Name: Identyfikacja farmaceutyków w środowisku wodnym za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS i eliminacja erytromycyny poprzez degradację indukowaną światłem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Poznaj metodę identyfikacji farmaceutyków w wodzie za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS oraz degradację erytromycyny promieniowaniem UV. Technika umożliwia wykrywanie zanieczyszczeń przy niskich stężeniach.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Melanie Voigt jest wdzięczna za stypendium z Promotionskolleg Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Niederrhein. Autorzy dziękują swojej instytucji za dalsze wsparcie finansowe.

1. Przygotowanie próbki: Ekstrakcja do fazy stałej
<ol>
	<li>Zebrać około 1 l wody do przygotowania próbek.</li>
	<li>Przefiltrować próbkę przez filtr z niebieskim paskiem o wielkości porów 2 μm w celu usunięcia grubych cząstek.</li>
	<li>Zrównoważyć wkład SPE za pomocą 3 ml metanolu i 3 ml wody ultraczystej.</li>
	<li>Nanieść filtrat (1 l) na wkład SPE i zwiększyć prędkość przepływu przy użyciu umiarkowanego podciśnienia, np. pompy membranowej. 
	UWAGA: Kilka wkładów SPE może być uruchamianych równolegle.</li>
	<li>Przemyć próbkę 3 ml ultraczystej wody.</li>
	<li>Eluować anality z sorbinianu wkładu za pomocą 3 ml metanolu.</li>
	<li>Zagęścić 3 ml eluatu do wyschnięcia za pomocą wyparki obrotowej.</li>
	<li>Pozostałość rozpuścić w 1 ml ultraczystej wody.</li>
	<li>Przefiltrować roztwór przez filtr strzykawkowy i przechowywać je w fiolce do analizy nieukierunkowanej za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS.</li>
</ol>
2. HPLC-ESI-Q-TOF-MS do analizy nieukierunkowanej i ukierunkowanej, oraz MS/MS
<ol>
	<li>Przenieść fiolkę do automatycznego podajnika próbek HPLC-ESI-Q-TOF-MS.</li>
	<li>Ustawić wszystkie istotne parametry (Tabela 1) dla HPLC-ESI-Q-TOF-MS. 
	UWAGA: Jeśli używana jest skończona energia zderzenia, tj. energia zderzenia (CE) ≠ 0, jony zostaną rozdrobnione. Ten tryb odpowiada docelowej metodzie MS/MS.</li>
	<li>Rozpocznij pomiar.</li>
	<li>Przeanalizować otrzymane chromatogramy i widma masowe.</li>
</ol>
3. Eksperymenty z promieniowaniem UV
<ol>
	<li>Rozpuść związek antybiotykowy, np. erytromycynę (750 mg/l), w ultraczystej wodzie o końcowym stężeniu 20 mg/l.</li>
	<li>Napełnij fotoreaktor o pojemności 1 l, owinięty folią aluminiową, 750 ml roztworu.</li>
	<li>Wprowadzić do dławika lampę o mocy 15 W.</li>
	<li>Zastosować mieszadło magnetyczne przy 500 obr./min.</li>
	<li>Dostosuj wartość pH do żądanej wartości 3-4, 6-7 lub 8-9, dodając kroplami HCl (0,1 M) lub NH3 (0,1 M), jeśli to konieczne. Jako przykład posłużono się pH 6-7.</li>
	<li>Pobrać 2 ml roztworu reakcyjnego jako próbkę o czasie 0 za pomocą strzykawki i przenieść do szklanej fiolki o pojemności 2 ml.</li>
	<li>Włącz lampę UV i śledź upływający czas. 
	UWAGA: Czas naświetlania wynoszący 10 minut jest często wystarczający. Jeśli pożądana jest kompletność fotoreakcji, może być konieczne zarejestrowanie drugiej serii eksperymentów przy użyciu wyników pierwszej serii. 
	Uwaga: Promieniowanie UV może prowadzić do ślepoty.</li>
	<li>Pobieraj 2 ml próbki z roztworu co 30 s przez pierwsze 5 minut. Następnie pobieraj próbkę co 60 s do końca eksperymentu. Przenieść próbki do fiolek o pojemności 2 ml.</li>
	<li>Przechowywać fiolki do czasu analizy HPLC-ESI-Q-TOF-MS w temperaturze -4 °C.</li>
	<li>Przeanalizować 16 próbek za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS zgodnie z metodami opisanymi w kroku 2.</li>
</ol>
4. Analiza kinetyki
<ol>
	<li>Przygotuj odpowiednie oprogramowanie, takie jak zestaw narzędzi do dopasowywania krzywych MATLAB R2016b.</li>
	<li>Dopasuj dane dotyczące powierzchni masowej w funkcji czasu fotoindukowanej degradacji macierzystego związku antybiotykowego zgodnie z kinetyką pierwszego rzędu, patrz równanie 242,43 
	<img alt="Równanie 1" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq1.jpg"> (2) 
	Stężenie <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq2.jpg"> odnosi się do początkowego stężenia eductu A, cA do rzeczywistego stężenia w czasie reakcji t ze stałą szybkości k1 od pierwszego etapu reakcji A do B.</li>
	<li>Dopasuj krzywe pola masowego w funkcji czasu degradacji za pomocą równania 3 i 4, ponieważ można je opisać jako produkty pośrednie następującej po sobie lub następującej po sobie reakcji następczej, tj. produkt B lub C zgodnie z modelem reakcji A →B → C → D. 
	<img alt="Równanie 3" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq3.jpg"> (3) 
	<img alt="Równanie 4" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq4v5.jpg"> (4) 
	Stężenia cB i cC odnoszą się do produktów pośrednich B i C; i k2,k 3 do odpowiednich stałych szybkości B do C, C do D.</li>
	<li>Użyj równania 5, aby dopasować dane, jeśli czas naświetlania nie był wystarczający do zaobserwowania degradacji produktu fotograficznego. Degradacja ta może być traktowana jako produkt końcowy D o stężeniu CD w celu uzyskania stałych szybkości. 
	<img alt="Równanie 6" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq6.jpg"> (5)
	<ol>
		<li>Obliczyć stężenie B za pomocą równania 6 zamiast równania 3, jeśli reakcja kończy się na B. Jeżeli C jest produktem końcowym, należy obliczyć stężenie C zgodnie z równaniem 7 zamiast równania 4, 
		<img alt="Równanie 7" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq7.jpg"> (6) 
		<img alt="Równanie 8" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq8.jpg"> (7)</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Równanie 8 służy do oznaczania okresów półtrwania t1/2, 
	<img alt="Równanie 10" src="/files/ftp_upload/57434/57434eq10.jpg"> (8)</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Przykład analizy nieukierunkowanej przedstawiony w niniejszym raporcie wykazał identyfikację farmaceutyków w wodach powierzchniowych przy użyciu HPLC-ESI-Q-TOF-MS, MS/MS i porównanie z wzorcami referencyjnymi jako ostateczny dowód. Siła analizy niecelowanej przy użyciu TOF-MS opiera się na wykrywaniu wszystkich jonów obecnych w danym czasie retencji i wysokiej dokładności masy, co prowadzi do przewidywania wstępnego wzoru cząsteczkowego. Jako alternatywę dla spektrometru masowego TOF, opisano zastosowanie orbitalnej pułapki jonowej do analizy zanieczyszczeń w wodzie44. Przewidywanie wzoru cząsteczkowego posłużyło jako punkt wyjścia do szybkiego wyboru wzorców referencyjnych. Zastosowanie metody celowanego MS w przyrządzie Q-TOF-MS pozwoliło na wykrycie określonych związków, ponieważ tylko wstępnie wyselekcjonowane jony przechodzą przez filtr kwadrupolowy. Ogólnie rzecz biorąc, analizę ukierunkowaną przeprowadza się przy użyciu spektrometru mas z potrójnym kwadrupolem, również w analizie wody45. W celu skompensowania odchylenia od masy teoretycznej spowodowanego niedoskonałościami instrumentalnymi można przeprowadzić porównanie chromatograficzne z wzorcem odniesienia. Do analizy identyfikacyjnej można również wybrać ukierunkowaną metodę MS/MS. Tutaj jony są selekcjonowane, fragmentowane, a ich fragmenty wykrywane. Ze względu na to, że MS/MS jest mniej czuły niż MS, stężenie farmaceutyków w badanych próbkach wody było zbyt niskie, aby uzyskać znaczące fragmenty. Jeśli jednak zostaną wykryte fragmenty, związki można zidentyfikować z większą pewnością. Niewystarczająca czułość może zostać przezwyciężona poprzez zagęszczenie większej początkowej objętości próbki wody. Ponadto pomiar powinien zostać przeprowadzony jak najszybciej po pobraniu próbek ze względu na potencjalną biodegradację 46,47,48,49. W przeciwnym razie próbki należy przechowywać w temperaturze -20 °C, aby wykluczyć degradację lub reakcję związku.
Czasami te same wartości m/z pojawiają się w różnych czasach przechowywania. Może to wynikać z tego, że izomery wymagają różnych technik analitycznych. Może się również zdarzyć, że w ogóle nie zostaną wykryte żadne związki, co niekoniecznie świadczy o ich braku. Mogą po prostu nie tworzyć jonów lub występować poniżej granicy wykrywalności. Rodzaj wody ma również wpływ na obecność farmaceutyków. Farmaceutyki rzadko przedostają się do wód źródłowych i gruntowych w porównaniu ze ściekami i ściekami z oczyszczalni ścieków 48,50,51,52,53.
W przypadku eksperymentów degradacji źródło napromieniowania powinno być wcześniej scharakteryzowane, ponieważ strumień fotonów lub szybkość fluencji fotonów lampy w znacznym stopniu przyczynia się do degradacji i mechanizmu degradacji. Do wstępnych prób wystarczy lampa VUV/UVC, prawdopodobnie niskoprężna lampa rtęciowa. Ogólnie rzecz biorąc, dodanie nadtlenku wodoru, H2O2, przyspiesza degradację 27,36,37,54. W przypadku stosowania innej lampy, np. lampy UVA, należy zapewnić powstawanie rodników hydroksylowych, np. poprzez dodanie dwutlenku tytanu 23,24,30,31. W przypadku wielu związków, takich jak erytromycyna, to rodniki OH, a nie fotoreaktywność samego farmaceutyku27, są gatunkami indukującymi degradację.
W celu określenia parametrów kinetycznych wykreśla się obszar sygnałów w chromatogramach z detekcją masy, reprezentujący stężenie, w funkcji czasu napromieniowania. Aby dopasować dane, zaleca się korzystanie z odpowiedniego oprogramowania. W tym przypadku wykorzystano narzędzie do dopasowywania krzywych MATLAB, które pozwoliło szybko obliczyć i dopasować dane do poprawnych równań. Kinetyka produktów pośrednich jest określana przez bardziej złożone równania. Parametry jakościowe pasowania, tj. R2 i RMSE, również były łatwo uzyskane.
Badanie to wykazało analizę wody rzecznej w celu wykrycia i identyfikacji zanieczyszczeń farmaceutycznych oraz fotodegradacji erytromycyny w wodzie ultraczystej. W wodach środowiskowych, takich jak wody powierzchniowe, uzyskano by różne prędkości degradacji i stałe szybkości ze względu na substancje pochłaniające światło, takie jak huminy. Z doświadczenia autorów wynika, że degradacja często zachodzi wolniej, ale czasami w porównywalnym tempie 41,56.
Ogólnoświatowy problem farmaceutyków, zwłaszcza antybiotyków, w środowisku wodnym i wynikające z niego zagrożenia wciąż narastają1. Ze względu na różnorodność i różnorodność substancji chemicznych, metabolitów i ich degradacji, analiza nieukierunkowana stanie się najważniejszą bronią analityczną dla ich odkrycia w środowisku57. Aby skutecznie wyeliminować, konieczne będzie zaprojektowanie nowych etapów w oczyszczalniach ścieków w oparciu o zaawansowane procesy utleniania, których częścią może być promieniowanie UV.

Farmaceutyki są regularnie znajdowane w środowisku wodnym1,2,3,4,5. Ważnym źródłem są ścieki z oczyszczalni ścieków (WWTP)6,7,8,9. Występowanie farmaceutyków w całym cyklu wodnym zostało wzorowo zbadane w dorzeczu rzeki Turia10. Antybiotyki stanowią między innymi szczególną niebezpieczną klasę leków, ponieważ często przechodzą przez biologiczną fazę oczyszczalni ścieków w niezmienionej postaci i mogą powodować oporność bakterii w środowisku11,12,13. Makrolidy stanowią klasę antybiotyków, które są stosowane zarówno w medycynie ludzkiej, jak iw weterynarii. Ich przedstawicieli stwierdzono w stężeniu do 1 μg/L w ściekach14,15,16,17,18,19. Jednym z nich jest erytromycyna (Ery)20,21. W wodach erytromycynie często towarzyszy anhydroerytromycyna A (Ery A - H2O), odwodniona22,23. Eliminacja wody z erytromycyny jest spowodowana niestabilnością kwasu. Stosunek erytromycyny do anhydroerytromycyny zależy od pH24,25,26,27.
Chemicznie, makrolidy zawierają makrocykliczny lakton, do którego przyłączone są różne ugrupowania cukrowe, np. dezoamina, kladynoza czy mikaminoza. Ponieważ makrolidy są chemicznie modyfikowanymi naturalnymi produktami z procesów fermentacji, często występują w postaci mieszanin. Gatunki określane jako A, B, C itd. różnią się podstawnikami cukru. Ugrupowania cukrowe i ich położenie przy laktonie są odpowiedzialne za sposób działania makrolidów28,29. W celu zminimalizowania zagrożenia dla środowiska pożądane jest całkowite zmineralizowanie farmaceutyków przed wejściem do środowiska wodnego27,30,31,32.
Pierwsza część tego badania dotyczy wykrywania substancji farmaceutycznych w wodach powierzchniowych, co jest ważne dla monitorowania zarówno ścieków, jak i wód otwartych. Aby wyszukać różne niezidentyfikowane substancje w zakresie mikrogramów w różnych matrycach, preferowaną metodą jest analiza nieukierunkowana20,33,34,35. W szczególności udowodniono, że wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) z jonacją elektrorozpylaną i kwadrupolową spektrometrią mas czasu przelotu (HPLC-ESI-Q-TOF-MS) ma niezwykłą wartość ze względu na swoją specyficzność i czułość. Po zidentyfikowaniu substancji czułość można dodatkowo zwiększyć, stosując ukierunkowane podejście MS z kwadrupolem działającym w trybie wyboru i energią zderzenia w komórce zderzeniowej ustawioną na zero. W związku z tym jony docierają do detektora TOF w postaci nierozdrobnionej.
Drugim celem tej pracy jest eliminacja erytromycyny. Do eliminacji farmaceutyków stosuje się tak zwane zaawansowane procesy utleniania (AOP), np. rozpoczynające się od naświetlania światłem UV36,37,38. Niezbędne do degradacji jest tworzenie rodników hydroksylowych z wody przez naświetlanie VUV / UVC po równaniu 1.
H2O + hν(<200 nm) → H2O* → H. + .OH (1)
Rodniki hydroksylowe mają wysoki potencjał utleniania wynoszący 2,8 V, co pozytywnie przyczynia się do degradacji substancji36,37.
Tutaj opisano degradację erytromycyny za pomocą próżniowego promieniowania UV/UVC w wodzie, biorąc pod uwagę wpływ pH. Uważa się, że powstawanie jeszcze bardziej niebezpiecznych produktów jest wadą korzystania z AOPs39,40. Dlatego ważne jest, aby napromieniać aż do całkowitej mineralizacji farmaceutyków. Aby lepiej oszacować czas napromieniania, określa się model kinetyczny reakcji, stałe szybkości reakcji i okresy półtrwania zarówno dla leku początkowego, jak i dla jego fotodegradacji. W tym celu wykres stężenie-czas (c-t) wyprowadzono z pomiarów HPLC-ESI-Q-TOF-MS i porównano z modelami kinetyki chemicznej za pomocą MATLAB. Kinetyka degradacji przebiegała zgodnie z pierwszym porządkiem, a fotodegradaty opisano jako produkty pośrednie następującej po sobie lub następującej po sobie reakcji następczej27,41.

<table><tbody><tr><td>Metanol do chromatografii cieczowej LiChrosolv</td><td>Merck</td><td>1060181000</td><td></td></tr><tr><td>kwas mrówkowy</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 System oczyszczania wody</td><td>EMD Millipore</td><td></td><td>do produkcji MilliQ-wody</td></tr><tr><td>Erytromycyna</td><td>BioChemica AppliChem</td><td>A2275,0005</td><td></td></tr><tr><td>Filtr Rotilabo-filter, Typ 113A</td><td>Roth</td><td>AP78.1</td><td></td></tr><tr><td>SPE-Cartridges Oasis HLB 3cc (60mg)</td><td>Wody</td><td>WAT094226</td><td></td></tr><tr><td>BAKER SPE-12G</td><td>J.T. Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompa membranowa PC3001 VarioPro&nbsp;</td>Parownik obrotowy <td>Vacuubrand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>; Wydajna strzykawka Laborota 4000</td><td>Heidolph Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>, 2 ml</td><td>Terumo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nylon Filtry strzykawkowe Target2</td><td>Thermo Scientific</td><td>10301345</td><td></td></tr><tr><td>C-18 CoreShell wymiary 50 mm x 2,1 mm, 2,6 &mu; m wielkość cząstek</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HPLC 1200</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESI-Q-ToF-MS 6530</td><td>Fotoreaktor Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>, System reaktora pracy UV 3</td><td>Peschl Utraviolet GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>VUV/UVC-lampa, TNN 15/32, 15 W</td> pH-metr <td>Heraeus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>, pHenomenal pH 1100L</td><td>vwr</td><td>662-1657</td><td></td></tr><tr><td>mieszadło magnetyczne</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>

identyfikacja farmaceutyków w środowisku wodnym za pomocą hplc-esi-q-tof-ms i eliminacja erytromycyny poprzez degradację indukowaną światłem

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

Monitorowanie farmaceutyków w całym cyklu wodnym staje się coraz ważniejsze dla środowiska wodnego, a ostatecznie dla zdrowia ludzkiego. Analiza ukierunkowana i nieukierunkowana to obecnie metody pierwszego wyboru. Chociaż ukierunkowana analiza zwykle przeprowadzana za pomocą spektrometru mas z potrójnym kwadrupolem może być bardziej czuła, można zidentyfikować tylko wcześniej wybrane związki. Najpotężniejsza analiza nieukierunkowana jest wykonywana za pomocą spektrometrów masowych czasu przelotu (TOF-MS) rozszerzonych o kwadrupolowy analizator masy (Q), używany w tym badaniu. Podejście nieukierunkowane, poprzedzone ekstrakcją do fazy stałej i wysokosprawną chromatografią cieczową (HPLC), pozwala na wykrycie wszystkich substancji jonizowalnych z wysoką czułością i selektywnością. Wykorzystując w pełni instrument Q-TOF-MS, eksperymenty z tandemową spektrometrią mas (MS/MS) przyspieszają i ułatwiają identyfikację, podczas gdy ukierunkowana metoda MS zwiększa czułość, ale opiera się na wzorcach referencyjnych do celów identyfikacji. Zademonstrowano identyfikację czterech farmaceutyków z wody rzeki Ren. Rzeka Ren ma swój początek w Tomasee w Gryzonii w Szwajcarii i wpada do Morza Północnego w pobliżu Zatoki Południowej w Holandii. Jego długość wynosi 1232,7 km. Ze względu na to, że skuteczne wyeliminowanie farmaceutyków z obiegu wody ma zasadnicze znaczenie, efekt promieniowania UV-C wykazano w skali laboratoryjnej. Metoda ta pozwala na szybką degradację farmaceutyków, co jest przykładowo pokazane dla antybiotyku makrolidowego erytromycyny. Korzystając z powyższej metody HPLC-Q-TOF-MS, uzyskuje się wykresy stężenie-czas dla leku macierzystego i jego produktów fotodegradacji. Po ustaleniu równań dla sekwencyjnych reakcji pierwszego rzędu, dopasowanie obliczeniowe pozwala na wyznaczenie parametrów kinetycznych, które mogą pomóc w przewidywaniu czasów i warunków napromieniowania, gdy potencjalnie są uważane za czwarty etap oczyszczania ścieków.

Przedstawiamy protokół do analizy nieukierunkowanej, wykorzystujący spektrometrię mas czasu przelotu jako doskonałe narzędzie do identyfikacji farmaceutyków w wodach. Demonstrujemy zastosowanie promieniowania UV do ich eliminacji. Przedstawiono analizę obejmującą napromienianie, izolację związków, identyfikację i modelowanie kinetyczne profili degradacji.

Identyfikacja farmaceutyków w środowisku wodnym za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS i eliminacja erytromycyny poprzez degradację indukowaną światłem

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

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w zakresie ochrony środowiska, takie jak świadomość na temat antybiotyków w środowisku wodnym. Główną zaletą tej techniki jest to, że może ona wykrywać zanieczyszczenia farmaceutyczne w bardzo niskich stężeniach i jednocześnie je identyfikować. Mimo że metoda ta może dostarczyć informacji na temat wpływu farmaceutyków i ścieków oraz wód rzecznych, może być również stosowana do innych systemów, takich jak pestycydy lub substancje podobne do hormonów w środowisku wodnym.Aby rozpocząć tę procedurę, zbierz około jednego litra wody w celu przygotowania próbek. Przefiltrować próbkę przez filtr z niebieskim paskiem, aby usunąć cząstki ciekły. Następnie dodaj trzy mililitry metanolu do wkładu ekstrakcyjnego do fazy stałej, aby go zrównoważyć.Poczekaj, aż metanol opuści wkład, a następnie dodaj trzy mililitry ultraczystej wody. Po opuszczeniu wkładu przez wodę nanieść filtrat i użyć pompy membranowej lub innej umiarkowanej próżni, aby zwiększyć prędkość przepływu. Dlatego wstępna koncentracja jest bardzo ważna.Upewnij się, że używasz wkładu do ekstrakcji do fazy stałej z odpowiednią fazą stałą. Umyj próbkę trzema mililitrami ultraczystej wody. Następnie użyj trzech mililitrów etanolu do wymycia analitów z sorbinianu wkładu.Za pomocą wyparki obrotowej zagęścić i wysuszyć eluowane anality. Powstałą pozostałość rozpuść w jednym mililitrze ultraczystej wody. Następnie przefiltruj roztwór przez filtr strzykawkowy.Przechowywać je w fiolce do czasu, gdy będą gotowe do przeprowadzenia analizy nieukierunkowanej za pomocą HPLC-ESI-QTOF-MS. Aby rozpocząć eksperymenty z promieniowaniem UV, rozpuść interesujący nas związek antybiotykowy w ultraczystej wodzie, aby osiągnąć końcowe stężenie 20 miligramów na litr. Przenieś 750 mililitrów tego roztworu do jednolitrowego fotoreaktora.Następnie dodaj mieszadło magnetyczne i wprowadź do reaktora 15-watową lampę UV. Rozpocznij mieszanie przy 500 obr./min. Dodając kroplami kwas solny lub amoniak, dostosuj pH do żądanej wartości.Za pomocą strzykawki przenieś dwa mililitry roztworu reakcyjnego do szklanej fiolki o pojemności dwóch mililitrów. Oznaczyć tę fiolkę jako próbkę w czasie zero. Następnie włącz lampę UV i rozpocznij śledzenie czasu, który upłynął.Pobieraj próbkę o wielkości dwóch mililitrów co 30 sekund przez pierwsze pięć minut. Następnie pobieraj próbkę co 60 sekund przez pozostałą część eksperymentu. Przechowywać fiolki w temperaturze czterech stopni Celsjusza do momentu, gdy będą gotowe do analizy.Aby rozpocząć LC MS, należy przenieść fiolkę do automatycznego próbnika. Ustaw wszystkie odpowiednie parametry zgodnie z opisem w tabeli pierwszej protokołu tekstowego i rozpocznij pomiar. Wykorzystanie MS o wysokiej rozdzielczości i szerokości geograficznej MS/MS jest najbardziej obiecującą techniką do nieukierunkowanej analizy farmaceutyków w wodach.Następnie przeprowadź analizę kinetyczną i dopasowanie krzywej zgodnie z opisem w protokole tekstowym. W tym badaniu analizowane są zarówno próbki wody rzecznej, jak i wody ultraczystej w celu wykrycia i identyfikacji zanieczyszczeń farmaceutycznych. Po ekstrakcji do fazy stałej każda próbka wody rzecznej ma żółtawy lub ciemnozielony kolor, co wskazuje na obecność substancji zawierających chlorofil.Zgodnie z oczekiwaniami próbki wody ultraczystej pozostały czyste. Chromatogram pików bazowych dla reprezentatywnych próbek wody rzecznej zawierał ponad 25 pików, z których każdy odzwierciedlał inny związek. Substancje te są następnie identyfikowane poprzez wyprowadzenie wzorów cząsteczkowych i porównanie ich z dostępnymi wzorcami odniesienia.Porównanie to ujawnia obecność kilku farmaceutyków znajdujących się w niemieckich wodach powierzchniowych, w tym beta-blokera metoprololu, przeciwbólowego karbamazepiny, a także antybiotyku makrolidowego erytromycyny A i jej pochodnej anhydroerytromycyny A.Eksperymenty z napromienianiem UVC są następnie przeprowadzane przy różnych wartościach pH w celu określenia skutecznych warunków eliminacji na przykładzie erytromycyny. Wykresy stężeń w czasie pokazują, że najszybsza degradacja zachodzi przy pH 7, podczas gdy najwolniejsza obserwuje się przy pH 3, co wskazuje, że degradacja fotoindukowana dla tego antybiotyku powinna być przeprowadzana przy neutralnym pH. Zgodnie z tą procedurą można zastosować inne metody, takie jak SESP-NMR arbitrip MS-OTUC, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak utlenianie degradacji i cynkowanie.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak analizować farmaceutyki w sztucznych i środowiskowych zbiornikach wodnych oraz jak badać ich eliminację wywołaną promieniowaniem foto. Nie zapominaj, że praca z chemikaliami, farmaceutykami oraz rzekami lub ściekami może być niebezpieczna, dlatego należy zachować środki ostrożności, takie jak odzież ochronna, sprzęt zewnętrzny, a w przypadku ścieków szczepienia należy zawsze wykonywać w trakcie lub przed wykonaniem tej procedury.

identification-pharmaceuticals-aquatic-environment-using-hplc-esi-q

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Przedstawiono protokół ekstrakcji i wstępnego zatężania estradiolu z próbek wody za pomocą zautomatyzowanego i zminiaturyzowanego systemu.

Prosta metoda automatycznej ekstrakcji próbek wody do fazy stałej do analizy immunologicznej małych zanieczyszczeń

Związki zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego (EDC) stanowią poważne zagrożenie dla środowiska wodnego. Miejskie oczyszczalnie ścieków w znacznym stopniu przyczyniają się do estrogenowej siły działania wód powierzchniowych. Przedstawiona w artykule metodologia pozwala na ocenę skuteczności i przydatności procesów oczyszczania ścieków w odniesieniu do usuwania EDC.

Wykorzystanie zestawu metod chemicznych i ekotoksykologicznych do oceny skuteczności procesów oczyszczania ścieków w celu usunięcia siły działania estrogenów

Opisana jest ulepszona metoda polimorfizmu długości fragmentów ograniczających reakcję łańcuchową polimerazy do genotypowania gatunków rozdymek za pomocą chromatografii cieczowej/spektrometrii mas. Kolumna monolitu krzemionkowego z odwróconymi fazami służy do oddzielania strawionych amplikonów. Metoda ta może wyjaśnić monoizotopowe masy oligonukleotydów, co jest przydatne do identyfikacji składu zasadowego.

Ulepszone polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych reakcji łańcuchowej polimerazy Genotypowanie toksycznych rozdymek za pomocą chromatografii cieczowej/spektrometrii mas

Tutaj prezentujemy protokół do izolacji i charakterystyki struktury, siły węchowej i reakcji behawioralnej domniemanych związków feromonów minogów morskich.

Identyfikacja feromonów minoga morskiego za pomocą frakcjonowania pod kontrolą testów biologicznych

Tutaj prezentujemy protokół oparty na tandemowej spektrometrii mas do oznaczania ilościowego często stosowanych antybiotyków na oddziałach intensywnej terapii, a mianowicie cefepimu, meropenemu, cyprofloksacyny, moksyfloksacyny, linezolidu i piperacyliny.

Multipleksowe monitorowanie leków terapeutycznych za pomocą rozcieńczania izotopów HPLC-MS/MS antybiotyków w chorobach krytycznych

Tutaj opisujemy wysokoprzepustową metodę kompleksowego nadzoru nad narkotykami, która pozwala na lepszą rozdzielczość i wykrywanie dużych paneli nadużywanych narkotyków i ich metabolitów, z kontrolą jakości opartą na wielosegmentowej elektroforezie kapilarnej i spektrometrii mas.

Wysokowydajny i kompleksowy nadzór nad lekami za pomocą wielosegmentowej elektroforezy kapilarnej i spektrometrii mas

Tutaj prezentujemy protokół sekwencyjnej celowanej kwantyfikacji i nieukierunkowanej analizy związków fluorowanych w wodzie za pomocą spektrometrii mas. Metodologia ta zapewnia ilościowe poziomy znanych związków fluorochemicznych i identyfikuje nieznane substancje chemiczne w powiązanych próbkach wraz z półilościowymi oszacowaniami ich obfitości.

Identyfikacja per- i polifluorowanych związków chemicznych za pomocą połączonego przepływu pracy spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości z ukierunkowanymi i nieukierunkowanymi badaniami przesiewowymi

Ilościowe modelowanie zależności struktura-aktywność (QSAR) jest reprezentatywną metodą wspomaganą bioinformatyką w toksykologicznych badaniach przesiewowych. Protokół ten pokazuje, jak obliczeniowo oceniać ryzyko związane z substancjami zaburzającymi funkcjonowanie układu hormonalnego (ED) w środowisku wodnym. Wykorzystując zestaw narzędzi OECD QSAR Toolbox, protokół implementuje test in silico do analizy toksyczności substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego u ryb.

Metoda modelowania in silico w obliczeniowej toksykologii wodnej substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego: podejście oparte na oprogramowaniu z wykorzystaniem zestawu narzędzi QSAR

Szybka multidyscyplinarna strategia wczesnego wykrywania zakwitów sinic i związanych z nimi cyjanotoksyn jest opisana tutaj. Pozwala na wykrycie cyjanobakterii i pokrewnych sinic w próbkach wody oraz w matrycach organicznych, takich jak próbki małży, w ciągu 24 godzin.

Wczesne wykrywanie zakwitów sinic i związanych z nimi cyjanotoksyn przy użyciu strategii szybkiego wykrywania

Ten protokół przedstawia zweryfikowaną metodę chromatografii cieczowej, mobilności jonów i spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości, do określania obecności alkaloidów sporyszu w żywności, zgodnie z niedawno wydanym rozporządzeniem Komisji (UE) 2023/915.

Wykrywanie regulowanych alkaloidów sporyszu w matrycach spożywczych za pomocą chromatografii cieczowej - spektrometria ruchliwości jonów uwięzionych w elektronice - spektrometria mas czasu przelotu

Opracowaliśmy zmodyfikowaną metodę QuEChERS-HPLC do oceny wewnętrznych poziomów 16 WWA w zarodkach danio pręgowanego.

Zmodyfikowana metoda QuEChERS-HPLC do wykrywania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w zarodkach danio pręgowanego narażonych na działanie drobnych cząstek stałych

Poznaj metodę identyfikacji farmaceutyków w wodzie za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS oraz degradację erytromycyny promieniowaniem UV. Technika umożliwia wykrywanie zanieczyszczeń przy niskich stężeniach.

Identyfikacja farmaceutyków w środowisku wodnym za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS i eliminacja erytromycyny poprzez degradację indukowaną światłem (Wideo) | JoVE Journal

Identyfikacja farmaceutyków w środowisku wodnym za pomocą HPLC-ESI-Q-TOF-MS i eliminacja erytromycyny poprzez degradację indukowaną światłem

Przeglądaj więcej filmów