Summary
여기, 우리는 질량 분석에 의해 순차 타겟된 정량화 및 물에 플 루 오 르 화합물의 비 타겟 분석을 위한 프로토콜을 제시. 이 방법론 알려진된 fluorochemical 화합물의 양적 수준을 제공 하 고 그들의 풍부의 반 정량적 견적 관련된 샘플에서 알 수 없는 화학 물질을 식별 합니다.
Abstract
역사 및 당 신흥-polyfluoroalkyl 물질 (PFASs) 연방 수준에 지역에서 공공 및 정부 기관에서 상당한 관심을 얻고 있다. PFAS 화학의 지속적인 진화 타겟된 방법의 지속적인 개발이 반드시 새로운 화합물의 발견을 뒤져 환경 모니터링에 대 한 도전을 선물 한다. 미래 예측 방법론 신흥 및 예기치 않은 화합물 검출 시간이 지남에, 이러한 종 모니터링 하 고 미래 수 있도록 그들의 화학 구조의 세부 사항을 해결 수 있는 인간의 건강에 작동을 따라서, 필요가, 있다. 이 위해, 고해상도 질량 분석에 의해 비 타겟 분석 거의 모든 샘플 준비 체계와 결합 될 수 있는 광범위 한 기본 검색 방식 및 탐지 후 복합 식별에 대 한 중요 한 기능을 제공 합니다. 여기, 우리 불 에테르 산, sulfonates, 당 같은 짧은 체인 및 더 많은 친수성 PFAS 화학에 대 한 조정 된 고체 상 추출 (SPE) 기반 샘플 농도 메서드를 설명 하 고 샘플에서이 패션에 준비의 분석을 설명 대상 및 비 대상 모드입니다. 대상된 메서드는 참조 표준을 사용할 수 있지만 본질적으로 예상된 화합물에 제한 된 분석을 수행할 때 때 우수한 정량화를 제공 합니다. 반면, 비 대상 접근 예기치 않은 화합물의 존재를 식별 하 고 그들의 화학 구조에 대 한 몇 가지 정보를 제공할 수 있습니다. 화학 기능에 대 한 정보는 샘플 위치에서 화합물을 연결 하 고 추적 하는 풍요와 시간이 지남에 발생을 사용할 수 있습니다.
Introduction
당의 클래스-polyfluoroalkyl 물질 (PFASs)는 중요 한 공중 보건의 우려와 함께 지속적인 유기 오염 물질. 특정 화합물 perfluorooctanoic 산 성 (PFOA)와 perfluorooctanesulfonate (PFOS)는 식용 수 건강 자문 수준 EPA1,2 로 설정와 2000 년대3,4에에서 정지 했다 그들의 주요 미국 생산 . PFAS 속성에 대 한 중요 한 이해를 얻기 위해 재료 분야, 수백, 수천이 아니라면, 대체 PFAS 화학 물질의 제조 및 소비자 제품에 대 한 교체를 포함 하 여 제품 틈새를 채우기 위해 개발 되었습니다. 사용 되지 않는 화합물5,6,,78. 지속적인 연속 체인 perfluorinated carboxylic 산의 환경 수준을 모니터링 하는 데 필요한 및 이러한 PFOS, PFOA, 및 그들의 관련된 동종 시리즈, sulfonates 이지만 신흥 화합물 EPA 등 설립된 방법으로 적용 되지 않습니다. 방법 5379 그리고 자주 부족 전통 타겟된 분석을 위한 분석 기준. 이 프로토콜의 의도 이렇게 두 배. 그것은 분석 기준을 사용할 수 있는 물에서 fluorochemical의 타겟된 LC-MS/MS 분석을 위한 통로 제공 하 고 선발 비 대상, 고해상도 질량 분석 기반 접근의 데이터 분석을 위한 완벽 한 통합 그 동일한 샘플에서 알 수 없거나 예기치 않은 화합물의 검색 수 있습니다.
고체 상 추출 (SPE) 샘플 정리 및 응용 프로그램에 많은 analytes 및 샘플 매트릭스10,11농도 대 한 설립된 기술입니다. PFAS 분석, 극,-극 지를 포함 한 여러 단단한 보유 단계 공업화 한 이온 교환 열 행렬9,12,의 다양 한 불 종의 하위 클래스에 대 한 다양 한 범위에 사용 된 13,14,,1516. SPE 샘플 분석 온라인 설치를 사용 하 여 크게 발전 접근의 처리량을 증가 하 고 샘플 처리의 재현성을 향상 하지만 근본적인 프로세스 일관성17남아 있습니다. 대용량 주사를 사용 하는 SPE의 오프 라인 농도 제거 하려면 몇 가지 노력 착수도 해야 하지만 이러한 캐주얼 분석18,19 의 영역 밖에 서 그들을 배치 하는 크로마토그래피에 대 한 수정 필요 . 우리의 샘플 분석 고분자 약 음이온 교환 (왁 스) 보유 단계를 사용 하 여 철저 하 게 분리 산 성 PFAS 자료 전통적인 유기 오염 물질에서 실질적인 샘플 농도 요인 달성. 이 왁 스 단계는 perfluorobutane 된 (PFBS) 등 짧은 체인 perfluorinated 산 또는 더 긴 체인 레거시 perfluorinated 보다 더 극 지는 hexafluoropropylene 산화물 이합체 산 (HFPO-다) 등 perfluorinated 에테르를 캡처하는 것이 중요 종20,21. 최근 PFAS 화학5짧은 불 체인 및 에테르 포함으로 상당한 변화 하고있다,이 위상 선택 MS 분석에 대 한 새로운 화합물의 더 철저 한 복구를 수 있습니다.
표준 인증 대상 LC-MS/MS 정량 사용 하 고 내부 표준 분류 안정 동위 원소 최상의 특이성 및 정량 분석에 대 한 감도 제공 합니다. 이 이렇게 많은 상황에 그러나, 모든 너무 일반적인 상황 분석에 대 한 실용적인 아니에요. 타겟된 접근 어떤 방법을 설립 되었습니다 이전에 대 한 샘플에서 예상 되는 종에 대해서만 작동 합니다. 새로운 화합물에 대 한이 방식은 심지어 그들의 화학 또는 농도에 관심 있을 수 있습니다 종 감지 능력 및 저해상도 질량 분석기는 거의 충분 한 정보를 제공할 수 알 수 없는 화합물의 명확한 화학 과제입니다. 따라서, 비-타겟 분석의 분야가 생겨났다, 전제 된 가설 없이 샘플을 분석 소급 감지 기능 샘플에서 화학 물질을 할당 하는 고해상도 현대 질량 분석기의 힘을 활용. 이 접근은 생물학22,,2324 와 화학 물질의 수많은 클래스에 환경 과학25,,2627 의 분야에서 광범위 하 게 사용 되었습니다. Perfluorinated 화학 물질은 특히이 방법은 그들의 고유한 질량 스펙트럼 패턴 때문에 식별 하는 간단 하 고 화합물의 수백 그냥 지난 몇 년 동안5,28에서 설명 되었습니다.
여기서 설명 하는 프로토콜은 대상된 LC-MS/MS PFAS 정량 확인 하 고 세미 양적 관심의 신흥 화합물 모니터링 필요에 맞게 것입니다. SPE 단계 선택 및 샘플 준비 기술 물에서 더 많은 친수성 신흥 PFAS 아미노산의 캡처 수 있도록 것입니다 그리고 수 있습니다 덜 적합 이상 체인 고분자 종 및 비 이온 종. 또한, 비-타겟 분석에 의해 생성 된 데이터 밀도 이며 높은 차원의는 데이터 분석 소프트웨어의 사용을 필요로. 이러한 소프트웨어 패키지는 자주 공급 업체 특정 고 악기 플랫폼 사이에 수정이 필요. 가능한 분석 프로세스는 일반 패션에서 설명 하고있다 오픈 소스/프리웨어 대안, 참조 하지만 효율성과 어떤 소프트웨어 방식의 정확성 개별적으로 평가 해야 합니다.
Protocol
1입니다. 물 샘플의 수집
- PFAS 표준 주식의 준비
- 메탄올의 관심 (PFOA, PFOS, HFPO-다) 1 ng / µ L에서 어떤 대상된 화합물을 포함 하는 PFAS 표준 혼합물을 준비 합니다. 이것은 네이티브 PFAS 혼합물 이다. 상업적으로 준비 된 혼합물도 사용할 수 있습니다 (즉, PFAC 믹스 A와 혼합 B).
- 1 ng / µ L에서 (SIL) PFAS 화합물 (예를 들어, 13C4-PFOA, 13C8-PFOS, 13C3-HFPO-다)를 표시 하는 일치 안정 동위 원소를 포함 하는 표준 혼합물을 준비 합니다. 이 PFAS 혼합물 이다. 상업적으로 준비 된 혼합물도 사용할 수 있습니다 (즉, MPAFC 믹스 A와 혼합 B).
참고: 대상된 PFAS의 SIL 버전 사용할 수 없는 경우, 비슷한 구조와 체인 길이와 대리 사용할 수 있습니다 (예를 들어, 13C2-PFHxA HFPO-다에 대 한)
- 준비의 필드 빈 (FB), 스파이크 빈 (SB) 샘플
- 2 채우기, 깨끗 한 고밀도 폴 리 프로필 렌 (HDPE) 또는 폴 리 프로필 렌 (PP) 병 1000 mL와 실험실의 저온 (디), PFAS 무료 것으로 알려져 있습니다.
주의: PFAS 자료 자주는 정의 되지 않은 독성 및 발암 성. 표준 또는 재고 솔루션을 구두 또는 피부 노출을 피하기 위해 주의 해야 합니다. - 예상된 샘플 농도 (예를 들어, 100 ng/L)에 해당 최종 농도에 병 중 PFAS 표준 혼합물의 수량을 추가 합니다. 이것은 스파이크 빈 (SB) 이다.
- 스파이크 빈에 방부 제 35% 질 산 5 mL를 추가 합니다.
- SB 샘플와 unspiked 필드 빈 컨트롤 샘플링 위치에 운반 한다.
- 2 채우기, 깨끗 한 고밀도 폴 리 프로필 렌 (HDPE) 또는 폴 리 프로필 렌 (PP) 병 1000 mL와 실험실의 저온 (디), PFAS 무료 것으로 알려져 있습니다.
- 샘플링 필드
가능한 참고: 샘플 수집 니트 릴 장갑과 흐르는 시스템에서 샘플을 착용 해야 한다. 탭 샘플 흐름과 (2-3 분)을 샘플링 하기 전에 equilibrate를 허용 한다.- 깨끗 한 HDPE 나 PP 병에 필드 위치에서 물 500-1000 mL를 수집 합니다.
- 샘플 병 및 빈 필드에 방부 제 35% 질 산 5 mL를 추가 합니다.
주의: 질소 산 이다 부식성과 강한 산화 제
2. 샘플 추출
참고: PFAS는 유비 쿼터 스 및 영구. 모든 용 매 최고 등급의 낮은 수준의 PFAS 오염에 대 한 분석 된 확인 하십시오. 공백 및 샘플을 준비 하기 전에 표준 준비에 사용 된 모든 실험실 장비는 철저 하 게 린스.
- 샘플 전처리
- 별도, 미리 청소 1 L 고밀도 폴 리 에틸렌 졸업 실린더 및 기록 정확한 볼륨으로 각 샘플을 붓는 다.
- 비운된 샘플 병을 메탄올 10 mL를 추가 하 고 모자, 병 내부에서 흡착된 PFAS 린스를 잘 흔들어.
- Methanolic 린스로 씻어 서 병에 측정된 물 샘플을 반환 합니다.
- 정량에 대 한 표준 곡선
- 8, 채우기 PFAS 무료 디 물 1 L 고밀도 폴 리 에틸렌/PP 병.
- 8 개의 농도 원하는 정량 범위를 선택 합니다. 예: 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000 ng/L 10-1000 ng/l.의 범위에 대 한
- 2.2.2에서 최종 PFAS 농도를 각 병 네이티브 PFAS 믹스의 수량 추가 (예: 100 µ L PFAS 믹스 A를 디 물 1 L = 100 ng/L).
- 내부 표준 추가
참고: 안정 동위 원소 라는 내부 표준 (IS)의 추가 양적 결과 비-타겟 분석 이외에 원하는 경우에 필요 하다.- PFAS 혼합물 농도 보정 곡선의 중간점을 가깝게에 각 샘플을 추가 (예를 들어, 250 µ L는 PFAS 믹스 = 250 ng/L)
- 여과
- 미리 청소 1 L 고밀도 폴 리 에틸렌 진공 플라스 크에 부드러운 진공에서 GF/A 유리 섬유 필터 (47 m m, 1.6 µ m 기 공 크기)를 통해 샘플을 필터링 합니다.
- 미 립 자 물질은 병에 남아, 경우 필터에 추가 이온을 제거 된 물으로 씻어. 필터링 된 물 샘플 병 또는 고체 상 추출에 대 한 새로운 컨테이너를 반환 합니다.
- 고체 상 추출 (SPE)
참고: 설명 된 카트리지 농도 여기 지속적인 흐름 피스톤 펌프를 사용 합니다. 진공 매니폴드20 를 사용 하 여 또는 온라인 SPE-LC-MS17 설치를 사용 하 여 농도의 대체 메서드는 가능 하지만 하지 논의.- 메탄올 25 mL와 약한 음이온 교환 (왁 스) 카트리지 조건.
- 이온된 수의 상태는 추가 25 mL와 왁 스 카트리지.
- 위치 펌프 필터링 된 샘플 병에 튜브를 인출 하 고 해당 샘플 이름 SPE 카트리지 라벨.
- 펌프 10 mL/min (500 mL 총)의 꾸준한 흐름 속도에 카트리지를 통해 샘플 물 500 mL 액체 흐름을 통해 낭비를 삭제.
참고: 큰 또는 작은 볼륨 예상된 샘플 농도 따라 집중 될 수 있습니다. - 차입에 대 한 피스톤 펌프에서 카트리지를 제거 합니다.
참고: 경우 같은 펌프를 사용 하 여 추가 샘플을 집중, 피스톤 펌프 해야 될 플러시됩니다 메탄올 25 mL와 평형에 대 한 다음 카트리지를 설치 하기 전에. - 진공 매니폴드에 SPE 카트리지를 전송 하 고 외부 유리 저수지와 장비.
- 25 m m, pH 4.0 나트륨 아세테이트 버퍼 부드러운 진공에서의 4 mL와 플러시 SPE 카트리지. 통해 삭제 합니다. 중립 메탄올의 4 mL로 씻고 SPE 카트리지.
참고: 중립 세척 특정 비 극 지 analytes는 경우 분수 수집 될 수 있습니다. 그렇지 않으면, 낭비를 삭제합니다 - Eluent 수집 장소 각 SPE 카트리지 아래 15 mL 폴 리 프로필 렌 원심 분리기 튜브. 0.1% 메탄올에 수산화 암모늄의 4 mL와 함께 샘플 elute
- 차입 튜브를 제거 하 고 약간 높은 온도 (40 ° C)에 물 욕조에 건조 질소 스트림 아래 증발 한 500-1000 µ L eluate 볼륨 줄여.
- 집중 샘플 추출 실 온에서 분석 전에 저장 될 수 있다.
- 타겟된 LC-MS/MS 정량
- 샘플의 희석 100 µ L를 HPLC 샘플 유리병에 2mm 암모늄 아세테이트 버퍼의 300 µ L로 추출 합니다.
- 보정 하 고 제조업체의 지침에 따라 HPLC와 MS 시스템 equilibrate.
참고: 배경 PFAS는 플라스틱 구성 요소 및 샘플 유리병 septa에 대부분의 LC 시스템의 사용 일반적으로 감지 된다. 공백에서 감지 수준을 무시할 수 사용 하기 전에 확인 합니다. 테 플 론 부품을 교체 하는 LC 시스템의 수정이 가능 하면 좋습니다. LC 혼합 밸브에 인접 한 분석 "막히는" 열의 사용 제안된29이기도합니다. - 표준 곡선, 예제 및 실행에 걸쳐 경 음악 드리프트를 평가 하기 위해 표준 곡선의 추가 복제의 구성 하는 분석 작업을 준비 합니다. 예를 들어 작업 목록 표 1에 표시 됩니다.
- 관심의 대상된 compound(s)에 대 한 설립 LC 및 MS 메서드를 사용 하 여 샘플을 분석 합니다. 예제에서는 LC 그라데이션 표 2 에 표시 되 고 MS 메서드 매개 변수는 표 3 및 표 4에 표시 됩니다. 더 자세한 내용은 McCord 외.21에서 찾을 수 있습니다.
- 분석의 농도와 내부 표준 분석의 피크 면적 비율을 사용 하 여 표준 샘플에서 표준 곡선을 생성 합니다. 이차 회귀 수식 1 / 농도 예측9가중치 x를 생성 합니다.
- 준비 된 표준 곡선 및 지역 비율을 사용 하 여 각 샘플에서 타겟된 analytes quantitate (표준 영역 / 지역) 각 측정에 대 한.
- 농도 보정 범위를 초과 하는 경우 적절 한 IS 농도 및 적절 한 범위에 농도가지고 다시 추출 아군 디 물으로 원래 샘플을 희석.
- 비 대상 LC-MS/MS 데이터 수집
- 샘플의 희석 100 µ L를 HPLC 샘플 유리병에 2mm 암모늄 아세테이트 버퍼의 300 µ L로 추출 합니다.
- 보정 고 HPLC 및 제조업체의 지침에 따라 고해상도 MS equilibrate.
- 2.6.2에서 분석 작업을 준비 합니다.
- 악기 소프트웨어를 사용 하 여 표 5에 MS/양 예 LC 그라데이션 수집 데이터 종속 모드에서 넓은 검사 MS1으로 LC-MS 데이터를 수집 합니다. 악기 설정의 자세한 내용은 Strynar 외30 와 뉴턴 외.31에서 찾을 수 있습니다.
참고: 향상 된 MS/MS에 대 한 품질 데이터 의존성 분석 수 있습니다 실행 될 2.8.1-2.8.8에 데이터 처리 후 남은 기능의 하위 집합 목록이 기본 이온.
- 비 대상 데이터 처리
참고: 데이터 분석 소프트웨어의 다양 한 수행할 수 있습니다 하 고 이러한 메서드는 임의의 데이터 집합에 대 한, 유일한 또는 가장 좋은 방법은 반영 하지 않습니다. 가능한, 단계 대체 소프트웨어에서 실행 될 수 있는 일반적인 설명을 제공 합니다. 이 원고에 사용 되는 예제 데이터의 처리로 뉴턴 외에 상세한 공급 업체 특정 소프트웨어 (소프트웨어 1 및 소프트웨어 2)를 사용 하 여 실행 되었다.31.- Monoisotopic 질량, 정체 시간, 및 화학의 통합된 피크 넓이 식별 하기 위해 소프트웨어의 여러 오픈 소스 패키지32,33 또는 공급 업체 소프트웨어 중 하나를 사용 하 여 화학 기능의 분자 기능 추출 기능입니다.
- 소프트웨어 1에서 선택 샘플 파일 추가/제거 > 파일 추가 고 비 대상 실험에서 원시 데이터를 선택한 다음 확인했다.
- 소프트웨어 1 선택에서 일괄 재귀 기능 추출 > Open 메서드... 선임 된 메서드를 로드 하거나 수동으로 소프트웨어 설정 편집. 기능 추출에 대 한 profinder 설정은 표 6에서 발견 된다.
- 소프트웨어 1, 기능 추출 후 선택 파일 > CSV로 내보내기, 파일 > CEF로 내보내기..., 또는 파일 > PFA로 내보내기... 추가 처리를 위해. CEF 파일 설명의 나머지 부분에 대 한 간주 됩니다.
- 소프트웨어 2 (MPP) 형식 미확인 및 워크플로 형식 데이터 가져오기 마법사 는 새로운 실험 만들고 확인을 클릭 합니다.
- MPP 선택 데이터 파일 에서 내보낸된 소프트웨어 1 결과 (CEF 또는 PFA) 가져올;을 찾아서 그런 다음 클릭 다음 정렬 매개 변수 옵션이 표시 될 때까지.
- MPP, 복합 정렬 값 0.0으로 설정 (맞춤 이미 수행한 소프트웨어 1, 단계 2.8.1.2의 특징 추출에) 다음 사용할 때까지 마무리 단계를 통해 다음 을 클릭 합니다.
- 식별 분석 재현성에 따라 필터링 합니다. 여러 복제 샘플을 사용할 수 있는 기능에 존재 해야 > 개인의 80% 복제 있고 < 30%의 편차 (CV)의 분석 계수
- MPP 선택에서 실험 설정 > 실험 그룹화 각 원시 파일 원본 샘플에 해당 하는 그룹에 할당 하 고 (즉, 동일한 소스에서 복제에에서 있어야 동일한 그룹). 중첩 된 변수 (예: 기술 복제 대 경 음악)에 여러 그룹을 만들 수 있습니다.
- MPP 선택에서 실험 설정 > 만들기 해석 실험 매개 변수를 선택 합니다 (즉, 그룹)를 누른 다음 사용할 때까지 완료 . 범주를 만들 것입니다이에 작동할 수 있는 미래의 필터링.
- MPP 선택에 품질 관리 > 주파수 필터. 모든 엔터티 및 Group(non-averaged) 2.8.2.2에서 만든 다음 다음샘플 해석 엔터티 목록을 설정.
- 입력 매개 변수에 대 한 샘플링된에 하나 이상의 조건의 80%에서 엔터티 보존 설정 다음 사용할 수는 완료 될 때까지 다음 을 클릭 합니다. 이름 주파수 필터링 기능 목록
- MPP 선택에 품질 관리 > 샘플 가변성에 필터. 2.8.2.4 그리고 Group(non-averaged)에 해석에서 엔터티 목록 주파수 필터링 기능을 설정 후 다음누르십시오.
- 원시 데이터 및 계수 변화 < 30%의 관심 범위에 대 한 라디오 단추를 선택 합니다. 클릭 다음 > 완료 목록 이력서 필터링 기능으로 저장 하 고.
- 아무 샘플이 상당히 높은 기능 제거 (> 3 배) 필드 빈 (FB) 샘플 보다 풍부.
- MPP 선택에 분석 > 변경 배. 이력서 필터링 기능 설정된 엔터티 목록 및 다음 샘플 그룹을 해석 했다 다음을. 배 변경 옵션을 단일 조건에 대 한 모든 조건 선택 FB 또는 무엇이 든 지 빈 처리 샘플에 대 한 그룹 이름을 선택 합니다.
- 다음 화면에서 3.0 배 변경 구분을 설정 하 고 메시지의 끝에 통해 클릭 합니다. FC 필터링 목록으로 목록을 저장 합니다.
- 적절 한 배경 샘플에 대 한 관심의 개별 샘플의 이진 비교를 수행 (예: 대 상류 하류 포인트 소스) 배-개별 화학 기능에 대 한 변경 내용을 확인 하.
- MPP 선택에 분석 > 화산 플롯에 필터. FC 필터링 목록 및 그룹에 해석 엔터티 목록을 설정.
- 배-변경 조건에 대 한 쌍 비교 (예를 들어, 짝된 업스트림 및 다운스트림 샘플)에 대 한 두 개의 샘플을 선택 하 고 선택 테스트 맨-휘트니 홀.
- 예비 분석에 대 한 하지 다음 화면에서 여러 개의 테스트 보정에 대 한 값을 선택, 클릭 결과 플롯을 통해.
- 결과 화면에서 3.0의 배 변경 컷오프 0.1 p-값 구분을 선택 합니다. 다음 끝내 고 수출 예선결과 목록.
- 필터링 후 남은 각 기능에 대 한 정확한 질량과 복합 질량 스펙트럼에서 예측된 화학 formula(s)을 생성 합니다.
- MPP에 선택 결과 해석 > IDBrowser 식별 및 예선 결과 엔터티 목록.
- IDBrowser에서 식별 모든 화합물 분자 공식 생성기 (제조) 식별 방법으로 사용 하 여 선택 합니다.
- 생성 수식 옵션 요소 열 F 추가 50, 최대를 설정 다음 완료를 선택 합니다. 수식 세대 다음 저장 하 고 반환 MPP로 돌아가려면 선택 합니다.
- MPP에 오른쪽 클릭은 필터링 된 및 제조 엔터티 목록과 일치 선택 목록 내보내기합니다. 결과 저장 합니다.
- Monoisotopic 질량 감소 화학 기능 목록에서 종의 질량 결함 fluorination;의 지표를 포함에 대 한 검사 종류 및 Fiehn34을 참조 하십시오.
- 일반적인 polyfluorination 모티브 (CF2 (m/z 49.9968), CF2O (m/z 65.9917), CH2CF2O (m/z 80.0074), 등)을 포함 하는 화학 시리즈 참고 질량 결손 음모 또는 소프트웨어 알고리즘;를 사용 하 여 토론 섹션, 리 우 외.17, 화장실 외35 및 Dimzon 외36참조.
- 예측된 화학 수식 또는 중립 대 중 EPA 화학 대시보드 데이터베이스 및/또는 잠재적인 화학 구조를 반환 하는 다른 데이터베이스에 대 한 검색.
- EPA Comptox 화학 물질 대시보드 일괄 검색 도구 (https://comptox.epa.gov/dashboard/dsstoxdb/batch_search)를 열고 선택한 식별자 형식 (즉, MS-준비 후 식별자 상자에 식별자 (수식이 나 대 중)의 목록을 붙여합니다 수식 또는 Monoisotopic 질량)입니다.
- 다운로드 화학 데이터 를 선택 하 고 또한 잠재적인 일치 드롭다운 목록에서 원하는 물리/화학/독성 데이터를 선택 합니다.
- 화학 직관 및 사용할 수 있는 참조 데이터를 사용 하면, 화학 안정성, ionizability 또는 hydrophobicity, 존재와 같은 물리적 특성 때문에 타당성에 따라 각 수식에 대 한 잠재적인 화학 구조 목록에서 가능성 일치를 제거하시오 근처 소스에서 화학 물질을 제조, 등등. 추가 데이터의 부재, 스펙트럼 타당성 순전히 문학 유행; 기준으로 평가 될 수 있다 McEachran 외37을 참조 하십시오.
- 사용 가능한 표준 및 타겟된 고해상도 MS/MS를 사용 하 여 구조체를 확인 데이터베이스, 철에 이론적인 스펙트럼, 또는 수동 변호사에서 스펙트럼에 대 한 파편의 일치.
- Monoisotopic 질량, 정체 시간, 및 화학의 통합된 피크 넓이 식별 하기 위해 소프트웨어의 여러 오픈 소스 패키지32,33 또는 공급 업체 소프트웨어 중 하나를 사용 하 여 화학 기능의 분자 기능 추출 기능입니다.
Representative Results
양적 LC-MS/MS 결과 총 이온 크로마 (TIC)와 측정 된 화학 물질 (그림 1)에 대 한 특정 화학 전환의 추출된 이온 chromatograms (EIC)에 대 한 이온 chromatograms의 형태로. 화학 전환의 통합된 피크 지역 복합 풍요에 관련 하 고 보정 곡선 (그림 2)는 내부 표준으로 정규화를 사용 하 여 정확한 농도 계산 하는 데 사용 수 있습니다. 개별 analytes의 낮은 또는 편평한 응답 교정 범위는 질량 분석기의 선형 범위를 벗어납니다 악기 튜닝/교정 필요 나타냅니다. 복제의 불 쌍 한 정밀 샘플 주입 또는 일관성 크로마토그래피 LC 매개 변수는 수정 해야 하는 문제를 나타냅니다.
비 대상 분석 전체 MS1 스캔을 사용 하 여 개별 이온 (그림 4)에 대 한 EICs의 임시 생성 수 있는 샘플 (그림 3), TIC를 생성 합니다. 어떤 주어진된 크로마 시간 포인트 화합물의 동위 원소 지문 고해상도 질량 분석기를 사용 하 여 화학 종에 대 한 신호를 포함 합니다. MS1 스캔에서 화합물을 식별 피크 따기 알고리즘 여러 접근38,,3940중 하나를 사용 하 여 프로그래밍 방식으로 수행 됩니다. 피크 따기 화학 기능 측정된 정확한 질량 크로마 보존 시간 뿐만 아니라 크로마 피크 지역 및 이온의 질량 스펙트럼을 생성합니다. 이 정보는 일반적으로 더 처리 및 필터링, 디지털 데이터베이스 형식으로 저장 하지만 데이터의 중첩 및 상호 연결 된 특성을 개념적으로 이해 될 수 있다 (그림 5).
기능 목록은 추가 조사를 위해 선택 하는 여러 기준 중 하나를 충족 하는 화합물에 대 한 필터링 됩니다. 첫 번째 및 가장 간단한 질량 결손 (기능의 정확한 질량 및 그것의 명목상 질량 사이의 차이)에 의해 필터링 됩니다. PFAS 화합물 부정적인 질량 결함 (그림 6) 불 소 원자의 그들의 우세 때문에 있고 polyfluorinated 화합물 동종 유기 물질31,34 보다 긍정적인, 하지만 실질적으로 작은 질량 결함 . 두 번째 방법은 단계 필터링 PFAS 종 일반적인 반복 단위를 포함 하는 동종 시리즈를 식별 하는, 같은 CF2 또는 CF2O. 이러한 식별을 할 수 있는 켄 드 릭 질량을 사용 하 여 결함 플롯17,36또는 R의 소프트웨어 패키지 nontarget 패키지35 (그림 7).
다음 필터링, 할당의 명단에 화학의 높은 차동 관찰 및 당 가칭 / polyfluorinated 종 시작할 수 있습니다. 정확한 질량 상대적으로 작은 목록이 일치에 대 한 잠재적인 화학 수식 하지만 동위 원소는 질량 스펙트럼41의 패턴에 일치 하는 스펙트럼의 추가 없이 식별을 위해 충분 하지 않습니다. 높은 해상도 MS1 데이터에서 하나 이상의 상 상속 화학 수식 질량 스펙트럼의 동위 원소 지문에 대 한 일치 하 고 (그림 8) 득점. 일치에 대 한 수식 ab initio 원자의 정의 된 풀을 사용 하 여 생성 될 수 있습니다 또는 문학의 조합에서 공급 될 수 있는 화합물 및 하나 이상의 데이터베이스의 내용을 보고. 미국 EPA 화학 대시보드 (https://comptox.epa.gov/dashboard/) 호스트 PFAS 화합물의 지속적으로 업데이트 목록을 기관에 의해 확인으로 노먼 네트워크42같은 다른 조직에 의해 컴파일된 목록.
화학 수식 추가 확인 될 수 있다, 그리고 MS/MS 스펙트럼 (그림 9)에서 일부 구조 정보를 얻고 있습니다. 후보 구조 대형 화학 같은 데이터베이스 EPA 화학 대시보드, Pubchem, CA 레지스트리, 등에서에서 사용할 수 있습니다. 예측된 스펙트럼 생성 될 수 있습니다 또는 조각화 프로그램의 다양 한을 사용 하 여 인수 및 할당,43 또는 MS/MS 스펙트럼 해석 될 수 있습니다 수동으로.
예를 들어 데이터 매트릭스 상류 수집 10 샘플 (5 상류, 하류 5)에서 전체 기능 매트릭스를 포함 하는 추가 정보에서 사용할 수 있는 이며 fluorochemical 포인트 소스의 다운스트림. 각 행 관련된 보존 기간, 중립 질량, 질량 스펙트럼 및 각 샘플에 대 한 원시 풍부 화학 기능을 나타냅니다. (보조 테이블, 시트 1). 초기 (필터링추가 테이블, 시트 2) 음의 질량 결손과 사이 짝이 없는 t-검정에 통계적 의미에 대 한 업스트림 및 다운스트림 ~ 120 "재미 있는" 화학 특징의 수를 줄입니다. 예측된 화학 공식 애질런트 IDBrowser에서 얻은 고 EPA Comptox 화학 물질 대시보드를 반환 가능한 일치 (보조 테이블, 시트 3)에 대 한 검색. 데이터 소스37 에 따라 각 화학 수식에 대 한 "최고 히트" (보조 테이블, 시트 4) 할당 되었다. 나머지 특징의 반 보다는 더 높은 품질 선수 없는 note. 일치 확인된 기능 소스 조각화/adduct 형성, 불 쌍 한 수식 할당의 결과 또는 PFASs의 식별 소스 데이터베이스에서 찾을 수 없습니다. 이 논문의 범위를 벗어납니다 할당을 확인 하려면 원시 스펙트럼의 해석 하지만 작품 인용된15,30,,3144에서 더 많은 정보를 찾을 수 있습니다. 45.
| ID | 샘플 이름 | 샘플 유형 | 표준 광 | 유리병 | LC 메서드 | MS 메서드 |
| 1 | DB_001 | 빈 | 1:A, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 2 | DB_002 | 빈 | 1:A, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 3 | DB_003 | 빈 | 1:A, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 4 | DB_004 | 빈 | 1:A, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 5 | DB_005 | 빈 | 1:A, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 6 | FB | 빈 | 1:A, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 7 | 10 표준 | 표준 | 10 | 1:A, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 8 | 25 성병 | 표준 | 25 | 1:A, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 9 | 50 성병 | 표준 | 50 | 1:A, 5 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 10 | 100 성병 | 표준 | 100 | 1:A, 6 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 11 | 250 성병 | 표준 | 250 | 1:A, 7 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 12 | 500 성병 | 표준 | 500 | 1:A, 8 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 13 | 750 성병 | 표준 | 750 | 1:B, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 14 | 1000 성병 | 표준 | 1000 | 1:B, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 15 | DB_006 | 빈 | 1:B, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 16 | SB_DUP1 | 실정이 | 1:B, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 17 | SB_DUP2 | 실정이 | 1:B, 5 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 18 | 소프트웨어 사이트 03 | 실정이 | 1:B, 6 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 19 | 소프트웨어 사이트 16 | 실정이 | 1:B, 7 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 20 | 소프트웨어 사이트 30 | 실정이 | 1:B, 8 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 21 | DB_007 | 실정이 | 1:C, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 22 | 소프트웨어 사이트 19 | 실정이 | 1:C, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 23 | 소프트웨어 사이트 48 | 실정이 | 1:C, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 24 | 소프트웨어 사이트 49 | 실정이 | 1:C, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 25 | 소프트웨어 사이트 05 | 실정이 | 1:C, 5 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 26 | 소프트웨어 사이트 47 | 빈 | 1:C, 6 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 27 | DB_008 | 실정이 | 1:C, 7 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 28 | 소프트웨어 사이트 19_DUP | 실정이 | 1:C, 8 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 29 | 소프트웨어 사이트 20 | 실정이 | 1:D, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 30 | 소프트웨어 사이트 21 | 실정이 | 1:D, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 31 | 소프트웨어 사이트 46 | 실정이 | 1:D, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 32 | 소프트웨어 사이트 47 | 실정이 | 1:D, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 33 | DB_009 | 빈 | 1:D, 5 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 28 | 소프트웨어 사이트 32 | 실정이 | 1:D, 6 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 29 | 소프트웨어 사이트 50 | 실정이 | 1:D, 7 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 30 | 소프트웨어 사이트 25 | 실정이 | 1:D, 8 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 31 | 소프트웨어 사이트 21_DUP | 실정이 | 1:E, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 32 | 소프트웨어 사이트 52 | 실정이 | 1:E, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 33 | DB_010 | 빈 | 1:E, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 34 | FB | 빈 | 1:A, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 35 | 10 표준 | 표준 | 10 | 1:A, 3 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 36 | 25 성병 | 표준 | 25 | 1:A, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 37 | 50 성병 | 표준 | 50 | 1:A, 5 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 38 | 100 성병 | 표준 | 100 | 1:A, 6 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 39 | 250 성병 | 표준 | 250 | 1:A, 7 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 40 | 500 성병 | 표준 | 500 | 1:A, 8 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 41 | 750 성병 | 표준 | 750 | 1:B, 1 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 42 | 1000 성병 | 표준 | 1000 | 1:B, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
| 43 | DB_011 | 빈 | 1:B, 2 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 | |
| 44 | DB_012 | 빈 | 1:E, 4 | 실행 하는 PFAS 대학원 400uL/분-9 분 | PFCMXA + HFPO-다 MS/MS-9 분 |
표 1: 예제 작업 대상 분석 및 PFAS LC-MS/MS를 사용 하 여의 정량
| 시간 (최소) 0 |
% A (5 %MeOH 2.5 m m 염화 아세테이트) 90 |
% B (95 %MeOH 2.5 m m 염화 아세테이트) 10 |
| 5 | 15 | 85 |
| 5.1 | 0 | 100 |
| 7 | 0 | 100 |
| 7.1 | 90 | 10 |
| 9 | 90 | 10 |
표 2: 예를 들어 그라데이션 LC 분리 타겟된 분석에 대 한
| Capilary 전압 (kv) | 1.97 |
| 콘 전압 (V) | 15 |
| 추출기 전압 (V) | 3 |
| RF 렌즈 (V) | 0.3 |
| 소스 온도 | 150 |
| Desolvation 온도 | 40 |
| Desolvation 가스 흐름 (L/hr) | 300 |
| 콘 가스 흐름 (L/hr) | 2 |
표 3: 타겟된 분석에 대 한 이온화 소스 매개 변수
| Cmp | 선구자 | 제품 | 유지 시간 | 콘 전압 (V) | 충돌 에너지 (eV) |
| PFBA | 212.80 | 168.75 | 0.01 | 15 | 10 |
| 13 C 4-PFBA입니다. | 216.80 | 171.75 | 0.01 | 15 | 10 |
| PFPeA | 262.85 | 218.75 | 0.01 | 15 | 9 |
| PFBS ° 1 | 298.70 | 79.90 | 0.01 | 40 | 30 |
| PFBS ° 2 | 298.70 | 98.80 | 0.01 | 40 | 28 |
| PFHxA ° 1 | 312.70 | 118.70 | 0.01 | 13 | 21 |
| PFHxA ° 2 | 312.70 | 268.70 | 0.01 | 13 | 10 |
| 13 C 2-PFHxA입니다. | 314.75 | 269.75 | 0.01 | 13 | 9 |
| HFPO-다 1 ° | 329.16 | 168.90 | 0.01 | 10 | 12 |
| HFPO-다 2 ° | 329.16 | 284.90 | 0.01 | 10 | 6 |
| HFPO-다는 1 ° 이다. | 332.16 | 168.90 | 0.01 | 10 | 12 |
| HFPO-다는 2 ° 이다. | 332.16 | 286.90 | 0.01 | 10 | 6 |
| PFHpA ° 1 | 362.65 | 168.65 | 0.01 | 14 | 17 |
| PFHpA ° 2 | 362.65 | 318.70 | 0.01 | 14 | 10 |
| PFHxS ° 1 | 398.65 | 79.90 | 0.01 | 50 | 38 |
| PFHxS ° 2 | 398.65 | 98.80 | 0.01 | 50 | 32 |
| 13 C 4-PFHxS입니다. | 402.65 | 83.90 | 0.01 | 50 | 38 |
| PFOA ° 1 | 412.60 | 168.70 | 0.01 | 15 | 18 |
| PFOA ° 2 | 412.60 | 368.65 | 0.01 | 15 | 11 |
| 13 C 4-PFOA는 | 416.75 | 371.70 | 0.01 | 15 | 11 |
| PFNA ° 1 | 462.60 | 218.75 | 0.01 | 15 | 17 |
| PFNA ° 2 | 462.60 | 418.60 | 0.01 | 15 | 11 |
| PFNA은 | 467.60 | 422.60 | 0.01 | 15 | 11 |
| PFOS ° 1 | 498.65 | 79.90 | 0.01 | 60 | 48 |
| PFOS ° 2 | 498.65 | 98.80 | 0.01 | 60 | 38 |
| 13 C 4-PFOS는 | 502.60 | 79.70 | 0.01 | 60 | 48 |
| 아이의 PFDA ° 1 | 512.60 | 218.75 | 0.01 | 16 | 18 |
| 아이의 PFDA ° 2 | 512.60 | 468.55 | 0.01 | 16 | 12 |
| 13C 2-아이의 PFDA입니다. | 514.60 | 469.55 | 0.01 | 16 | 12 |
표 4: 예 전환 테이블 및 MS/MS PFAC-MXA, HFPO-다 함께 내용에 대 한 매개 변수
| 시간 (최소) |
% A (5 %MeOH 2.5 m m 염화 아세테이트) |
% B (95 %MeOH 2.5 m m 염화 아세테이트) |
| 0 | 90 | 10 |
| 0.5 | 90 | 10 |
| 3 | 50 | 50 |
| 3.5 | 50 | 50 |
| 5.5 | 40 | 60 |
| 6 | 40 | 60 |
| 7 | 0 | 100 |
| 11 | 0 | 100 |
표 5: 예제 그라데이션 LC 분리 비 타겟 분석에 대 한
| Profinder 매개 변수 | 설정 값 |
| 추출 피크 높이 필터 | 800 건의 |
| 허용된 Ion(s) | -H / + H |
| 특징 추출 동위 원소 모델 | 일반적인 유기 분자 |
| 허용 된 충전 상태 | 1 월 2 일 |
| 복합 이온 수 임계값 | 두 개 이상의 이온 |
| 맞춤 실시간 공차 | 0.40 분 + 0.0% |
| 맞춤 대량 허용 | 20.00 ppm + 2.0mDa |
| 후 처리 절대 높이 필터 | > 한 샘플에서 10000 건의 = |
| 후 재경부 점수 필터 처리 | > = 75에 한 샘플 |
| 피크 통합 알고리즘 | 민첩 2 |
| 피크 통합 높이 필터 | > = 5000 수 |
| 이온 절대 높이 필터 찾기 | > 한 샘플에서 7500 건의 = |
| 이온 점수 필터 찾기 | > = 50.00 한 샘플 |
표 6: 분자 기능 추출 및 정렬 설정 Profinder 소프트웨어에 대 한. 모든 목록에 없는 값 데이터 처리에 대 한 기본 설정 유지.
| 이온 풍부 임계값 | 기능 임계값 | 복제 임계값 (n = 5) | 실행 시간 | 기능 | 패스 복제 임계값 | 이력서 임계값을 전달 | 특징 콩의 90% |
| 1 x S/N | 2000 | 없음 | 8.15 | 987 | 505 | 421 | 91 |
| 2 x S/N | 5000 | 없음 | 5.02 | 707 | 357 | 313 | 93 |
| 3 x S/N | 10000 | 없음 | 2.3 | 308 | 249 | 230 | 93 |
| 1 x S/N | 2000 | 100% | 3.3 | 603 | 339 | 297 | 92 |
| 2 x S/N | 35000 | 100% | 1.58 | 310 | 248 | 229 | 93 |
| 3 x S/N | 10000 | 100% | 1.45 | 202 | 190 | 182 | 92 |
표 7: 샘플 처리 시간 및 다른 기능 추출 임계값에 대 한 화학 기능 식별의 비교.
그림 1 : 총 이온 크로마와 perfluorinated 에테르 기준의 하위 집합에 대 한 추출된 이온 chromatograms. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 화합물 분석 곡선 건축의 감소 품질을 보여주는 대표적인 보정 곡선. 맨 왼쪽 패널이 나타냅니다 고품질 교정; 가운데 패널 준비 중복, 특히 높은 농도;에 걸쳐 가난한 정밀 화합물을 나타냅니다. 오른쪽 패널 교정 범위의 높은 끝에 편평한 응답 하 고 하단에 감지 신호 가난한 정밀도와 낮은 선형 동적 범위, 곡선을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : 표면 물 추출 수집 업스트림 및 다운스트림 fluorochemical 생산 사이트의 대 한 총 이온 chromatograms (TIC)를 입혔다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 모든에 대 한 추출된 이온 chromatograms (EIC) 여러 fluorochemical 클래스를 포함 하는 표면 물 샘플에서 화학 기능을 식별. 각 화학 추적은 차별화에 대 한 다른 색상. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 : Hexafluoropropylene 산화물 이합체 산 (HFPO-다)로 확인 된 화학 기능에 대 한 원시 정보와 예측된의 개념도. 화학 기능 MS 측정에서 원시 데이터의 소프트웨어 추출에서 컴파일 및 크로마 포함 (예: 보존 시간 (RT)) 질량 분석 정보 및. 예측된 수식, 구조, 및 화학 id는 각 기능에 대 한 원시 측정 데이터에서 생성 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6 : 제조 방류 (빨간색, 왼쪽) 및 참조 지표 (파란색, 오른쪽)에서 확인 된 화학 기능에 대 한 질량 결손 음모. 플 루 오 르 화합물 떨어지는 근처는 점선 아래 영 선. (오른쪽) 배경 표면 물 샘플에서 영구 PFOA/PFOS 시리즈 note 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7 : 동종 시리즈 식별 되 고에 의해 표면 물 샘플에서 정체 불명된 화학 기능에 대 한 질량 대 질량 결손 음모는 nontarget R 패키지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 8 : 동일한 monoisotopic와 3 개의 가능한 화학 공식의 예측된 동위 원소 농도 알 수 없는 화학 기능의 질량 스펙트럼 미사 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 9 : Perfluorinated 에테르 화합물의 조각화 스펙트럼 주석 조각 봉우리. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 10 : 필터링 임계값의 그래픽 표현. 왼쪽에서 오른쪽, 이온 풍부 임계값 화학 기능 질량 스펙트럼을, 추출된 크로마 기능에 대 한 풍부한 임계값 및 임계값 기능 탐지 주파수 triplicate 주입 실험에 대 한 복제 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Discussion
샘플 처리 및 준비
참조/스파이크 표준의 포함은 어떤 타겟된 분석을 파라마운트 중요성의 달라진 분석 타당성을 확인 하기 위해 제공 하는 그들은. QC 샘플의 부족 결과;의 정확도의 어떤 평가 방지 fluorochemicals의 유비 쿼터 스 특성 필드 샘플, 자료, 또는 LC-MS 시스템 처리의 기회 오염 드물지 않다에 대 한 설명 되어야 의미 합니다. 또한, 그것은 일상적인 샘플 처리, 다양 한 단계 높은 변수 수 특히 SPE에에서 변이 관계 없이 프로토콜의 유효성 검사에 대 한 허용 및 샘플 농도 단계. 모두 레거시 및 소설 perfluorinated 화학 물질의 추출 농도, 고정 위상의 선택 및 pH와 염 분46같은 소스 샘플의 구성 요소에 의해 무 겁 게 좌우 될 수 있다. Pefluorinated 화학 물질의 특정 클래스의 경우 샘플 조건의 영향 고려 되어야 한다. 실험실 설치 사용할 수 있는 다운스트림 데이터 분석 남아 비슷한 경우 물 추출 물에 대 한 대체 샘플 준비 구성표를 사용할 수 있습니다.
대상된 데이터 분석
사용 가능한 표준 및 내부 기준을 표시 하는 일치, 안정 동위 원소와 화합물에 대 한 데이터 분석을 위한 기본 문제는 수단 및 방법 검출 한계의 결정 및 적절 한 보고 범위에 결정 될 수 있다는 낮은 수준의 표준에서 신호 대 잡음 비율 등 표준 방법을 사용 하 여 실험실에 의해 실험실 별로47스파이크. 일치 내부 표준의 부재에 일치 하지 않는 매트릭스 효과에서 오류가 발생할 수 있습니다, 그리고 아군된 샘플의 정확한 다시 예측 측정의 정확도 추정을 사용할 수 있습니다. 때 표준 곡선을 준비 부족, 알 수 없는의 양적 예상 만들 수 있습니다 밀접 하 게 일치 하는 표준에 동일 하 게 처리 하 여 화합물, 그러나 견적에 오류 참조 하십시오 불확실성 계량 제한 된 능력을 가진 10 + 배 순서는 McCord, 뉴턴, 및 Strynar21. 이러한 경우에 추세 데이터를 수집할 수 있습니다 아직도, 하지만 농도 견적 본질적으로 신뢰할 수 없습니다.
비 대상 데이터 분석
피크 따기 설정 확인, 화학 기능 수에 상당한 영향을 미칠 하지만 기능 선택의 품질 또한 무 겁 게 영향을. 최대 따기에 관심의 결정은 1) 강도의 2) 추출된 크로마의 강도 기능, 기능 풍부 임계값 3) 기능 감지 간주 봉우리 이온 풍부 임계값 스펙트럼에 포함 될 개별 대 중 주파수, 복제 임계값 및 4) 분석 변형, CV 임계값 (그림 10).
점점 더 낮은 풍부 (표 7)의 추가 기능을 해결 하기 위해 샘플 시간이 기 하 급수적 증가 최대 따기 결과 대 한 비현실적으로 낮은 임계값을 설정 합니다. 이온-풍부한 임계값 필터 질량 스펙트럼 기능 어디 개별 동위 원소 나타났는데 충분히 임계값을 통과 하지 않습니다. 이 이상적으로 품질 MS 스펙트럼, 그들은 경 음악 소음, 보다는 오히려 진짜 화학 기능 및 다운스트림 처리에서 수식 예측에 대 한 허용과 기능에 대해서만 선택 합니다. 적절 한 임계값은 수단이 소음에, 이상적으로 적어도 3 배 MS1에 대 한 노이즈 임계값 검사. 기능이 풍부한 임계값 화학 기능 강도 또는 추출 크로마 기능 영역에 따라 필터링 합니다. 이 단계는 컬럼에 품질의 일반적으로, 높은 분산, 또는 다른 가난한 소프트웨어 추출의 결과 낮은 풍부 봉우리의 거절 수 있습니다. 실험, 및 매트릭스 가난한 기능 생성 (예를 들어, 임계값 전시 너무 가난한 크로마토그래피 아래 기능)의 수락 가능한 수준에 따라 적절 한 임계값을 결정 합니다. 추가 분석 품질 분석 및 예비 복제 (복제 임계값)에서 일관성 확인에 따라 컬럼에 수준에서 기능을 거부 하는 데 사용 수 또는 복제 (CV 임계값)에서 가난한 재현성에 기반. 적절 한 수준의 사용 피크 통합 소프트웨어의 품질 및 조사 화학 요소에 따라 달라 집니다. 수용 성 perfluorinated 화합물 및 가볍게 최적화 된 통합 프로토콜 기능에서 식별 되어야 한다 80 + % 분석의 복제와 CVs 방법 섹션에서 설명한 대로 30% 아래 떨어질 것으로 예상 된다.
비 타겟 분석에서 감지 하는 봉우리 감지 물질의 농도의 양적 견적 생성 하지 않습니다. 또한, 진정한 미지수의 신원을 어려울 수 있습니다 소설 화합물 결 석 때문에 확인을 공개적으로 사용 가능한 데이터베이스에서. 소설 구조 결정 여러 방법으로 광범위 한 분석을 요구 하 고 질량 분석 및 화학 전문 지식이 필요로. 그러나, 화학 특징의 피크 넓이 정상화 알려진된 종21에서 미지수의 농도의 반 정량적 견적을 제공할 수 있습니다. 시간 추세 정보 개별 종에 대 한 개별 종에 대 한 응답을 제외 하 고는 큰 일관 되어야 한다 앞으로는 화학의 지 속성을 모니터 생성할 수 일관 된 샘플링 및 준비 단계는 고용 하는 경우 유사 행렬21.
이 방법의 가장 큰 장점은 허용 대상 및 nontargeted 분석 샘플 처리의 확장성 이다. 타겟된 분석 동등 하거나 우수한 양적 정보를 제공 하는 동안 원하는 매트릭스 자료에 그들의 관계 뿐 아니라 새로운 재료를 취급할 때 분석의 폭을 크게 부족 하다. 적용 대상된 방법론 또는 심지어 용의자 심사 방법만을 기반으로 알려진된 재료 이며 제한 된 데이터베이스 이전 지켜지지 않은 종에 완전히 장 님 경우에 그들은 중요 한 건강 효과가 있을 수 있습니다. 소프트웨어 향상 되 고 데이터베이스는 더 강력한, 알 수 없는 식별의 정확도를 계속 증가, 시간 투자와이 의해 생성 된 다차원 데이터를 분석 하는 데 필요한 전문성의 수준에 수 반하는 감소 접근입니다. 그럼에도 불구 하 고, 현재 생성 된 데이터는 데이터 은행 새로 개발된 된 소프트웨어와 함께 post hoc 분석 하 고 감지 된 화합물의 정체성은 현재 알 수 없는 경우에 시간 비교를 사용 하기 때문에 중요 한 미래 가치입니다.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
그것의 사무실의 연구 및 개발, 미국 환경 보호 기구와 여기에서 설명 하는 연구를 관리. 이 문서는 미국 환경 보호국, 사무실의 연구 및 개발, 검토 하 고 게시에 대 한 승인. 이 문서에 표현 그 저자의 이며 반드시 플레이 또는 미국 환경 보호국의 정책을 대표 하지 않습니다. 이 연구는 과학 부처간 계약 DW89992431601 사이 통해 교육에 대 한 오크 리 지 연구소에 의해 관리 국립 노출 연구소에서 박사 후 연구 프로그램에 약속에 의해 부분적으로 지원 합니다 미국 에너지 부 그리고 미국 환경 보호국.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acqity ultra-high performance liquid chromatography system | Waters Corporation | Modified with PFCs analysis kit (176001744); equivalent UPLC system is acceptible if PFAS background is checked and confirmed to be low | |
| Ammonium acetate | Fluka | 17836 | Mass spectrometry grade >99% pure |
| Ammonium Hydroxide | Sigma-Aldrich | 338818 | |
| Balance | Mettler | AB204S | |
| BEH C18 reverse phase UPLC column, 2.1×50 mm, 1.7 μm | Waters Corporation | 186002350 | |
| Dual piston syringe pump | Waters Corporation | SPC10-C | |
| Glacial Acetic Acid | Sigma-Aldrich | ARK2183 | |
| Glass Microfiber Filters | Whatman | 1820-070 | |
| High density polyethelye sample bottle | Nalgene | 2189-0032 | |
| High Resolution Mass Spectrometer | Various | Mass Spectrometer should be capable of providing accurate mass to <10ppm and collecting MS/MS data. Agilent 6530 qTOF and Thermo Fisher Orbitrap Fusion were used in this work | |
| Methanol | Sigma-Aldrich | ||
| Nitric Acid (35% w/w) | Thermo Fisher Scientific | SVCN-5-1 | Can be prepared in house using concentrated nitric acid and reagent water |
| Polypropylene Buchner funnel | ACE Glass | 12557-09 | |
| Polypropylene cenitrfuge tube and cap | BD Falcon | 352096 | |
| Polypropylene Vacuum Flask (1 L) | Nalgene | DS4101-1000 | |
| Quattro Premier XE triple quadrupole mass spectrometer | Waters Corporation | Equivalent triple-quadrupole or better system can be used instead, should provide high sensitivity and stability for targeted analysis | |
| Reagent Water | Any source determined to be PFAS free | ||
| Sodium Acetate | Sigma-Aldrich | W302406 | |
| TurboVap nitrogen evaporator | Caliper Life Sciences | 103198 | Equivalent systems or rotary vacuum evaporator may be used instead |
| Weak anion exchange SPE cartridge (Oasis WAX Plus) | Waters Corporation | 186003519 | |
| Standard Solutions | |||
| 2,3,3,3-Tetrafluoro-2-(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropoxy)propanoic acid (HFPO-DA) | Wellington | HFPO-DA | |
| Additional targeted compound standards of interest | to be determined based on preliminary analysis and standard availability | ||
| Mass labeled HFPO-DA | Wellington | M2HFPO-DA | |
| Native PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL) | Wellington | PFAC-MXA | or PFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest |
| Stable Isotope Labeled PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL) | Wellington | MPFAC-MXA | or MPFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest as appropriate for Native PFASs |
| Software | |||
| Mass Profiler Professional | Agilent | Or open source software packages | |
| Profinder | Agilent | Or open source software packages |
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