Identificação por- e espécies químicas perfluorados com um fluxo de trabalho combinada alvo e não alvo-triagem de alta resolução de espectrometria de massa

Esta abordagem permite a quantitação de PFAS conhecidos e a descoberta de novas substâncias nas mesmas amostras, em comparação apenas com abordagens direcionadas que perdem compostos emergentes de preocupação. Este protocolo tem como alvo uma variedade mais ampla de compostos PFAS, que são representativos dos mais novos produtos químicos emergentes. Se a etapa de concentração for adaptada para os compostos, os métodos de medição aqui utilizados poderão ser aplicados a qualquer classe de produtos químicos.

Para coletar uma amostra do campo, use luvas de nitrito e colete 500 a 1.000 mililitros de água do local do campo em uma garrafa limpa de polietileno de alta densidade, HDPE ou polipropileno. Adicione cinco mililitros de conservante de ácido nítrico de 35% à garrafa de amostra e a um campo em branco, e transporte as amostras de volta para o laboratório. Despeje cada amostra em cilindros graduados de polipropileno individual, pré-limpo, de um litro e de alta densidade e regise o volume exato das amostras.

Adicione 10 mililitros de metanol a cada garrafa de amostra esvaziada antes de tampar e sacudir vigorosamente para enxaguar substâncias absorvidas por e polifluoroalquila, ou PFAS, dos interiores da garrafa. Em seguida, devolva a amostra de água medida para a garrafa enxaguada com a lavagem methanólica. Para obter uma curva padrão para a quantitação, encha oito garrafas de amostra vazias de um litro com água deionizada livre de PFAS e rotule as garrafas com oito concentrações espaçadas uniformemente cobrindo a faixa de quantitação desejada.

Em seguida, adicione uma quantidade de mistura de PFAS nativa a cada garrafa para produzir as concentrações pfas apropriadas e adicione a mistura pfas padrão interna a cada amostra em uma concentração aproximando o ponto médio da curva de calibração. Em seguida, filtrar as amostras através de fibra de vidro Filtros A sob vácuo suave em frascos de vácuo de polipropileno de alta densidade. Se a matéria particulada permanecer dentro da garrafa, enxágue a água desionizada adicional e filtre a lavagem no frasco.

Para a extração em fase sólida, devolva a água filtrada à garrafa de amostra e condicionar uma fraca troca de ânion, ou WAX, cartucho com 25 mililitros de metanol e mais 25 mililitros de água deionizada. Posicione a tubulação de desenho da bomba dentro das garrafas filtradas e rotule a extração em fase sólida, ou SPE, cartuchos com os nomes de amostra apropriados. Bombeie 500 mililitros de cada amostra através de cada cartucho a uma taxa de fluxo constante de 10 mililitros por minuto, descartando o fluxo através.

Remova os cartuchos WAX SPE das bombas de pistão e transfira o cartucho SPE para um coletor de vácuo, equipado com reservatórios externos de vidro. Lave cada cartucho SPE com quatro mililitros de 25 mililitros, pH quatro tampão de acetato de sódio sob vácuo suave, seguido por uma lavagem de metanol neutro de quatro mililitros. No final da lavagem, coloque um tubo de centrífuga de polipropileno de 15 mililitros sob cada cartucho de SPE para coletar o eluente, e elute as amostras com quatro mililitros de hidróxido de amônio de 0,1% em metanol.

Em seguida, remova os tubos de elução e reduza o volume de eluato para 500 a 1.000 microliters por evaporação sob fluxo de nitrogênio seco em um banho de água a 40 graus Celsius. Para cromatografia líquida direcionada com espectrometria de massa tandem, diluir 100 microliters de extrato amostral com 300 microliters de tampão de acetato de amônio de dois milililemilitrolares em um frasco de amostra de cromatografia líquida de alta pressão, e preparar uma lista de trabalho analítica composta pela curva padrão, amostras e uma réplica adicional da curva padrão para avaliar a deriva instrumental ao longo da corrida. Analise as amostras utilizando cromatografia líquida padrão e métodos de espectrometria de massa estabelecidos para os compostos-alvo de interesse.

Ao final da análise, gere uma curva padrão a partir das amostras padrão utilizando a razão de área de pico do analito ao padrão interno versus a concentração de analito, e gerar uma fórmula de regressão quadrática com uma ponderação sobre x para previsão de concentração. Quantita os analitos direcionados em cada amostra utilizando as curvas padrão preparadas e a razão de área para cada medição. Se a concentração exceder a faixa de calibração, diluir a amostra original com água deionizada cravada com a concentração padrão interna apropriada e repropulsão para trazer a concentração para a faixa apropriada.

Para cromatografia líquida não direcionada com espectrometria de massa tandem, diluir 100 microliters de extrato amostral com 300 microliters de tampão de acetato de amônio de dois mililamlares em um frasco de amostra de cromatografia líquida de alta pressão. Depois de definir uma lista de trabalho como demonstrado, use o software de instrumento para coletar dados de espectrometria de massa cromatografia líquida com uma ampla varredura no modo dependente de dados. Para processamento de dados não direcionado, abra o pacote de software de extração de recursos moleculares apropriado e selecione Adicionar/remover arquivos de amostra e adicionar arquivos e selecionar os dados brutos do experimento não-direcionado.

Clique em OK e selecione Extração de recursos recursivos em lote e método aberto para carregar um método pré-estabelecido ou editar manualmente as configurações do software. Para cada recurso restante após a filtragem, gere fórmulas químicas previstas a partir do espectro de massa exata e massa composta e abra a ferramenta de pesquisa em lote de dashboard da Agência de Proteção Ambiental CompTox Chemicals Dashboard. Para pesquisar as fórmulas químicas previstas ou massas neutras contra, devolver estruturas químicas potenciais, selecione o tipo identificador e cole a lista de identificadores na caixa identificador.

Selecione Baixar dados químicos e quaisquer dados físicos, químicos ou toxicológicos desejados para possíveis correspondências do menu suspenso. Em seguida, confirme as estruturas usando as normas disponíveis e/ou direcionadas correspondência de espectrometria de massa tandem de alta resolução dos fragmentos contra os espectros dos bancos de dados, em espectros teóricos silico ou curadoria manual. Cromatografia líquida quantitativa com resultados de espectrometria de massa tandem são apresentadas na forma de cromatógramas de íons para o cromatógrafo de íons total e os croromatogramas de íons extraídos de transições químicas específicas para produtos químicos medidos.

A área de pico integrada de uma transição química está relacionada com a abundância composta e pode ser usada para calcular a concentração exata usando uma curva de calibração normalizada para um padrão interno. A análise não direcionada usando uma varredura completa de MS produz um cromatógrama de íon total para amostras, o que permite a geração ad hoc de cromatógramas de íons extraídos para íons individuais. Os compostos pfas têm defeitos de massa negativos devido à sua preponderância de átomos de flúor, e compostos polifluorados têm defeitos de massa positivos, mas substancialmente menores do que materiais orgânicos homólogos.

Uma segunda etapa de filtragem do método é identificar séries homólogos contendo unidades repetitivas comuns às espécies PFAS usando um pacote de software apropriado. A partir de dados de MS de alta resolução, uma ou mais fórmulas químicas putativas podem ser combinadas com a impressão digital isotópica do espectro de massa e pontuadas. Fórmulas químicas podem ser confirmadas, e algumas informações estruturais podem ser obtidas a partir de dados de espectrometria de massa tandem.

Outros experimentos de espectrometria de massa podem ser usados para confirmar a identidade de novos compostos, e comparações de amostras podem dar informações sobre a prevalência e quantidade relativa de produtos químicos. É muito importante ter espaços em branco adequados e amostras de controle de qualidade para a matriz para validar as medidas quantitativas e não direcionadas. As estratégias mostradas tornaram-se a nova abordagem da triagem ambiental para o PFAS, permitindo a descoberta de desconhecidos e a previsão de suas identidades.