Een twee-stap pyrolyse-Gas Chromatografie methode met massa spectrometrische detectie voor de identificatie van tatoeage inkt ingrediënten en namaakproducten
22 mei 2019
Deze methode voor twee-stap pyrolyse online gekoppeld aan gas chromatografie met massa spectrometrische detectie en data evaluatieprotocol kan worden gebruikt voor multi-component analyse van tatoeage inkten en discriminatie van namaakproducten.
Tattoo inkten en andere inkten zijn complexe mengsels van ingrediënten. Onze methode biedt een snelle en eenvoudige manier om meerdere componenten tegelijkertijd te analyseren. Pyrolyse en vervolgens gekoppeld aan gaschromatografie met massaspectrometrische detectie maakt de analyse van niet-vluchtige en vluchtige verbindingen in twee opeenvolgende runs mogelijk.
Naast een zuivere analyse van inktingrediënten, kan deze methode ook worden gebruikt om originele en nagemaakte producten te onderscheiden. In het algemeen kan deze methode worden gebruikt voor allerlei vloeibare monsters. De benadering van gegevensevaluatie kan ook worden gebruikt voor elke andere vorm van pyrolysegegevens.
Zoals met de meeste analytische technieken, is de gegevensinterpretatie van pyrogrammen de achilleshiel van deze methode. Daarom bieden we bibliotheken van pyrogrammen en enkelgeanalyseerde spectra om de interpretatie van de gegevens te vergemakkelijken. Houd eerst een 25-millimeter holle glazen pyrolyse buis met gespecialiseerde pincet en steek de nodige hoeveelheid kwartswol in de buis met puntige pincet.
Steek twee stalen stokken aan elke kant van de pyrolyse buis en comprimeren de wol in een een-tot-twee-millimeter dikke stop. De stop moet op het onderste derde deel van de pyrolysebuis worden geplaatst om voldoende verwarming te bereiken tijdens het pyrolyseproces. Ontsteek een gasbrander en bak de pyrolysebuis en vul twee tot drie seconden van elke kant om verontreinigingen te verwijderen.
Schud vervolgens handmatig de tatoeage inkt flessen krachtig voor een minuut om homogeniteit te garanderen. Dompel een twee-microliter microcapillaire tip in de inkt en aanzuigen ongeveer een microliter inkt door het vullen van de helft van de capillaire. Steek de capillaire in de pyrolysebuis en bevlek de kwartswolstop met de inkt.
Een duidelijke kleurvlekken moeten zichtbaar zijn zonder al te veel inkt aan het monster toe te voegen. Bevestig met behulp van de gespecialiseerde pincet de geprepareerde pyrolysebuis aan een stalen transportadapter voor de geautomatiseerde injectie-eenheid en controleer of de pyrolysebuis perfect verticaal is en niet afvalt tijdens het schudden. Plaats de transportadapter in de lade van de geautomatiseerde injectie-eenheid op de gewenste positie voor pyrolyse GCMS-analyse.
Voor gegevensevaluatie van vluchtige verbindingen start u de MS-bibliotheekzoeksoftware voor de GCMS-analyse en opent u het chromatogram van de desorptierun. Selecteer commerciële bibliotheken door op Spectrum te klikken en selecteer Bibliotheek. Laad dan de bibliotheek van belang.
Selecteer Integratieparameters en voer een bibliotheekzoekopdracht uit door te klikken op Spectrum en bibliotheekzoekrapport. Open voor pyrolysegegevensevaluatie het chromatogram van de pyrolyserun. Markeer het hele chromatogram in de GCMS-evaluatiesoftware.
Druk met de rechtermuisknop naar beneden om een gemiddelde massaspectra of AMS te verkrijgen. Om een zelfgemaakte bibliotheek op te zetten, klikt u op Spectrum en Bewerk u de bibliotheek. Selecteer de interessebibliotheek, gevolgd door Nieuw item toevoegen, en vul alle informatie in die van belang zijn.
Genereer een AMS van het onderzochte inktpyrogram en gebruik de bibliotheek zoeken naar vergelijking met de self-made AMS bibliotheek. Massa's uitsluiten van kolombloeding of andere kolomgeluiden. Om niet-vluchtige verbindingen te identificeren met gespecialiseerde pyrogram evaluatiesoftware, bouwt u een map met alle pyrogram-vermeldingen die als bibliotheek moeten dienen, zoals een pigment pyrogrambibliotheek voor pigmentidentificatie, of pyrogrammen van een originele inkt, om deze te vergelijken met vermeende nagemaakte producten.
Laad het onbekende pyrogram in de zoekfunctie in de tabbibliotheek door op Bladeren te klikken. Laad vervolgens de bibliotheekmap en selecteer alleen MS matching"en RT matching" in de zoekopties, omdat de totale overvloed zal variëren in vergelijking met pyrogram referentiepigmenten. Klik op Geavanceerd in de zoekopties.
Selecteer een RT-vensterbreedte van belang, een gebiedsdrempel van 0,1% en sta meerdere matchings toe. Selecteer in de opties massaspects alleen pieken met opgegeven MS-spectra en gebruik een pasvormdrempel van 850. Laad het bestand pigment_search_spectra.
spf, of klik op Toevoegen"om gespecificeerde MS spectra van elk pyrogram van referentiepigmenten of polymeren uit de bibliotheek in de geavanceerde zoekopties op te slaan. Druk op OK om terug te keren naar het hoofdvenster. Klik vervolgens op Zoeken om de vergelijking te starten.
Ga indien nodig naar het tabblad chromatogrammatch en selecteer een verbinding onder het tabblad chromatogrammatch. Klik met de rechtermuisknop en selecteer Zoekspectrum in NIST om de spectra door te sturen naar de MS-bibliotheeksoftware en de verbinding te identificeren. Start de GCMS-analyse MS-bibliotheekzoeksoftware voor handmatige gegevensevaluatie voor niet-vluchtige verbindingen en open het chromatogram van de pyrolyserun.
Selecteer commerciële en pyrolysebibliotheken door op Spectrum te klikken en Bibliotheek selecteren. Laad alle bibliotheken van belang. Integreer het pyrogram in de GCMS-evaluatiesoftware en overweeg alle pieken met een oppervlakte van niet minder dan 0,2% van het totale gebied.
Start vervolgens de bibliotheekzoekopdracht door te klikken op Spectrum en Bibliotheekzoekrapport. Vergelijk alle bibliotheekovereenkomsten handmatig met specifieke pigment- en polymeerafledingsproducten in het tekstprotocol, of fragmenten die in de literatuur worden vermeld. Goed geproduceerde inkten met zeer zuivere ingrediënten en een beperkt aantal componenten resulteerden in chromatogrammen die gemakkelijk te interpreteren zijn met standaardbibliotheken, omdat de meeste pieken kunnen worden geïdentificeerd.
Maar zelfs in de hoogwaardige inkten worden niet-gedeclareerde ingrediënten zoals propyleenglycol vaak gevonden naast de aangegeven glycerol. Inkten met meerdere ingrediënten en onzuiverheden zal resulteren in een pyrogram dat moeilijk te interpreteren is. De meeste pieken die zich in de tweede run voordoen, zijn mogelijk niet van elkaar gescheiden, waardoor identificatie moeilijk is.
Sommige stoffen kunnen ook leiden tot pieken onder de drempel die tijdens de gegevensevaluatie is vastgesteld. Een oplossing voor het interpreteren van complexe gegevens kan een stapsgewijze benadering zijn met 400, 600 en 800 graden Celsius in opeenvolgende pyrolysestappen voor hetzelfde monster. Sommige pigmentafledingsproducten kunnen uit meerdere pigmenten afstammen.
Een positief resultaat voor de identificatie van nagemaakte producten wordt aangetoond voor drie citroeninkten die bij verschillende leveranciers zijn gekocht. Met behulp van een voorwaartse match factor boven 0,9, het chromatogram van de eerste desorptie run en het pyrogram uit de tweede run van de oorspronkelijke inkt werden vergeleken met drie onafhankelijke acquisities van de oorspronkelijke inkt, en de twee nagemaakte producten met behulp van pyrogram evaluatie software. Pyrolyse is nuttig om meerdere verbindingen te identificeren met slechts één analysemethode.
Kwalificatie van specifieke verbindingen kan achteraf worden uitgevoerd met meer gespecialiseerde methoden.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze methode biedt een snelle en eenvoudige manier om meerdere componenten van tatoeageinkten te analyseren met behulp van tweestaps pyrolyse gekoppeld aan gaschromatografie en massaspectrometrische detectie. Hiermee kunnen originele en nagemaakte producten van elkaar worden onderscheiden.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Analytische chemie
- Materiaalkunde
- Forensische wetenschap
Achtergrond
- Tatoeageinkten zijn complexe mengsels van diverse ingrediënten.
- Inzicht in de samenstelling van inkten is cruciaal voor kwaliteitscontrole.
- Namaakproducten vormen een risico voor consumenten.
- Bestaande methoden zijn mogelijk niet effectief voor de gelijktijdige analyse van meerdere componenten.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een methode voor het analyseren van componenten in tatoeage-inkt.
- Het differentiëren tussen originele en vervalste tatoeage-inkten.
- Het bieden van een veelzijdige methode die toepasbaar is op diverse vloeistofmonsters.
Gebruikte methoden
- Tweestaps pyrolyse voor monstervoorbereiding.
- Gaschromatografie voor de scheiding van componenten.
- Massaspectrometrische detectie voor identificatie.
- Data-evaluatieprotocol voor een uitgebreide analyse.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle analyse van niet-vluchtige en vluchtige verbindingen.
- Vermogen om onderscheid te maken tussen originele en vervalste inkten.
- Methode is toepasbaar op een breed scala aan vloeibare monsters.
- De aanpak voor data-evaluatie kan worden gegeneraliseerd naar andere pyrolysegegevens.
Conclusies
- De ontwikkelde methode is efficiënt voor multi-componentanalyse.
- Het verbetert het vermogen om de authenticiteit van producten te waarborgen.
- Deze aanpak kan worden aangepast voor diverse toepassingen in de analytische chemie.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Deze methode maakt een snelle, multi-componentanalyse van complexe vloeibare formuleringen, zoals tatoeage-inkten, mogelijk zonder monstervoorbereiding, wat kwaliteitscontrole en authenticiteitsverificatie op consumentenproductmarkten ondersteunt. Door originele van vervalste formuleringen te onderscheiden via chromatografische fingerprinting, draagt het bij aan risicobeperking en de integriteit van de toeleveringsketen voor topische en dermale formuleringen. De aanpak biedt een schaalbare screeningstool voor regelgevend toezicht en merkbescherming in de persoonlijke verzorgings- en cosmetische industrie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek van complexe formulatiechemie mogelijk om interacties tussen ingrediënten en degradatieroutes te begrijpen.
- Operationele waarde: Maakt snelle screening van batches grondstoffen mogelijk voor consistentiecontrole en zuiverheidsbeoordeling.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert reproduceerbare chromatografische profielen voor formulerings-fingerprinting en batch-tot-batchvergelijking.
- Operationele waarde: Ondersteunt high-throughput screening van grondstoffen en eindproducten met behulp van geautomatiseerde pyrolyse-GC-MS-workflows.
- Strategische waarde: Faciliteert vroege detectie van vervalsingen, onzuiverheden of niet-gedeclareerde componenten in vloeibare formuleringen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Maakt karakterisering van hulpstof- en actieve bestanddelenprofielen in topische formuleringen mogelijk voor veiligheidsbeoordeling.
- Operationele waarde: Levert gegevens ter ondersteuning van stabiliteitsstudies van formuleringen en compatibiliteitsscreening.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen door formuleringsgerelateerde risico's in een vroeg stadium van de ontwikkeling te identificeren.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen workflows voor vroege ontdekking en formuleringsontwikkeling en vormt een brug tussen de screening van grondstoffen en de kwaliteitsbeoordeling van het eindproduct door compositionele gegevens te leveren die zowel de veiligheids- als de prestatie-evaluaties informeren.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing met betrekking tot formuleringseffecten op biologische systemen door de chemische ruimte van testartikelen te definiëren.
- Screening: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve compositionele gegevens die een betrouwbare vergelijking tussen formuleringvarianten mogelijk maken.
- Analytics: Levert chromatografische en spectrale resultaten waarmee teams formuleringen kunnen differentiëren op basis van profielen van vluchtige en semi-vluchtige verbindingen.
- Translationeel onderzoek: Verbindt vroege analyseringsformuleringen met preklinische veiligheidsprofielering door potentiële irritantia of degradatieproducten te identificeren.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar analytisch platform voor formuleringkarakterisering over meerdere productlijnen en therapeutische gebieden.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in het gedrag van formuleringen door onzekerheid in de chemische samenstelling te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van formuleringsanalyses door gestandaardiseerde pyrolyse- en data-evaluatieprotocollen.
- Strategische waarde: Maakt snellere, beter onderbouwde go/no-go-beslissingen mogelijk door vroegtijdige zichtbaarheid van risico's en inconsistenties in formuleringen te bieden.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde voortgang door formuleringsbeperkingen te identificeren die de veiligheid, stabiliteit of regelgevende goedkeuring kunnen beïnvloeden.
Overwegingen voor implementatie
- Expertise in de bediening van pyrolyse-GC-MS en de interpretatie van chromatografische gegevens is vereist voor een nauwkeurige identificatie van verbindingen.
- Toegang tot GC-MS-instrumentatie met een pyrolyse-interface en software voor gegevensevaluatie die in staat is tot het maken van bibliotheken en het matchen van chromatogrammen is essentieel.
- Standaardisatie van de monsterintroductie, de pyrolysetemperatuur en de drempelwaarden voor gegevensevaluatie tussen teams waarborgt de cross-functionele vergelijkbaarheid.
- Methode-aanpassing kan nodig zijn voor zeer viskeuze of niet-vloeibare monsters, hoewel het protocol is ontworpen voor de directe analyse van vloeibare formuleringen.
- De interpretatie van complexe pyrogrammen kan ondersteuning van spectrale bibliotheken en handmatige verificatie vereisen, met name voor formuleringen met meerdere overlappende degradatieproducten.
