Summary
Denne metoden for to-trinns pyrolyse online koplet til gass kromatografi med masse spectrometric deteksjon og data evaluering protokollen kan brukes til multi-komponent analyse av tatovering blekk og diskriminering av forfalskede produkter.
Abstract
Tattoo blekk er komplekse blandinger av ingredienser. Hver av dem besitter ulike kjemiske egenskaper som må tas opp på kjemisk analyse. I denne metoden for to-trinns pyrolyse online koplet til gass kromatografi masse massespektrometri (py-GC-MS) flyktige forbindelser er analysert under en første desorpsjon kjøre. I andre Run, den samme tørket prøven er pyrolysert for analyse av ikke-flyktige forbindelser som pigmenter og polymerer. Disse kan identifiseres ved deres spesifikke ned brytings mønstre. Denne metoden kan også brukes til å skille originalen fra falske blekkfarger. Enkel screening metoder for data evaluering ved hjelp av gjennomsnittlig masse Spectra og selv-laget pyrolyse bibliotekene brukes til å fremskynde substans identifikasjon. Ved hjelp av spesialisert evalueringsprogramvare for pyrolyse GS-MS data, en rask og pålitelig sammenligning av hele kromatogram kan oppnås. Siden GC-MS brukes som separasjon teknikk, er metoden begrenset til flyktige stoffer ved desorpsjon og etter pyrolyse av prøven. Metoden kan anvendes for rask substans screening i markeds kontroll undersøkelser siden det krever ingen prøve forberedelser trinn.
Introduction
Tattoo blekk er komplekse blandinger bestående av pigmenter, løsemidler, bindemidler, overflateaktive midler, tykkelse agenter, og noen ganger, konserveringsmidler1. Den økte populariteten til tatovering i de siste ti årene har ført til etablering av lovgivningen adressering tatovering blekk sikkerhet over hele Europa. I de fleste tilfeller, farge-gi pigmenter og deres urenheter er begrenset, og derfor bør overvåkes av statlige laboratorium markedsundersøkelser for å kontrollere deres overholdelse av loven.
Ved hjelp av tilnærmingen av online pyrolyse-gass kromatografi masse massespektrometri (py-GC-MS) beskrevet her, kan flere ingredienser identifiseres samtidig. Siden flyktige, semi-flyktige og ikke-flyktige forbindelser kan skilles og analyseres i samme prosess, variasjonen av målet forbindelser er høy sammenlignet med andre metoder som brukes for tatovering blekk analyse. Flytende kromatografi metoder er hovedsakelig utført med pigmenter solubilized i organiske løsemidler2. Raman spektroskopi samt Fourier-Transform infrarød (FT-IR) spektroskopi har blitt beskrevet som egnede verktøy for identifisering av pigmenter og polymerer, men er begrenset med multi-ingrediens blandinger siden ingen separasjon teknikken brukes i standard laboratorie applikasjoner3,4. Laser desorpsjon/ionisering tid-av-flyreise masse massespektrometri (LDI-ToF-MULTIPLE SCLEROSIS) har likeledes blitt anvendt for pigment og polymer legitimasjonen5,6. Alt i alt mangler de fleste metoder analyse av flyktige forbindelser. Mangelen på egnede kommersielle Spectral bibliotekene er en vanlig ulempe med alle disse metodene. Identifisering av uorganiske pigmenter har ofte blitt utført med enten Induktivt kombinert plasma masse massespektrometri (ICP-MS)7,8 eller Energy dispersive X-ray spektroskopi (EDX)4,9. Også FT-IR og Raman spektroskopi har blitt brukt til analyse av uorganiske pigmenter som titandioksid eller jern oksider i andre forskningsfelt10,11,12,13.
Målet med denne studien var å etablere en metode som gjelder i standard analytiske laboratorier med moderate økonomiske kostnader for å oppgradere eksisterende og vanlige enheter. Py-GC-MS som beskrevet her er en ikke-kvantitativ tilnærming for identifisering av organiske ingredienser fra blandinger. Ved identifisering av mistenkelige stoffer i en py-GC-MS screening, kan mål stoffene bli kvantifisert med mer spesialiserte tilnærminger. Det er spesielt interessant for analyse av ikke-flyktige og ikke-oppløselige stoffer som pigmenter og polymerer.
Den beskrevne metoden kan tilpasses for blekk og lakk i andre bruksområder. Data evaluerings metodene som er beskrevet, gjelder for alle pyrolyse undersøkelser. Også forfalskede produkter, hovedsakelig fra asiatiske markeder, viser en potensiell kilde til risiko for forbrukeren og en finansiell byrde til produsenter (personlig kommunikasjon på 3Rd ECTP i Regensburg, tyskland, 2017). Metoden beskrevet her kan brukes til å sammenligne egenskapene til antatte forfalsket blekk til en original flaske, tilsvarende publisert rettsmedisinske tilnærminger for bil lakk identifisering14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. forberedelse av tatoverings blekk og prøve montering
- Bruk en 25 mm hul glass pyrolyse tube som en prøve holderen og kvarts ull for prøven forberedelse.
- Grip pyrolyse rør med spesialisert pinsett for pyrolyse rør (bake ut for rensing) og sette inn den nødvendige mengden av kvarts ull med spiss pinsett inn i røret.
- Sett inn to stål pinner (stek ut for rensing) på hver side av pyrolyse røret og komprimere ull i en 1-2 mm tykk propp. Proppen må plasseres på den nedre tredje delen av pyrolyse røret for å oppnå tilstrekkelig oppvarming under pyrolyse prosessen.
- Antennes en gassbrenner og stek pyrolyse røret og fylling for 2-3 s fra hver side for å fjerne forurensninger.
Merk: Bruk rene hansker og ikke berør noen ting før du håndterer pyrolyse tube og ull. Bruk øyebeskyttelse og Fjern alle brennbare væsker og gjenstander under pyrolyse røret bake ut. Protokollen kan stoppes her. Oppbevar preparerte pyrolyse rør i en ren glass parabolen til videre bruk.
- Rist tatoveringen blekkflaskene kraftig i 1 min for hånd for å sikre homogenitet. I tillegg kan de plasseres i et ultralyd vannbad i 1 min. Noen blekk kan fortsatt vise sedimentert pigmenter etter å ha gjennomført begge trinnene og kan trenge forlenget homogenisering.
- Skaff en 2 μL microcapillary med en diameter under den indre diameteren på pyrolyse røret. Dypp kapillær spissen i blekket og aspirer om lag 1 μL av blekk ved å fylle halvparten av kapillær.
- Sett kapillær inn i pyrolyse røret og beis kvarts ull stopper med blekk. En klar farge farging må være synlig uten å legge for mye blekk til prøven.
- Skaff en stål transport adapter for automatisert injeksjon enhet og fest forberedt pyrolyse røret til den ved hjelp av pinsett for pyrolyse rør.
- Kontroller at pyrolyse røret er helt vertikalt og ikke faller av under risting.
- Plasser transport adapteren i skuffen i ønsket posisjon.
Merk: blekket kan forurense stål transport adapteren som pyrolyse røret er festet til. derfor trenger dette grundigere rengjøring etterpå.
2. analyse av blekk prøver av py-GC-MS
- Sett opp GC-MS-system utstyrt med en Thermal desorpsjon Unit (TDU) og en pyrolyzer modul på toppen av Cold Injection system (CIS) i henhold til produsentens instruksjoner. Bruk et inert elektron effekt (EI) ion kilde på 70 eV og helium med en renhet på 99,999% som transportør gass (1 mL/min). Angi splitt forholdet for CIS til 1:50.
- Installer en HP-5MS-kolonne og en vakt søyle for separasjon. Still inn følgende analyse parametre i Kontrollprogramvaren for instrumentene: Start ovnstemperaturen ved 50 ° c, hold i 2 min, og rampe ved 10 ° c/min til 320 ° c. Hold den siste temperaturen i ytterligere 5 min. sett overføringslinje temperaturer til 320 ° c.
- Kjør hver prøve i et løsningsmiddel vent modus uten pyrolyse å analysere for semi-flyktige forbindelser.
- Bruk alternativet for løsemiddel ventil på TDU/injeksjonsvæske, og rampe TDU-temperaturen etter 0,5 min fra 50 ° c til 90 ° c med en hastighet på 100 ° c/min. Løsemiddel ventilen vil bli slått av etter 1,9 min.
- Varm temperaturen på TDU til 320 ° c med en hastighet på 720 ° c/min for 3,5 min. De flyktige forbindelsene er fanget i CIS ved-150 ° c.
- Hold CIS-temperaturen i 2 min og rampe til 320 ° c ved 12 ° c/min hastighet.
Merk: forlenget tid mellom prøveklargjøring og analyse fører til fordampning av flyktige forbindelser siden prøve holderen er åpen. Analyser prøver innen et par timer etter tilberedning hvis flyktige forbindelser blir målrettet.
- Gjennomføre en andre kjøring av samme prøve der pyrolyse enheten brukes til å undersøke ikke-flyktige forbindelser.
- Bruk samme ovnen programmet som for første desorpsjon kjøre.
- Hold temperaturen på CIS-konstanten ved 320 ° c og bruk et splitt forhold på 1:100.
- Rampe TDU direkte fra 50 ° c til 320 ° c ved 720 ° c/min hastighet og hold konstant i 1,6 min.
- Program en 6 s pyrolyse ved ønsket temperatur (her 800 ° c) i den endelige temperaturen segmentet av TDU.
Merk: Sørg for å bruke en tilstrekkelig mengde prøve og delt ratio for å hindre forurensning av kolonnen og MS. Tilpass delingsforholdene for individuelle instrument oppsett om nødvendig.
- Bruk en polystyren-standard for å sjekke ytelsen til instrumentet. Kjør minst tre polystyren prøver før og etter hvert eksperiment. Sett inn 2 μL av en 4 mg/mL polystyren-standard i diklormetan i glass ull og utfør en pyrolyse ved 500 ° c i 0,33 min.
- Sjekk om topp området ratio av polystyren monomer og dimer er mellom 3 og 4 og Tailing av dimer er under 2 i den resulterende kromatogram (også kalt en pyrogram). Hold historiske data av polystyren parametere og kalibrere pyrolyse temperaturen hvis peak ratio er utenfor rekkevidde.
Merk: verdier for polystyren monomer og dimer ratio samt Tailing bør tas fra historiske verdier av brønn operativsystemer.
3. data evaluering tilnærminger
Merk: data evaluering bør tilpasses avhengig av de enkelte analytiske spørsmål, for eksempel søk etter flyktige, ikke-flyktige forbindelser, farlige kløft produkter fra AZO pigmenter, eller lignende.
- Data evaluering for flyktige forbindelser
- For data evaluering av flyktige forbindelser, starter du programvaren GC-MS analyse/MS biblioteket søker (se tabell over materialer) og åpne kromatogram av desorpsjon kjøre.
- Velg kommersielle biblioteker ved å klikke på spektrum og Velg bibliotek. Legg i biblioteket av interesse.
- Velg integrasjons parametere og Utfør et bibliotek søk ved å klikke på spektrum og bibliotek søk rapport.
Merk: ta spesielt vare for å sammenligne biblioteket Spectra av antatte identifisert forbindelser med Spectra innhentet i analysen av blekket. Noen ganger kan gode kamper oppnås til tross for tilstedeværelsen av ytterligere molekylær masse topper i det ukjente Spectra. For utvetydig identifisering må analytiske standarder analyseres ved hjelp av oppsett-og instrument parametrene for å verifisere oppbevaringstider og Spectra.
- Rask screening for ikke-flyktige forbindelser
Merk: identifisering av ikke-flyktige forbindelser fra pyrolyse er basert på tilstedeværelsen av flere spesifikke nedbrytningsprodukter av den overordnede forbindelsen innenfor samme pyrogram. Siden pyrograms kan inneholde opptil flere hundre forbindelser, er manuell evaluering neppe gjennomførbart. Start med en rask data evaluering tilnærming ved hjelp av gjennomsnittlig masse Spectra (AMS). Dette er nyttig for identifisering av de mest tallrike pigment eller polymer i utvalget. Denne tilnærmingen er bare egnet for rask screening for blekk deklarasjon svindel og for å ha et utgangspunkt for manuell pyrogram evaluering.- For pyrolyse data evaluering, Merk hele kromatogram i GC-MS evalueringsprogramvare (se tabell over materialer) med høyre museknapp trykket ned for å få en AMS.
- Lag et bibliotek av innhentet Spectra av kjente referanse stoffer av alle forbindelser av interesse, for eksempel pigmenter og polymerer, ved å klikke på spektrum og Rediger bibliotek (Klikk Opprett nytt bibliotek hvis ingen er til stede).
- Velg Legg til ny oppføring , og fyll ut all informasjon av interesse.
Merk: Velg AMS Spectra av standarder eller blekk, og klikk på Spectrum og NIST søk hvis videresending til en annenprogramvare som kan MS biblioteket søk er ønsket. - Generer en AMS av de undersøkte blekk pyrogram og bruke biblioteket søk etter forhold til den selv-laget AMS biblioteket15. Utelat masser fra spalte blødning eller andre spalte lyder.
Merk: den høyeste match i biblioteket søkelisten vil trolig være den mest tallrike pigment eller polymer i blekk. For å verifisere dette, Sammenlign de karakteristiske nedbrytingsproduktene for stoffet sett i pyrolyse av standard substansen i pyrogram av det analyserte blekket (se pkt. 3,4 og supplerende tabell 1).
- Identifisering av ikke-flyktige forbindelser med spesialisert pyrogram evalueringsprogramvare
- Konverter pyrograms av interesse til det nødvendige formatet som er angitt i programvare instruksjonene. Integrer pyrogram på en slik måte at maksimalt 200 forbindelser blir funnet. Ellers øker data evalueringstiden i pyrogram evaluerings sofware betraktelig.
- Bygg en mappe på datamaskinen med alle pyrogram oppføringer som skal fungere som et bibliotek, for eksempel pigment pyrogram bibliotek for pigment identifisering eller pyrograms av et originalt blekk for å sammenligne det med antatte forfalskede produkter.
- Legg den ukjente pyrogram i fanen bibliotek søk ved å klikke på Browse.
- Last bibliotekmappen og velg bare MS matchende og RT Matching i søkealternativene, siden den samlede overflod vil variere sammenlignet med pyrogram av referanse pigmenter.
- Falle i staver opp på Avansert inne gjennomsøkningen valgmulighetene. Velg parameteren "Bruk bare topper med spesifisert MS Spectra" og bruke en passe terskel på 850 i pyrogram evalueringsprogramvare.
- Klikk på Legg til for å lagre spesifiserte MS Spectra (3-5 MS Spectra av de mest tallrike toppene) fra hver pyrogram av referanse pigmenter eller polymerer fra biblioteket i de avanserte søkealternativene (jf. supplerende tabell 1). På denne måten bare pigment relaterte topper sammenlignes selv i en multi-komponent blekk med ellers forstyrrer høyt rike topper.
- Trykk på OK for å gå tilbake til hovedvinduet.
- Klikk på Søk for å starte sammenligningen.
- Hvis nødvendig, gå til kromatogram match kategorien, Velg et sammensatt, og klikk Send til NIST å videresende Spectra til MS bibliotekprogram vare og identifisere sammensatte.
Merk: Klikk Send til MS alternativer for å inkludere Spectra i de avanserte søkealternativene (CF. Step 3.3.6).
- Identifikasjon av manuell substans
Merk: Hvis ingen spesialisert pyrogram evalueringsprogramvare er tilgjengelig bruke data evaluering av standard MS biblioteket søkeprogram og kommersielle bibliotek sammen med rapporterte fragmenter (supplerende tabell 1) og våre pyrolyse bibliotek15. Manuell sammenligning av pyrogram forbindelser med kjente nedbrytingsprodukter er også utført for å verifisere treff gitt i AMS.- For data evaluering for ikke-flyktige forbindelser, start GC-MS analyse/MS biblioteket søker programvare og åpne kromatogram av pyrolyse kjøre.
- Velg kommersielle og (selv laget) pyrolyse biblioteker (f. eks vår gitt pyrolyse bibliotek15) ved å klikke på spekteret og Velg bibliotek. Last alle interesse biblioteker.
- Integrer pyrogram i evalueringsprogramvaren GC-MS og vurdere alle topper med et område ≥ 0,2% av det totale arealet (kan tilpasses på en måte som et håndterlig antall topper vil bli integrert).
- Start biblioteket søket ved å klikke på spektrum og bibliotek søk rapport.
- Sammenlign alle biblioteks kamper manuelt med bestemte pigment-og polymer nedbrytingsprodukter i supplerende tabell 1 eller fragmenter angitt i litteratur16,17,18, 19 andre priser , 20 priser og , 21 priser og , 22 av , 23 andre , 24 priser og , 25 priser og , 26. for pigmenter, 2 til 3 nedbrytningsprodukter er nødvendig for å entydig identifisere pigment som brukes.
Merk: alle Spectral matcher med tilsvarende biblioteker må vurderes nøye. Ytterligere topper høyere enn massen peak ofte står for lignende strukturer med ekstra Sidegrupper. Hvis mulig bør referanse stoffene analyseres for å få den individuelle Oppbevaringstiden i det analytiske oppsettet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Metoden inkluderer en to-trinns kromatografiske tilnærming for hvert utvalg (figur 1). I første løp er prøven tørket inne i injeksjonssystemet ved 90 ° c før flyktige forbindelser overføres til søylen. Siden tørkeprosessen er ufullstendig i de fleste tilfeller, blir resterende løsemidler og flyktige forbindelser overført og analysert. I andre Run, den tidligere tørket prøven er senere pyrolysert å lette analysen av ikke-flyktige organiske komponenter.
Figur 1: skjematisk diagram av pyrolyse arbeidsflyt. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Vel produserte blekkfarger med svært rene ingredienser og et begrenset antall komponenter resulterer i kromatogrammene som er enkle å tolke med standardbiblioteker, siden de fleste toppene kan identifiseres (figur 2). Men selv i høy kvalitet blekk, ikke-erklærte ingredienser har blitt funnet. For eksempel er propylenglykol ofte funnet i tillegg til den erklærte glyserol (figur 2 og Figur 3).
Andre stoffer som formaldehyd kan tilsettes som et konserveringsmiddel. 1-AHA-2-propanon kan resultere som en urenhet av pigment syntese og er derfor et eksempel på en ikke-forsettlig tilsatt substans (NIAS).
Figur 2: representative resultater av py-GC-MS analyse av en tatovering blekk med bare noen få, rene ingredienser. (A) 1St Run: desorpsjon for identifisering av flyktige forbindelser. (B) 2nd kjøre: pyrolyse for identifisering av mindre og ikke-flyktige forbindelser. Oppgitte og identifiserte ingredienser er angitt nedenfor. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Blekk som inneholder flere ingredienser og urenheter vil resultere i en pyrogram som er vanskelig å tolke (Figur 3). De fleste topper som oppstår i andre løp kan ikke være grunnlinjen adskilt fra hverandre, noe som gjør identifisering vanskelig, selv når utnytte data deconvolution. Noen stoffer kan også føre til topper under terskelen som er angitt under data evaluering (for eksempel 0,2% av totalt topp område). En løsning på dette problemet kan være en trinnvis tilnærming ved å bruke 400 ° c, 600 ° c og 800 ° c i påfølgende pyrolyse trinn for den samme prøven (se Figur 4).
Enkelte pigment nedbrytingsprodukter kan bli synkende fra flere pigmenter (supplerende tabell 1). For eksempel i Figur 3 og Figur 4kan acetyl cyanid utledes fra flere gule eller oransje pigmenter. Nedbrytning produkt 2-methoxyphenylisocyanate kan også utledes fra pigment Red 9, og o-anisidine fra pigmenter Red 170 og Red 9. Men på grunn av kombinasjonen med nedbrytning produktet 4-metoksy-2-Nitro-anilin og det gule utseendet på blekket, bare pigmenter gul 65 og 74 ville være sannsynlig som forelder forbindelser. Disse to pigmenter er regionale isomerene og kan ikke skilles fra en annen med denne metoden. Pigment oransje 13 – som ble deklarert på blekkflasken – er ikke identifisert. Hvis pigment var bare til stede i lave mengder, kan det ha vært under grensen for deteksjon. På den annen side, er blekk ofte erklært feilaktig27.
Figur 3: representative resultater av py-GC-MS analyse av den gule tatoveringen blekk "banan krem" med mange, urene ingredienser. (A) 1St Run: desorpsjon for identifisering av flyktige forbindelser. (B) 2nd kjøre: pyrolyse for identifisering av mindre og ikke-flyktige forbindelser. Oppgitte og identifiserte ingredienser er angitt nedenfor. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: gradvis pyrolyse av gult blekk "banan krem" vises i figur 3. A-C) påfølgende pyrolyse kjører ved 400 ° c, 600 ° c, og 800 ° c. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Et positivt resultat for falske produktidentifikasjon vises i følgende eksempel (figur 5). Tre "sitron gul" blekk har blitt kjøpt enten fra en lisensiert distributør av den USA-baserte blekk produsenten, via en Internett auksjon plattform eller via en asiatisk markedsplass. Alle trykkfarger har blitt analysert med to-trinns py-GC-MS-metoden. I dette eksempelet er forskjellene i topp tall og oppbevaringstider allerede synlige for øye.
Kromatogram fra 1St desorpsjon-Run og pyrogram fra 2nd -kjøringen av original blekket ble sammenlignet med tre uavhengige oppkjøp av det opprinnelige blekket og de to forfalskede produktene ved hjelp av pyrogram evalueringsprogramvare. Programvaren ble funnet å være svært nyttig i å skille de forskjellige blekk. Den fremre kamp faktoren var over 0,9 (med 1 å være den perfekte match) bare mot pyrograms eller desorpsjon kromatogrammene av samme blekk, henholdsvis.
Også fremover kamper over 0,9 ble bare oppnådd med samme blekk når du sammenligner blekket til biblioteket inneholdt pyrograms av 84 blekk i ulike farger og produsenter.
Alternativt, en statistisk sammenligning som foreslått av Yang et al. for bil lakk kan brukes14.
Figur 5: identifisering av forfalskede produkter fra py-GC-MS. Tre "sitron gul" blekk fra lisensierte Distributør (A), en auksjon på plattformen (B), og en asiatisk markedsplass (C) har blitt analysert. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Py-GC-MS er en nyttig screening metode for et bredt spekter av stoffer i tatovering blekk som også kan brukes til analyse av andre produkter. Sammenlignet med andre metoder, kan py-GC-MS utføres med bare minimal prøve forberedelser. GC-MS-enheter finnes i de fleste analytiske laboratorier sammenlignet med mer spesialiserte metoder som MALDI-ToF-MS og EDX.
Data evalueringen av pyrograms kan være utfordrende, siden listen over mulige ingredienser er uendelig i teori og bibliotek søk som også står for kombinasjonen av stoffer mot en forelder sammensatt i biblioteket er nødvendig. Data evaluerings metodene som er beskrevet her, gir mulighet for pålitelig rask screening av stoffer som er lagt til standard pyrogram biblioteker. Omvendt, testing for forfalskede produkter er en rask og grei tilnærming som kan gjennomføres uten pre-Build biblioteker, siden identifisering av enkelt stoffer er irrelevant.
For å oppnå best mulig resultat bør mengden blekk som tilsettes til pyrolyse verken være for høy eller for lav. Dette vil enten resultere i en forurensning av pyrolyse enhet, liner eller kolonne eller en mangel på betydelige topper for riktig pyrogram tolkning. Derfor anbefales det sterkt å bruke et definert volum av blekk som beskrevet i denne metoden med justerte, delte forhold. Som vist i Figur 3, kan urenheter eller polymerer overbelaste pyrogram med topper svekke identifisering av enkelt stoffer. Derfor er deteksjons grensen for pigmenter svært avhengig av de tilsvarende blandinger. I slike tilfeller, pigmenter kan først skilles fra andre blekk ingredienser ved fortynning og utfelling i alkohol-vann løsemidler.
Begrensningen av metoden er analysen av organiske pigmenter uten spesifikke kløft sider som quinacridones, perylenes og perinones16,17,18. Også, hvis det oppstår en blanding av flere pigmenter med samme kløft (f.eks. med AZO pigmenter), kan identifikasjonen være utfordrende (jf. blekk som vises i Figur 3). I tillegg må pyrolyse produktene være i stand til å gå inn i gassfasen. Polymerer som hydroxyethyl-cellulose bestående av sukker monomerer som må kjemisk modifisert for GC-MS analyse kan ikke oppdages av py-GC-MS. Som i alle andre metoder, kan bare pigmenter med kjente pyrograms identifiseres. Imidlertid kan viktigste nedbrytingsprodukter inngås fra pigment strukturen, spesielt i tilfelle av AZO pigmenter. Derfor kan det å se etter plausibilitet av et erklært pigment bli utført selv om pigment aldri har blitt analysert i py-GC-MS før.
Metoden kan brukes til å diskriminere opprinnelige blekkfarger fra forfalskede produkter. Et pålitelig utvalg av det opprinnelige blekket må imidlertid være tilgjengelig. Siden sammensetningen av trykkfarger kan endres over tid, må blekk som produseres i samme tidsområde eller i beste fall fra samme bunke, brukes til sammenligning. I fremtiden kan py-GC-MS brukes til å overvåke tatovering blekk ingredienser og dermed avdekke deklarasjon svindel og bruk av forbudte pigmenter og mulige andre ingredienser. En ytterligere anvendelse av disse metodene kan være identifisering av forfalskede produkter14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av det intramural forskningsprosjektet (SFP #1323-103) ved det tyske føderale instituttet 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).
