Summary
Denne metode til to-trins pyrolyse online koblet til gaskromatografi med massespektrometrisk detektion og dataevaluering protokol kan bruges til multi-komponent analyse af tatovering blæk og diskrimination af forfalskede produkter.
Abstract
Tatovering blæk er komplekse blandinger af ingredienser. Hver af dem besidder forskellige kemiske egenskaber, som skal behandles ved kemisk analyse. I denne metode til to-trins pyrolyse online koblet til gaskromatografi massespektrometri (py-GC-MS) flygtige forbindelser analyseres i løbet af en første desorption køre. I det andet løb er den samme tørrede prøve pyrolyseret til analyse af ikke-flygtige forbindelser såsom pigmenter og polymerer. Disse kan identificeres ved deres specifikke nedbrydnings mønstre. Desuden kan denne metode bruges til at skelne originalen fra forfalskede trykfarver. Nemme screeningsmetoder til dataevaluering ved hjælp af de gennemsnitlige massespektra og selv skabte pyrolyse biblioteker anvendes til at fremskynde stofidentifikation. Ved hjælp af specialiseret evalueringssoftware til pyrolyse GS-MS-data kan der opnås en hurtig og pålidelig sammenligning af hele kromatogrammet. Da GC-MS anvendes som adskillelses teknik, er metoden begrænset til flygtige stoffer ved desorption og efter pyrolyse af prøven. Metoden kan anvendes til hurtig stof screening i markedskontrol undersøgelser, da den ikke kræver prøve forberedelsestrin.
Introduction
Tatoveringsblæk er komplekse blandinger bestående af pigmenter, opløsningsmidler, bindemiddel, overfladeaktive stoffer, fortyktnings midler og, nogle gange, konserveringsmidler1. Den øgede popularitet af tatovering i de sidste årtier har ført til etablering af lovgivning, der beskæftiger sig med tatovering blæk sikkerhed i hele Europa. I de fleste tilfælde er farvegivende pigmenter og deres urenheder begrænset og bør derfor overvåges af stats laboratorie markedsundersøgelser for at kontrollere deres overholdelse af lovgivningen.
Ved hjælp af tilgangen af online pyrolyse-gaskromatografi massespektrometri (py-GC-MS) beskrevet her, kan flere ingredienser identificeres samtidigt. Da flygtige, semi-flygtige og ikke-flygtige forbindelser kan adskilles og analyseres inden for samme proces, de forskellige mål forbindelser er høj i forhold til andre metoder, der anvendes til tatovering blæk analyse. Væskekromatografi metoder udføres for det meste med pigmenter opløst i organiske opløsningsmidler2. Raman spektroskopi samt Fourier-transformere infrarød (FT-IR) spektroskopi er blevet beskrevet som egnede værktøjer til identifikation af pigmenter og polymerer, men er begrænset med blandinger med flere ingredienser, da der ikke anvendes adskillelses teknik i standard laboratorie applikationer3,4. Laser Desorption/ionisering Time-of-Flight massespektrometri (LDI-ToF-MS) er også blevet anvendt til pigment og polymer identifikation5,6. I alt mangler de fleste metoder analyse af flygtige forbindelser. Manglen på egnede kommercielle spektral biblioteker er en fælles ulempe ved alle disse metoder. Identifikationen af uorganiske pigmenter er ofte blevet udført med enten Induktivt koblet plasma massespektrometri (ICP-MS)7,8 eller energi udbredt røntgen spektroskopi (EDX)4,9. Også, ft-IR og Raman spektroskopi er blevet anvendt til analyse af uorganiske pigmenter såsom titandioxid eller jernoxider i andre forskningsområder10,11,12,13.
Formålet med denne undersøgelse var at etablere en metode, der anvendes i standard analytiske laboratorier med moderat finansielle omkostninger til at opgradere eksisterende og fælles udstyr. Py-GC-MS som beskrevet her er en ikke-kvantitativ tilgang til identifikation af organiske ingredienser fra blandinger. Ved identificering af mistænkelige stoffer i en py-GC-MS-screening kan målstofferne kvantificeres med mere specialiserede tilgange. Det er især interessant for analysen af ikke-flygtige og ikke-opløselige stoffer som pigmenter og polymerer.
Den beskrevne metode kan tilpasses til trykfarver og lakker i andre anvendelsesområder. De beskrevne data evalueringsmetoder gælder for alle pyrolyse undersøgelser. Desuden udviser forfalskede produkter, hovedsagelig fra asiatiske markeder, en potentiel kilde til risiko for forbrugeren og en økonomisk byrde for fabrikanterne (personlig kommunikation på 3Rd ectp i Regensburg, Tyskland, 2017). Den metode, der er beskrevet her, kan bruges til at sammenligne egenskaberne for formodede forfalskede blæk til en original flaske, svarende til offentliggjorte retsmedicinske tilgange til bil lak identifikation14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. tilberedning af tatoveringsblæk og prøvemontering
- Brug et 25 mm hult glas pyrolyse rør som en prøveholder og kvarts uld til prøveforberedelse.
- Grab pyrolyse røret med specialiserede pincet til pyrolyse rør (bage til dekontaminering) og indsætte den nødvendige mængde kvarts uld med spidse pincet i røret.
- Indsæt to stålstænger (bages til dekontaminering) på hver side af pyrolyse røret og Komprimer ulden i en 1 – 2 mm tyk prop. Proppen skal anbringes i den nedre tredjedel af pyrolyse røret for at opnå tilstrækkelig opvarmning under pyrolyse processen.
- Tændte en gasbrænder og bage pyrolyse røret og påfyldning for 2 – 3 s fra hver side for at fjerne forurenende stoffer.
Bemærk: brug rene handsker, og rør ikke ved noget emne, før du håndterer pyrolyse røret og uld. Brug Øjenværn, og fjern alle brændbare væsker og genstande under pyrolyse røret. Protokollen kan stoppes her. Opbevar de forberedte pyrolyse rør i en ren glasskål indtil yderligere brug.
- Ryst tatoveringen blækflasker kraftigt i 1 min i hånden for at sikre homogenitet. Derudover kan de placeres i et ultralydvandbad i 1 min. Nogle trykfarver kan stadig vise sedimenterede pigmenter efter at have gennemført begge trin og kan kræve forlænget homogenisering.
- Der fås en 2 μL mikrokapillar med en diameter under pyrolyse rørets indvendige diameter. Dyp kapillar spidsen i blækket og Aspirer omkring 1 μL blæk ved at fylde halvdelen af kapillar.
- Indsæt kapillar i pyrolyse røret og pletter kvarts uldproppen med blækket. En klar farve farvning skal være synlig uden at tilføje for meget blæk til prøven.
- Anskaf en stål transportadapter til den automatiserede injektionsenhed og Fastgør det forberedte pyrolyse rør til det ved hjælp af pincet til pyrolyse rør.
- Kontrollér, at pyrolyse røret er helt lodret og ikke falder af under omrystning.
- Anbring transport adapteren i bakken i den ønskede position.
Bemærk: blækket kan forurere den stål transportadapter, som pyrolyse røret er fastgjort til. Dette kræver derfor en grundigere rensning bagefter.
2. analyse af blæk prøver af py-GC-MS
- Konfigurer GC-MS-systemet udstyret med en termisk Desorptionsenhed (TDU) og et pyrolyzer-modul oven på det kolde indsprøjtningssystem (CIS) i henhold til producentens anvisninger. Brug en inaktiv elektron effekt (EI)-ion-kilde ved 70 eV og helium med en renhed på 99,999% som bæggas (1 mL/min). Angiv delingsforholdet for CIS til 1:50.
- Installer en HP-5MS-kolonne og en Guard-kolonne til separation. Indstil følgende analyseparametre i instrumenternes kontrol software: Start ovntemperaturen ved 50 °C, hold i 2 min og rampen ved 10 °C/min til 320 °C. Hold den endelige temperatur i yderligere 5 min. Indstil overførsels linjens temperaturer til 320 °C.
- Kør hver prøve i en opløsningsmiddel udluftnings tilstand uden pyrolyse til at analysere for semi-flygtige forbindelser.
- Brug opløsningsmiddel udluftnings muligheden for TDU/injektoren og rampe TDU-temperaturen efter 0,5 min start ved 50 °C til 90 °C med en hastighed på 100 °C/min. Opløsningsmiddel udluftningen slukkes efter 1,9 min.
- Temperaturen af TDU opvarmes til 320 °C med en hastighed på 720 °C/min. i 3,5 min. De flygtige forbindelser opsamles i CIS ved-150 °C.
- Hold CIS-temperaturen i 2 min og rampen til 320 °C ved en 12 °C/min. hastighed.
Bemærk: forlænget tid mellem prøveforberedelsen og analysen fører til fordampning af flygtige forbindelser, da prøveholderen er åben. Analysér prøverne inden for få timer efter tilberedning, hvis flygtige forbindelser målrettes.
- Der udføres et andet løb af samme prøve, hvor pyrolyse enheden anvendes til at undersøge ikke-flygtige forbindelser.
- Brug samme Ovnprogram som for den første desorption Run.
- Hold temperaturen i CIS konstant ved 320 °C og brug et splitforhold på 1:100.
- Den TDU rampe direkte fra 50 °C til 320 °C ved en 720 °C/min sats og holde konstant for 1,6 min.
- Program en 6 s pyrolyse ved den ønskede temperatur (her 800 °C) i det endelige temperatur segment af TDU.
Bemærk: Sørg for at bruge en passende mængde af prøve og split ratio for at forhindre kontaminering af kolonnen og MS. Tilpas split ratioen for individuelle instrument opsætninger, hvis det er nødvendigt.
- Brug en polystyren standard til at kontrollere instrumentets ydeevne. Kør mindst tre polystyren prøver før og efter hvert forsøg. Der indsættes 2 μL af en 4 mg/mL polystyren standard i dichlormethan i glasuld, og der udføres en pyrolyse ved 500 °C i 0,33 min.
- Kontrollér, om topareal forholdet for polystyren monomeren og dimeren er mellem 3 og 4, og at dimeren er under 2 i det resulterende kromatogram (også kaldet et pyrogram). Opbevar historiske data for polystyren parametre og kalibrere pyrolyse temperaturen, hvis topforholdet er uden for området.
Bemærk: værdier for polystyren monomer og dimer ratio samt hale bør tages fra historiske værdier af brønd operativsystemer.
3. metoder til data vurdering
Bemærk: data evalueringen bør tilpasses afhængigt af de enkelte analytiske spørgsmål, f. eks., søgning efter flygtige stoffer, ikke-flygtige forbindelser, farlige spaltningsprodukter fra azofarpigmenter eller lignende.
- Data vurdering for flygtige forbindelser
- Ved data vurdering af flygtige forbindelser skal der startes en GC-MS-analyse/MS-Biblioteks søgnings software (Se tabel over materialer), og kromatogrammet for desorptionskørslen skal åbnes.
- Vælg kommercielle biblioteker ved at klikke på spektrum og Vælg bibliotek. Indlæs biblioteket af interesse.
- Vælg integrations parametre, og Udfør en bibliotekssøgning ved at klikke på spektrum og Biblioteks søgningsrapport.
Bemærk: Vær særlig omhyggelig med at sammenligne Biblioteks spektre af formodede identificerede forbindelser med spektrene opnået i analysen af blækket. Sommetider kan der opnås gode kampe på trods af tilstedeværelsen af yderligere molekylære masse toppe i de ukendte spektre. For entydig identifikation skal analytiske standarder analyseres ved hjælp af opsætning og instrument parametre for at verificere retentionstider og spektre.
- Hurtig screening for ikke-flygtige forbindelser
Bemærk: identifikation af ikke-flygtige forbindelser fra pyrolyse er baseret på tilstedeværelsen af flere specifikke nedbrydningsprodukter fra moderforbindelsen inden for samme pyrogram. Da pyrogrammer kan indeholde op til flere hundrede forbindelser, manuel evaluering er næppe muligt. Start med en hurtig dataevaluering tilgang ved hjælp af den gennemsnitlige massespetra (AMS). Dette er nyttigt til identifikation af det mest rigelige pigment eller polymer i prøven. Denne fremgangsmåde er kun velegnet til hurtig screening for blæk deklaration bedrageri og for at have et udgangspunkt for manuel pyrogram evaluering.- Til evaluering af pyrolyse data skal du markere hele kromatogrammet i GC-MS-evalueringssoftwaren (Se tabel over materialer) med højre museknap nede for at få en AMS.
- Opret et bibliotek af opnåede spektre af kendte referencestoffer af alle forbindelser af interesse, fx pigmenter og polymerer, ved at klikke på spektrum og Rediger bibliotek (Klik på Opret nyt bibliotek , hvis ingen er til stede).
- Vælg Tilføj ny post , og Udfyld alle oplysninger af interesse.
Bemærk: Vælg AMS spektre af standarder eller trykfarver, og klik på spektrum og NIST Søg hvis videresendelse til en anden software i stand til MS bibliotek søgninger er ønsket. - Generer et AMS af det undersøgte blæk pyrogram, og brug Biblioteks søgningen til sammenligning med det selv skabte AMS-bibliotek15. Udelad masser fra spalte beskæring eller andre spalte lyde.
Bemærk: den højeste match i bibliotekets søge liste vil sandsynligvis være den mest rigelige pigment eller polymer i blæk. For at verificere dette, Sammenlign de enkelte karakteristiske nedbrydningsprodukter af stoffet, der ses ved pyrolyse af standard stoffet i pyrogrammet af den analyserede blæk (se punkt 3,4 og supplerende tabel 1).
- Identifikation af ikke-flygtige forbindelser med specialiseret pyrogram evalueringssoftware
- Konverter pyrogrammer af interesse til det nødvendige format som angivet i software instruktioner. Integrer pyrogrammet på en sådan måde, at der er fundet et maksimum på 200 forbindelser. Ellers øges data evaluerings tiden i pyrogrammets evalueringsperiode betydeligt.
- Byg en mappe på din computer med alle pyrogram indgange, der skal fungere som et bibliotek, fx pigment pyrogram bibliotek for pigment identifikation eller pyrogrammer af en original blæk til at sammenligne det med formodede forfalskede produkter.
- Indlæs det ukendte pyrogram i fanebladet Søg ved at klikke på Gennemse.
- Indlæs biblioteksmappen og vælg kun MS matching og rt matching i søge mulighederne, da den samlede overflod vil variere i forhold til pyrogram reference pigmenter.
- Klik på Avanceret i søge mulighederne. Vælg parameteren "Brug kun toppe med specificeret MS Spectra" og bruge en pasform tærskel på 850 i pyrogram evaluering software.
- Klik på Tilføj for at gemme specificeret MS spektre (3 – 5 MS spektre af de mest rigelige toppe) fra hvert pyrogram af reference pigmenter eller polymerer fra biblioteket i de avancerede søgemuligheder (jf. supplerende tabel 1). På denne måde sammenlignes kun pigment relaterede toppe selv i en multi-komponent blæk med ellers forstyrrende høj-rigelige toppe.
- Tryk på OK for at vende tilbage til hovedvinduet.
- Klik på Søg for at starte sammenligningen.
- Hvis det er nødvendigt, gå til kromatogram match fanebladet, Vælg en forbindelse, og klik på Send til NIST at videresende spektre til MS bibliotek software og identificere forbindelsen.
Bemærk: Klik på Send til MS-indstillinger for at inkludere spektrene i de avancerede søgeindstillinger (jf. trin 3.3.6).
- Manuel identifikation af stoffer
Bemærk: Hvis der ikke er nogen specialiseret pyrogram evaluering software er tilgængelig bruge dataevaluering af standard MS bibliotek søgeprogram og kommercielle bibliotek sammen med rapporterede fragmenter (supplerende tabel 1) og vores pyrolyse bibliotek15. Manuel sammenligning af pyrogram forbindelser med kendte nedbrydningsprodukter udføres også for at verificere de hits, der gives i AMS.- For data vurdering for ikke-flygtige forbindelser skal du starte GC-MS-analyse/MS-Biblioteks søgnings softwaren og åbne kromatogrammet for pyrolyse kørslen.
- Vælg kommercielle og (selv skabte) pyrolyse biblioteker (f. eks. vores leverede pyrolyse bibliotek15) ved at klikke på spektrum og Vælg bibliotek. Indlæs alle biblioteker af interesse.
- Integrer pyrogrammet i GC-MS-evalueringssoftwaren, og Overvej alle toppe med et område ≥ 0,2% af det samlede areal (kan tilpasses på en sådan måde, at en overskuelig mængde toppe vil blive integreret).
- Start bibliotekssøgning ved at klikke på spektrum og Biblioteks søgningsrapport.
- Sammenlign alle Biblioteks matches manuelt med specifikke pigment-og polymer nedbrydningsprodukter i supplerende tabel 1 eller fragmenter, der er angivet i litteratur16,17,18, 19 ud af , 20 ud af , 21 ud af , 22 ud af , 23 i den , 24 timer og derover , 25 stk. , 26. for pigmenter er der behov for 2 til 3 nedbrydningsprodukter for utvetydigt at identificere det anvendte pigment.
Bemærk: alle spektral kampe med tilhørende biblioteker skal evalueres omhyggeligt. Yderligere toppe højere end massen peak ofte højde for lignende strukturer med yderligere sidegrupper. Hvis det er muligt, bør referencestofferne analyseres for at opnå den individuelle retentionstid i den analytiske opsætning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Metoden omfatter en totrins kromatografisk metode for hver prøve (figur 1). I det første løb tørres prøven inde i injektor systemet ved 90 °C, før flygtige forbindelser overføres til kolonnen. Da tørringsprocessen i de fleste tilfælde er ufuldstændig, overføres og analyseres rest opløsningsmidler og flygtige forbindelser. I det andet løb er den tidligere tørrede prøve efterfølgende pyrolyseret for at lette analysen af ikke-flygtige organiske bestanddele.
Figur 1: skematisk diagram af pyrolyse arbejdsprocessen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Godt produceret blæk med meget rene ingredienser og et begrænset antal komponenter resulterer i kromatogrammer let at fortolke med standardbiblioteker, da de fleste toppe kan identificeres (figur 2). Men selv i høj kvalitet blæk, ikke-deklarerede ingredienser er blevet fundet. F. eks. findes propylenglycol ofte ud over den deklarerede glycerol (figur 2 og figur 3).
Andre stoffer som formaldehyd kan tilsættes som konserveringsmiddel. 1-hydroxy-2-propanon kan resultere som en urenhed af pigment syntese og er derfor et eksempel på et ikke-forsætligt tilsat stof (NIAS).
Figur 2: repræsentative resultater af py-GC-MS analyse af en tatovering blæk med kun et par, rene ingredienser. A) 1St Run: desorption til identificering af flygtige forbindelser. B) 2nd Run: pyrolyse til identifikation af mindre og ikke-flygtige forbindelser. Deklarerede og identificerede ingredienser er angivet nedenfor. Klik her for at se en større version af dette tal.
Blæk, der indeholder flere ingredienser og urenheder, vil resultere i et pyrogram, der er vanskeligt at fortolke (figur 3). De fleste toppe, der opstår i den anden kørsel, kan ikke være baseline adskilt fra hinanden, hvilket gør identifikationen vanskelig, selv når du brugerdata deconvolution. Nogle stoffer kan også resultere i toppe under den tærskel, der er fastsat under dataevalueringen (f. eks. 0,2% af det samlede spids areal). En løsning på dette problem kan være en trinvis tilgang ved hjælp af 400 °C, 600 °C og 800 °C i sammenhængende pyrolyse trin for den selvsamme prøve (Se fig. 4).
Nogle pigment nedbrydningsprodukter kan nedstigning fra flere pigmenter (supplerende tabel 1). For eksempel i figur 3 og figur 4kan acetyl cyanid stamme fra flere gule eller orange pigmenter. Nedbrydningsproduktet 2-methoxyphenylisocyanat kan også stamme fra pigment Red 9 og o-anisidin fra pigmenterne rød 170 og rød 9. Men på grund af kombinationen med nedbrydningsproduktet 4-methoxy-2-Nitro-Anilin og det gule udseende af blækket, kun pigmenter gule 65 og 74 ville være plausible som Moder forbindelser. Disse to pigmenter er regionale isomerer og kan ikke skelnes fra en anden med denne metode. Pigment orange 13 — som blev erklæret på blækflasken — er ikke blevet identificeret. Hvis pigmentet kun var til stede i små mængder, det kunne have været under grænsen for påvisning. På den anden side er blæk ofte erklæret falsk27.
Figur 3: repræsentative resultater af py-GC-MS analyse af den gule tatovering blæk "banan creme" med mange, urene ingredienser. A) 1St Run: desorption til identificering af flygtige forbindelser. B) 2nd Run: pyrolyse til identifikation af mindre og ikke-flygtige forbindelser. Deklarerede og identificerede ingredienser er angivet nedenfor. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: gradvis pyrolyse af den gule blæk "banan creme" vist i figur 3. A-C) på hinanden følgende pyrolyse kørsler ved 400 °c, 600 °c og 800 °c. Klik her for at se en større version af dette tal.
Et positivt resultat for forfalsket produktidentifikation vises i følgende eksempel (figur 5). Tre "citrongule" blæk er blevet købt enten fra en licenseret distributør af den USA-baserede blæk producent, via en internet auktion platform eller via en asiatisk marked sted. Alle trykfarver er blevet analyseret med to-trins py-GC-MS-metoden. I dette eksempel er forskellene i spids antal og retentionstider allerede synlige med øjet.
Kromatogrammet fra 1St desorption Run og pyrogrammet fra 2nd Run af den oprindelige blæk blev sammenlignet med tre uafhængige erhvervelser af den oprindelige blæk og de to forfalskede produkter ved hjælp af pyrogram evalueringssoftware. Softwaren blev anset for at være meget nyttig til at skelne de forskellige trykfarver. Den forreste match faktor var over 0,9 (med 1 er den perfekte match) kun mod pyrogrammer eller desorption kromatogrammer af samme blæk, hhv.
Også, Forward kampe ovenfor 0,9 blev kun opnået med den samme blæk, når man sammenligner blæk til bibliotek indeholdt pyrogrammer af 84 trykfarver af forskellige farver og producenter.
Alternativt kan en statistisk sammenligning som foreslået af Yang et al. for billakker anvendes14.
Figur 5: identifikation af forfalskede produkter efter py-GC-MS. Tre "citrongule" blæk fra licenseret distributør (a), en online auktion platform (B), og en asiatisk markedsplads (C) er blevet analyseret. Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Py-GC-MS er en nyttig screeningmetode til en bred vifte af stoffer i tatovering blæk, der også kan bruges til analyse af andre produkter. Sammenlignet med andre metoder, py-GC-MS kan udføres med kun minimal prøveforberedelse. GC-MS-enheder kan findes i de fleste analytiske laboratorier sammenlignet med mere specialiserede metoder som MALDI-ToF-MS og EDX.
Data vurdering af pyrogrammer kan være udfordrende, da listen over mulige ingredienser er uendelig i teorien og Biblioteks søgninger, der også tegner sig for kombinationen af stoffer til en forælder sammensatte i biblioteket er nødvendige. De data evalueringsmetoder, der er beskrevet her, giver mulighed for pålidelig hurtig screening af stoffer, der er blevet føjet til standard pyrogram biblioteker. Omvendt er testning for forfalskede produkter en hurtig og ligetil tilgang, der kan gennemføres uden nogen præ-Build biblioteker, da identifikationen af enkeltstoffer er irrelevant.
For at opnå de bedst mulige resultater bør mængden af blæk, der tilsættes til pyrolyse, hverken være for høj eller for lav. Dette vil enten resultere i en forurening af pyrolyse enheden, liner eller kolonne eller en mangel på væsentlige toppe for korrekt pyrogram fortolkning. Derfor anbefales det stærkt at bruge en defineret mængde blæk som beskrevet i denne metode med justerede splitforhold. Som vist i figur 3kan urenheder eller polymerer overbelaste pyrogrammet med toppe, der svækker identifikationen af enkeltstoffer. Derfor er detektionsgrænsen for pigmenter meget afhængig af de tilsvarende blandinger. I sådanne tilfælde, pigmenter kan først adskilles fra andre blæk ingredienser ved fortynding og nedbør i alkohol-vand opløsningsmidler.
Begrænsningen af metoden er en analyse af organiske pigmenter uden specifikke kløende sider som quinacridones, perylener og perinoner16,17,18. Hvis der opstår en blanding af flere pigmenter med samme spaltnings gruppe (f. eks. med azofarvestoffer), kan identifikationen være udfordrende (jf. blæk vist i figur 3). Desuden skal pyrolyseprodukterne kunne komme ind i gasfasen. Polymerer som hydroxyethyl-cellulose bestående af sukker monomerer, der skal modificeres kemisk til GC-MS-analyse, kan ikke påvises af py-GC-MS. Som i alle andre metoder, kan kun pigmenter med kendte pyrogrammer identificeres. Men, vigtigste nedbrydningsprodukter kan afsluttes fra pigment struktur, især i tilfælde af AZO pigmenter. Derfor, kontrol for plausibilitet af et erklæret pigment kan udføres, selv om pigment er aldrig blevet analyseret i py-GC-MS før.
Metoden kan bruges til at diskriminere originale trykfarver fra forfalskede produkter. Der skal dog foreligge en pålidelig prøve af den originale blæk. Da sammensætningen af trykfarver kan ændre sig med tiden, skal trykfarver, der produceres inden for samme tidsinterval eller i bedste fra samme batch, anvendes til sammenligning. I fremtiden, py-GC-MS kan bruges til at overvåge tatovering blæk ingredienser og dermed afsløre erklæring bedrageri og brugen af forbudte pigmenter og eventuelle andre ingredienser. En yderligere anvendelse af disse metoder kan være identifikation af forfalskede produkter14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af det intramurale forskningsprojekt (SFP #1323-103) ved det tyske Forbundsinstitut for risikovurdering (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).
