبه الاهتمام.
- حدد معلمات التكامل وقم باجراء بحث عن المكتبة عن طريق النقر علي تقرير البحث عنالطيف والمكتبة.
ملاحظه: خذ عناية خاصه لمقارنه أطياف المكتبة من المركبات المحددة المفترضة مع الأطياف التي تم الحصول عليها في تحليل الحبر. في بعض الأحيان يمكن تحقيق مباريات جيده علي الرغم من وجود قمم الكتلة الجزيئية اضافيه في أطياف غير معروفه. ولتحديد الهوية بشكل لا لبس فيه ، يتعين تحليل المعايير التحليلية باستخدام بارامترات الاعداد والاداات للتحقق من أوقات الاستبقاء والأطياف.
- فحص سريع للمركبات غير المتطايرة
ملاحظه: يستند تحديد المركبات غير المتطايرة من الانحلال الحراري إلى وجود منتجات تحلل محدده متعددة للمجمع الام داخل نفس الحمم البركانية. وبما ان الحمم البركانية يمكن ان تحتوي علي عده مئات من المركبات ، فان التقييم اليدوي يكاد يكون ممكنا. أبدا بنهج تقييم سريع للبيانات باستخدام متوسط الأطياف الشاملة (AMS). وهذا مفيد لتحديد الصباغ الأكثر وفره أو البوليمر داخل العينة. هذا النهج هو فقط مناسبه للفحص السريع للاحتيال الإعلان الحبر ولها نقطه انطلاق لتقييم بيروجرام اليدوي.- بالنسبة لتقييم بيانات الانحلال الحراري ، قم بوضع علامة علي اللون الكامل في برنامج تقييم GC-MS (انظر جدول المواد) مع زر الماوس الأيمن المضغوط للحصول علي AMS.
- إنشاء مكتبه من الأطياف التي تم الحصول عليها من المواد المرجعية المعروفة من جميع المركبات ذات الاهميه ، علي سبيل المثال ، اصباغ والبوليمرات ، من خلال النقر علي الطيف وتحرير المكتبة (انقر فوق إنشاء مكتبه جديده إذا لم يكن موجودا).
- حدد أضافه إدخال جديد وأملا جميع المعلومات التي تهمك.
ملاحظه: حدد أطياف AMS من المعايير أو الأحبار ، وانقر علي الطيف والبحث NIST إذا أعاده توجيه إلى برنامج آخر قادر علي البحث في مكتبه MS هو المطلوب. - توليد AMS من التحقيق في الحبر الحراري واستخدام البحث في المكتبة للمقارنة إلى مكتبه AMS ذات الصنع الذاتي15. استبعاد الكتل من نزيف العمود أو ضوضاء العمود الأخرى.
ملاحظه: من المرجح ان تكون اعلي مطابقه في قائمه البحث المكتبة الصباغ الأكثر وفره أو البوليمر في الأحبار. وللتحقق من ذلك ، قارن بين منتجات التحلل المميزة الوحيدة للمادة التي ينظر اليها في التحلل الحراري للمادة المعيارية في الحمم البركانية للحبر الذي تم تحليله (انظر القسم 3.4 والجدول التكميلي 1).
- تحديد المركبات غير المتطايرة المزودة ببرمجيات متخصصة لتقييم البيروغرام
- تحويل بيروغرام من الفائدة إلى التنسيق المطلوب كما هو مذكور في تعليمات البرنامج. دمج بيروجرام بطريقه التي تم العثور علي الحد الأقصى من المركبات 200. والا ، فان وقت تقييم البيانات في التقييم الحراري يزيد بشكل ملحوظ.
- بناء مجلد علي جهاز الكمبيوتر الخاص بك مع جميع الإدخالات بيروغرام التي ينبغي ان تكون بمثابه مكتبه ، علي سبيل المثال ، مكتبه الصبغة الحرارية لتحديد الصباغ أو الحمم البركانية من الحبر الأصلي لمقارنتها إلى المنتجات المزيفة المفترضة.
- تحميل بيروجرام غير معروف في علامة التبويب مكتبه البحث عن طريق النقر فوق استعراض.
- قم بتحميل مجلد المكتبة وحدد مطابقه MS ومطابقه RT فقط في خيارات البحث، لان الوفرة الاجماليه ستختلف بالمقارنة مع الصبغة الحرارية للاصباغ المرجعية.
- انقر فوق متقدم في خيارات البحث. حدد المعلمة "استخدام القمم فقط مع أطياف MS المحددة" واستخدام عتبه ملائمة من 850 في برنامج تقييم بيروجرام.
- انقر علي أضافه لحفظ أطياف ms المحددة (من 3 إلى 5 مللي ثانيه من القمم الأكثر وفره) من كل بيروجرام من الاصباغ المرجعية أو البوليمرات من المكتبة في خيارات البحث المتقدم (راجع الجدول التكميلي 1). وبهذه الطريقة فقط تقارن القمم ذات الصلة الصباغ حتى في الحبر متعدد المكونات مع خلاف ذلك التداخل قمم عاليه وفيرة.
- اضغط "موافق" للرجوع إلى الإطار الرئيسي.
- انقر علي البحث لبدء المقارنة.
- إذا لزم الأمر ، انتقل إلى علامة التبويب المباراة Chromatogram ، حدد مركب ، وانقر فوق إرسال إلى NIST لأعاده توجيه الأطياف إلى برنامج مكتبه MS وتحديد المجمع.
ملاحظه: انقر فوق إرسال إلى خيارات MS لتضمين الأطياف في خيارات البحث المتقدم (cf. الخطوة 3.3.6).
- تعريف المادة اليدوية
ملاحظه: إذا لم يتوفر اي برنامج تقييم الحرارية المتخصصة استخدام تقييم البيانات بواسطة برنامج البحث مكتبه MS القياسية والمكتبة التجارية مع الأجزاء المبلغ عنها (الجدول التكميلي 1) ولدينا مكتبه التحلل15. وتجري أيضا مقارنه يدوية بين مركبات الحمم البركانية ومنتجات التحلل المعروفة للتحقق من الإصابات التي يتم القيام بها في ال AMS.- لتقييم البيانات للمركبات غير المتطايرة ، بدء التحليل GC-MS/مكتبه MS البحث البرمجيات وفتح الكروماتوجرام من تشغيل الانحلال الحراري.
- حدد التجارية و (ذاتية الصنع) مكتبات الانحلال الحراري (علي سبيل المثال ، لدينا الانحلال الحراري المقدمة مكتبه15) عن طريق النقر علي الطيف وحدد المكتبة . تحميل جميع المكتبات ذات الاهميه.
- دمج الحمم البركانية في برنامج تقييم GC-MS والنظر في جميع القمم مع منطقه ≥ 0.2 ٪ من المساحة الاجماليه (يمكن تكييفها بطريقه انه سيتم دمج كميه يمكن التحكم فيها من القمم).
- أبدا البحث في المكتبة بالنقر علي تقرير البحث عن الطيف والمكتبة.
- قارن يدويا جميع مباريات المكتبة إلى منتجات محدده منالصباغ وتحلل البوليمر في الجدول التكميلي 1 أو الشظايا المذكورة في الأدبيات16و17و18و 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26. لاصباغ ، وهناك حاجه إلى 2 إلى 3 منتجات التحلل لتحديد بشكل لا لبس فيه الصباغ المستخدمة.
ملاحظه: يجب تقييم كافة التطابقات الطيفية مع المكتبات المقابلة بعناية. قمم اضافيه اعلي من ذروه كتله غالبا ما تمثل هياكل مماثله مع مجموعات جانبيه اضافيه. وينبغي ، ان أمكن ، تحليل المواد المرجعية للحصول علي وقت استبقاء الفرد في الاعداد التحليلي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وتتضمن الطريقة نهج الكروماتوغرافي المكون من خطوتين لكل عينه (الشكل 1). في الشوط الأول ، يتم تجفيف العينة داخل نظام حاقن عند 90 درجه مئوية قبل نقل المركبات المتطايرة إلى العمود. منذ عمليه التجفيف غير مكتملة في معظم الحالات ، يتم نقل المذيبات المتبقية والمركبات المتطايرة وتحليلها. وفي الشوط الثاني ، بيروليزيد العينة المجففة سابقا في وقت لاحق لتيسير تحليل المكونات العضوية غير المتطايرة.
الشكل 1: رسم تخطيطي لسير عمل الانحلال الحراري. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الأحبار المنتجة بشكل جيد مع المكونات النقية للغاية وعدد محدود من المكونات يؤدي إلى الكروماتوجرام سهله التفسير مع المكتبات القياسية ، لأنه يمكن تحديد معظم القمم (الشكل 2). ولكن حتى في الأحبار عاليه الجودة ، تم العثور علي المكونات غير المعلنة. علي سبيل المثال ، غالبا ما يتم العثور علي البروبيلين غليكول بالاضافه إلى الجلسرين المعلن (الشكل 2 والشكل 3).
ويمكن أضافه مواد أخرى مثل الفورمالديهايد كماده حافظه. 1-هيدروكسي-2-propanone قد يؤدي كشوائب من تخليق الصباغ التالي مثال علي ماده غير متعمده المضافة (نياس).
الشكل 2: النتائج التمثيلية للتحليل py-GC-MS لحبر الوشم مع عدد قليل فقط ، والمكونات النقية. (ا) الشوط الأول: الامتصاص لتحديد المركبات المتطايرة. (ب) الشوطالثاني : الانحلال الحراري لتحديد المركبات الأقل وغير المتطايرة. يشار إلى المكونات المعلنة والمحددة أدناه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الأحبار التي تحتوي علي مكونات متعددة والشوائب سوف يؤدي إلى الاشتعال الذي يصعب تفسيره (الشكل 3). معظم القمم التي تحدث في الشوط الثاني قد لا تكون الأساس مفصوله عن بعضها البعض ، مما يجعل تحديد الهوية صعبه ، حتى عند استخدام البيانات تفكيك. وقد تؤدي بعض المواد أيضا إلى ارتفاعات ادني من العتبة المحددة اثناء تقييم البيانات (مثلا ، 0.2 في المائة من إجمالي مساحة الذروة). وقد يكون التوصل إلى حل لهذه المشكلة نهجا متدرجا باستخدام 400 درجه مئوية ، 600 درجه مئوية ، و 800 درجه مئوية في خطوات انحلال حراري متعاقبة للعينه نفسها (انظر الشكل 4).
بعض منتجات التحلل الصباغ قد ينحدر من اصباغ متعددة (الجدول التكميلي 1). علي سبيل المثال في الشكل 3 والشكل 4، يمكن ان يستمد اسيتيل السيانيد من اصباغ صفراء أو برتقالية متعددة. المنتج تحلل 2-methoxyفينيلبيراسيتام قد تستمد أيضا من الصباغ الأحمر 9 ، و o-اليانسون من اصباغ الأحمر 170 والأحمر 9. ومع ذلك ، نظرا لتركيبه مع المنتج تحلل 4-ميثوكسي-2-نيترو-انيلين والمظهر الأصفر للحبر ، فقط اصباغ الأصفر 65 و 74 سيكون مقبولا كالمركبات الام. هذه الاصباغ هما ايزومرات الاقليميه ولا يمكن تمييزها عن أخرى مع هذا الأسلوب. لم يتم التعرف علي الصبغة البرتقالية 13 — التي تم الإعلان عنها علي زجاجه الحبر. إذا كانت الصبغة موجودة فقط بكميات منخفضه ، فقد تكون اقل من الحد المسموح به للكشف. ومن ناحية أخرى ، غالبا ما تعلن الأحبار زورا27.
الشكل 3: النتائج التمثيلية لتحليل py-GC-MS لحبر الوشم الأصفر "كريم الموز" مع العديد من المكونات النجسة. (ا) الشوط الأول: الامتصاص لتحديد المركبات المتطايرة. (ب) الشوطالثاني : الانحلال الحراري لتحديد المركبات الأقل وغير المتطايرة. يشار إلى المكونات المعلنة والمحددة أدناه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: الانحلال الحراري التدريجي للحبر الأصفر "كريم الموز" المعروض في الشكل 3. A-C) الانحلال الحراري علي التوالي يعمل عند 400 درجه مئوية ، 600 درجه مئوية ، و 800 درجه مئوية. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
يتم عرض نتيجة ايجابيه لتعريف المنتج المزيف في المثال التالي (الشكل 5). وقد تم شراء ثلاثه أحبار "الليمون الأصفر" اما من موزع مرخص من الشركة المصنعة للحبر التي مقرها الولايات الامريكيه ، عن طريق منصة مزاد علي شبكه الإنترنت أو عن طريق السوق الاسيويه مكان. تم تحليل كافة الأحبار باستخدام أسلوب الخطوتين py-GC-MS. في هذا المثال ، تكون الاختلافات في أرقام الذروة وأوقات الاستبقاء مرئية بالفعل بالعين.
وقد قورنت الكروماتوجرام من الشوط الأول والحمم البركانية من الشوط الثاني من الحبر الأصلي مع ثلاثه مقتنيات مستقله من الحبر الأصلي والمنتجين المزيفين باستخدام برنامج تقييم بيروجرام. تم العثور علي البرنامج لتكون مفيده للغاية في التمييز بين الأحبار المختلفة. وكان عامل المباراة الاماميه فوق 0.9 (مع وجود 1 المباراة المثالية) فقط نحو الحمم البركانية أو أزاله اللونية من الحبر نفسه ، علي التوالي.
أيضا ، تم تحقيق المباراات الاماميه أعلاه 0.9 فقط مع نفس الحبر عند مقارنه الحبر إلى مكتبه تحتوي علي بيروجرام من الأحبار 84 من مختلف ألوان والشركات المصنعة.
وبدلا من ذلك ، يمكن تطبيق مقارنه احصائيه علي النحو الذي اقترحته يانغ وآخرون لورنيش السيارة14.
الشكل 5: تحديد المنتجات المزيفة من قبل الحكومة الليبية وقد تم تحليل ثلاثه أحبار "الليمون الأصفر" من الموزع المرخص (A) ، ومنصة المزاد علي الإنترنت (B) ، ومكان السوق الاسيويه (C). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Py-GC-MS هو طريقه فحص مفيده لمجموعه واسعه من المواد في أحبار الوشم التي يمكن استخدامها أيضا لتحليل المنتجات الأخرى. بالمقارنة مع غيرها من الطرق ، يمكن اجراء py-GC-MS مع اعداد العينة الحد الأدنى فقط. يمكن العثور علي أجهزه GC-MS في معظم المختبرات التحليلية بالمقارنة مع الأساليب الأكثر تخصصا مثل MALDI-توف-MS و EDX.
قد يكون تقييم البيانات من الحمم البركانية تحديا ، لان قائمه المكونات المحتملة هي لانهائية من الناحية النظرية والبحث في المكتبات التي تمثل أيضا الجمع بين المواد نحو مجمع الأصل في المكتبة ضرورية. تسمح طرق تقييم البيانات الموصوفة هنا بالفحص السريع الموثوقه للمواد التي تمت اضافتها إلى مكتبات بيروجرام القياسية. وعلي النقيض من ذلك ، فان اختبار المنتجات المزيفة هو نهج سريع ومباشر يمكن اجراؤه دون اي مكتبات سابقه البناء ، لان تحديد المواد الوحيدة غير ذي صله.
وللحصول علي أفضل النتائج الممكنة ، ينبغي الا يكون مقدار الحبر المضاف إلى الانحلال الحراري مرتفعا جدا ولا منخفضا جدا. سيؤدي ذلك اما إلى تلويث وحده الانحلال الحراري أو البطانة أو العمود أو عدم وجود قمم كبيره للتفسير السليم للبروغرام. لذلك ، يوصي بشده باستخدام وحده تخزين محدده من الحبر كما هو موضح في هذه الطريقة مع نسب تقسيم معدله. كما هو مبين في الشكل 3، يمكن ان الشوائب أو البوليمرات الزائد بيروجرام مع قمم اضعاف تحديد المواد المفردة. ولذلك ، فان حد الكشف عن الاصباغ يعتمد بشكل كبير علي الخلائط المناظرة. في مثل هذه الحالات ، قد يتم فصل الاصباغ أولا عن مكونات الحبر الأخرى عن طريق التخفيف والترسيب في مذيبات المياه الكحولية.
الحد من هذه الطريقة هو تحليل الاصباغ العضوية دون الجانبين الانقسام المحددة مثل كويناكريدونيس ، perylenes و بيرينونيس16،17،18. أيضا ، إذا كان خليط من اصباغ متعددة مع نفس المجموعة الانشقاق يحدث (علي سبيل المثال ، مع اصباغ azo) ، قد يكون تحديد الهوية الصعبة (راجع الحبر المعروض في الشكل 3). الاضافه إلى ذلك ، يجب ان تكون منتجات الانحلال الحراري قادره علي دخول مرحله الغاز. البوليمرات مثل هيدروكسي ايثيل السليلوز التي تتكون من مونومرات السكر التي يجب تعديلها كيميائيا لتحليل GC-MS لا يمكن الكشف عنها من قبل py-GC-MS. وكما في جميع الطرق الأخرى ، يمكن تحديد الاصباغ التي تحتوي علي الحمم البركانية المعروفة فقط. ومع ذلك ، يمكن ان تختتم منتجات التحلل الرئيسية من الهيكل الصباغ ، وخاصه في حاله اصباغ azo. ولذلك ، يمكن التحقق من معقولية الصباغ المصرح به حتى لو لم يتم تحليل الصباغ في py-GC-MS من قبل.
ويمكن استخدام هذه الطريقة للتمييز بين الأحبار الاصليه والمنتجات المزيفة. ومع ذلك ، يجب ان تتوفر عينه موثوق بها من الحبر الأصلي. وبما ان تكوين الأحبار قد يتغير بمرور الوقت ، فان الأحبار المنتجة في نفس النطاق الزمني أو علي أفضل وجه من نفس الدفعة يجب ان تستخدم للمقارنة. في المستقبل ، قد تستخدم py-GC-MS لرصد المكونات حبر الوشم التالي تكشف عن الغش الإعلان واستخدام اصباغ المحظورة والمكونات الأخرى المحتملة. وثمة تطبيق آخر لهذه الأساليب قد يكون تحديد المنتجات المزيفة14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
Acknowledgments
وكان هذا العمل مدعوما بمشروع البحوث داخل المؤسسة (#1323-103) في المعهد الاتحادي ألماني لتقييم المخاطر (BfR).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 99.999% Helium carrier gas | Air Liquide, Düsseldorf, Germany | - | |
| 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detectors | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| 7890A gas chromatograph | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| AMDIS software (Version 2.7) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | can be used for GC/MS peak integration, e.g. for transfer to pyrogram evaluation software |
| Cold Injection System (CIS) | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| electron impact (EI) source | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| Enhanced ChemStation (E02.02.1431) | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | used to generate Average Mass Spektra (AMS), can be used for peak integration and standard GC/MS library search |
| J&W HP-5MS GC Column, 30 m, 0.25 mm, 0.25 µm, 5975T Column Toroid Assembly | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | 29091S-433LTM | |
| MassHunter Software | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | no Version specified, can be used for GC/MS peak integration and standard GC/MS library search |
| Microcapillary tube Drummond Microcaps, volume 2 µL | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | P1549-1PAK | |
| MS ChromSearch (Version 4.0.0.11) | Axel Semrau GmbH & Co. KG, Sprockhövel, Germany | - | specialized pyrogram evaluation software |
| NIST MS Search Program (MS Search version 2.0g) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | used for MS and AMS library generation and corresponding substance search with selfmade and commercial libraries |
| NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library (EI) mainlib & replib (Data version: NIST v11) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | used commercial mass spectral library |
| Polystyrene (average Mw ~192,000) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 430102-1KG | |
| Pyrolysis tubes, tube type - quartz glass - lenght 25 mm; 100 Units | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018131-100-00 | |
| Pyrolyzer Module for TDU | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Quartz wool | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-076-00 | |
| Steel sticks | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Thermal Desorption Unit (TDU 2) | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Transport adapter | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018276-010-00 | |
| Tweezers for Pyrolysis tubes | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-074-00 | |
| Zebron Z-Guard Hi-Temp Guard Column, GC Cap. Column 10 m x 0.25 mm, Ea | Phenomenex Ltd. Deutschland, Aschaffenburg, Germany | 7CG-G000-00-GH0 |
References
- Dirks, M. Tattooed skin and health. Vol. 48. Current Problems in Dermatology. Serup, J., Kluger, N., Bäumler, W. , Karger. 118-127 (2015).
- Engel, E., et al. Establishment of an extraction method for the recovery of tattoo pigments from human skin using HPLC diode array detector technology. Analytical Chemistry. 78 (15), 6440-6447 (2006).
- Poon, K. W. C., Dadour, I. R., McKinley, A. J. In situ chemical analysis of modern organic tattooing inks and pigments by micro-Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy. 39 (9), 1227-1237 (2008).
- Timko, A. L., Miller, C. H., Johnson, F. B., Ross, V. In vitro quantitative chemical analysis of tattoo pigments. Archives of Dermatology. 137, 143-147 (2004).
- Boon, J. J., Learner, T. Analytical mass spectrometry of artists' acrylic emulsion paints by direct temperature resolved mass spectrometry and laser desorption ionisation mass spectrometry. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 64, 327-344 (2002).
- Hauri, U. Inks for tattoos and permanent make-up / pigments, preservatives, aromatic amines, polyaromatic hydrocarbons and nitrosamines. Department of Health, Kanton Basel-Stadt. Swiss National Investigation Campaign. , (2014).
- Bocca, B., Sabbioni, E., Mičetić, I., Alimonti, A., Petrucci, F. Size and metal composition characterization of nano- and microparticles in tattoo inks by a combination of analytical techniques. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 32 (3), 616-628 (2017).
- Schreiver, I., et al. Synchrotron-based nano-XRF mapping and micro-FTIR microscopy enable to look into the fate and effects of tattoo pigments in human skin. Scientific Reports. 7, 11395 (2017).
- Taylor, C. R., Anderson, R. R., Gange, R. W., Michaud, N. A., Flotte, T. J. Light and electron microscopic analysis of tattoos treated by Q-switched ruby laser. Journal of Investigative Dermatology. 97, 131-136 (1991).
- Namduri, H., Nasrazadani, S. Quantitative analysis of iron oxides using Fourier transform infrared spectrophotometry. Corrosion Science. 50 (9), 2493-2497 (2008).
- Burgio, L., Clark, R. J., Hark, R. R. Raman microscopy and x-ray fluorescence analysis of pigments on medieval and Renaissance Italian manuscript cuttings. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (13), 5726-5731 (2010).
- Manso, M., et al. Assessment of toxic metals and hazardous substances in tattoo inks using Sy-XRF, AAS and Raman spectroscopy. Biological Trace Element Research. 187 (2), 596-601 (2017).
- Yakes, B. J., Michael, T. J., Perez-Gonzalez, M., Harp, B. P. Investigation of tattoo pigments by Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy. 48 (5), 736-743 (2017).
- Yang, S. -H., Shen, J. Y., Chang, M. S., Wu, G. J. Differentiation of vehicle top coating paints using pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry and multivariate chemometrics with statistical comparisons. Analytical Methods. 7, 1527-1534 (2015).
- Schreiver, I., Hutzler, C., Luch, A. Data from: Two-step pyrolysis-gas chromatography method with mass spectrometric detection for identification of tattoo ink ingredients and counterfeit products. Dryad Digital Repository. , (2019).
- Schreiver, I., Hutzler, C., Andree, S., Laux, P., Luch, A. Identification and hazard prediction of tattoo pigments by means of pyrolysis—gas chromatography/mass spectrometry. Archives of Toxicology. 90 (7), 1639-1650 (2016).
- Ghelardi, E., et al. Py-GC/MS applied to the analysis of synthetic organic pigments: characterization and identification in paint samples. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 407 (5), 1415-1431 (2015).
- Russell, J., Singer, B. W., Perry, J. J., Bacon, A. The identification of synthetic organic pigments in modern paints and modern paintings using pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 400 (5), 1473-1491 (2011).
- Silva, M. F., Domenech-Carbo, M. T., Fuster-Lopez, L., Mecklenburg, M. F., Martin-Rey, S. Identification of additives in poly(vinylacetate) artist's paints using PY-GC-MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 397 (1), 357-367 (2010).
- Peris-Vincente, J., Baumer, U., Stege, H., Lutzenberger, K., Gimeno Adelantado, J. V. Characterization of commercial synthetic resins by pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry: application to modern art and conservation. Analytical Chemistry. 81, 3180-3187 (2009).
- Kleinert, J. C., Weschler, C. J. Pyrolysis gas chromatographic-mass spectrometric identification of polydimethylsiloxanes. Analytical Chemistry. 52 (8), 1245-1248 (1980).
- Scalarone, D., Chiantore, O. Separation techniques for the analysis of artists' acrylic emulsion paints. Journal of Separation Science. 27 (4), 263-274 (2004).
- Sonoda, N. Characterization of organic azo-pigments by pyrolysis-gas chromatography. Studies in Conservation. 44, 195-208 (1999).
- Chiantore, O., Scalarone, D., Learner, T. Characterization of artists' crylic emulsion paints. International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 8 (1), 67-82 (2003).
- Schossler, P., Fortes, I., Figueiredo Júnior, J. C. D., Carazza, F., Souza, L. A. C. Acrylic and Vinyl Resins Identification by Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry: A Study of Cases in Modern Art Conservation. Analytical Letters. 46 (12), 1869-1884 (2013).
- Wallisch, K. L. Pyrolysis of random and block copolymers of ethyl acrylate and methyl methacrylate. Journal of Applied Polymer Science. 18, 203-222 (1974).
- Hauri, U. Inks for tattoos and PMU (permanent make-up) / Organic pigments, preservatives and impurities such as primary aromatic amines and nitrosamines. State Laboratory of the Canton Basel City. , (2011).
