Identificeren van- en Polyfluorinated chemische soorten met een gecombineerde gerichte en niet-gerichte-Screening hoge-resolutie massa spectrometrie Workflow

Deze aanpak maakt het mogelijk om bekende PFAS te kwantificeren en nieuwe stoffen in dezelfde monsters te ontdekken, in vergelijking met gerichte benaderingen alleen die nieuwe verbindingen missen die zorgwekkend zijn. Dit protocol richt zich op een breder scala aan PFAS-verbindingen, die representatief zijn voor de nieuwste opkomende chemische stoffen. Als de concentratiestap voor de verbindingen wordt aangepast, kunnen de hier gebruikte meetmethoden op elke categorie chemicaliën worden toegepast.

Om een monster uit het veld te verzamelen, draag je nitrilhandschoenen en verzamel je 500 tot 1.000 milliliter water van de veldlocatie in een schone polyethyleen met hoge dichtheid, HDPE of polypropyleenfles. Voeg vijf milliliter van 35% salpeterzuur conserveermiddel aan het monster fles en een veld leeg, en transport de monsters terug naar het lab. Giet elk monster in individuele, voorgeschoonde, een-liter, high-density polypropyleen afgestudeerd cilinders, en het exacte volume van de monsters te registreren.

Voeg 10 milliliter methanol toe aan elke geleegde monsterfles voordat u aftopping en schudt krachtig om geabsorbeerde per- en polyfluoralkylstoffen, of PFAS, uit de flesseninterieurs te spoelen. Breng vervolgens het gemeten watermonster terug naar de gespoelde fles met de methanol spoeling. Om een standaardcurve voor kwantificering te verkrijgen, vult u acht lege, een liter monsterflessen met PFAS-vrij gedeïoniseerd water en labelt u de flessen met acht gelijkmatig verdeelde concentraties die het gewenste kwantificeringsbereik bedekken.

Voeg vervolgens een hoeveelheid native PFAS-mix toe aan elke fles om de juiste PFAS-concentraties op te leveren en voeg het interne standaard PFAS-mengsel toe aan elk monster bij een concentratie die het middelpunt van de kalibratiecurve ben. Vervolgens, filter de monsters door glasvezel Een filters onder zachte vacuüm in individuele, pre-gereinigd, een-liter hoge dichtheid polypropyleen vacuümkolven. Als er deeltjes in de fles achterblijven, spoel dan het extra gedeïoniseerde water af en filter de was in de kolf.

Voor de vaste fase extractie, breng het gefilterde water terug naar de monsterfles, en voorwaarde een zwakke anion uitwisseling, of WAX, cartridge met 25 milliliter methanol en een extra 25 milliliter gedeïoniseerd water. Plaats de pomptrekbuizen in de gefilterde monsterflessen en label vaste extractie, of SPE, cartridges met de juiste monsternamen. Pomp 500 milliliter van elk monster door elke cartridge met een constante stroomsnelheid van 10 milliliter per minuut, waarbij de doorstroom wordt weggegooid.

Haal de WAX SPE-cartridges uit de zuigerpompen en breng de SPE-cartridge over op een vacuümspruitstuk, voorzien van externe glazen reservoirs. Spoel elke SPE-cartridge door met vier milliliter 25 millimolar, pH vier natriumacetaatbuffer onder zacht vacuüm, gevolgd door een neutrale methanolwas van vier milliliter. Leg aan het einde van de was een 15-milliliter polypropyleencentrifugebuis onder elke SPE-cartridge om het eluent te verzamelen en maak de monsters met vier milliliter van 0,1% ammoniumhydroxide in methanol.

Verwijder vervolgens de elutiebuizen en verlaag het eluaatvolume tot 500 tot 1.000 microliters door verdamping onder droge stikstofstroom in een waterbad bij 40 graden Celsius. Voor gerichte vloeibare chromatografie met tandemmassaspectrometrie, verdun 100 microliter monsterextract met 300 microliter van twee millimolar ammoniumacetaatbuffer in een monsterbrol met hoge druk vloeistofchromatografie en stel een analytische werklijst op die bestaat uit de standaardcurve, monsters en een extra replicaat van de standaardcurve om instrumentale drift over de run te beoordelen. Analyseer de monsters met behulp van standaard vloeibare chromatografie en massaspectrometrie methoden vastgesteld voor de beoogde verbindingen van belang.

Aan het einde van de analyse genereert u een standaardcurve van de standaardmonsters met behulp van de piekgebiedverhouding van de analyt tot de interne norm versus de concentratie van analyt, en genereert u een kwadratische regressieformule met één meer dan x-weging voor de voorspellingsconcentratie. Kwantificeren van de beoogde analyten in elk monster met behulp van de voorbereide standaardcurven en gebiedsverhouding voor elke meting. Als de concentratie het kalibratiebereik overschrijdt, verdun het oorspronkelijke monster met gedeïmiseerd water met de juiste interne standaardconcentratie en haal je de concentratie opnieuw uit om de concentratie in het juiste bereik te brengen.

Voor niet-gerichte vloeibare chromatografie met tandemmassaspectrometrie verdun je 100 microliter monsterextract met 300 microliter van twee millimolar ammoniumacetaatbuffer in een monsterbrol van hoge druk vloeibare chromatografie. Nadat u een werklijst hebt ingesteld zoals aangetoond, gebruikt u de instrumentsoftware om gegevens over vloeibare chromatografie-massa te verzamelen met een brede scan in de gegevensafhankelijke modus. Open voor niet-gerichte gegevensverwerking het juiste softwarepakket voor moleculaire functieextractie en selecteer Voorbeeldbestanden toevoegen/verwijderen en Bestanden toevoegen en selecteer de ruwe gegevens uit het niet-gerichte experiment.

Klik op OK en selecteer Batch Recursieve functieextractie en methode openen om een vooraf vastgestelde methode te laden of om de software-instellingen handmatig te bewerken. Voor elke functie die overblijft na het filteren, genereert u voorspelde chemische formules uit het exacte massa- en samengesteld massaspectrum en opent u de tool CompTox Chemicals Dashboard Search. Als u de voorspelde chemische formules of neutrale massa’s wilt doorzoeken, selecteert u het id-type en plakt u de lijst met id’s in het identificatievak.

Selecteer Chemische gegevens downloaden en alle fysieke, chemische of toxicologische gegevens die gewenst zijn voor mogelijke overeenkomsten in het vervolgkeuzemenu. Bevestig vervolgens de structuren met behulp van de beschikbare normen en/of gerichte tandemspectrometrie met hoge resolutie die overeenkomt met de fragmenten tegen de spectra uit de databases, in silico theoretische spectra of handmatige curatie. Kwantitatieve vloeibare chromatografie met tandemmassaspectrometrieresultaten worden gepresenteerd in de vorm van ionchromatogrammen voor het totale ionenchromatogram en de geëxtraheerde ionchromatogrammen van specifieke chemische overgangen voor gemeten chemicaliën.

Het geïntegreerde piekgebied van een chemische overgang is gerelateerd aan de samengestelde overvloed en kan worden gebruikt om de exacte concentratie te berekenen met behulp van een kalibratiecurve genormaliseerd naar een interne standaard. Niet-gerichte analyse met behulp van een volledige MS-scan levert een totaal ionenchromatogram op voor monsters, waardoor ad hoc extractie van geëxtraheerde ionenchromatogrammen voor individuele ionen mogelijk is. PFAS-verbindingen hebben negatieve massadefecten als gevolg van hun overwicht van fluoratomen, en polyfluorinated verbindingen hebben positieve maar aanzienlijk kleinere massadefecten dan homologe organische materialen.

Een tweede methode filtering stap is het identificeren van homologe series met herhalende eenheden gemeenschappelijk voor PFAS soorten met behulp van een geschikt softwarepakket. Uit ms-gegevens met hoge resolutie kunnen een of meer vermeende chemische formules worden afgestemd op de isotopenvingafdruk van het massaspectrum en worden gescoord. Chemische formules kunnen verder worden bevestigd, en sommige structurele informatie kan worden vergaard uit tandem massa spectrometrie gegevens.

Verdere experimenten met massaspectrometrie kunnen worden gebruikt om de identiteit van nieuwe verbindingen te bevestigen, en monstervergelijkingen kunnen informatie geven over de prevalentie en relatieve hoeveelheid chemicaliën. Het is zeer belangrijk om de juiste blanco’s en kwaliteitscontrole monsters voor de matrix om de kwantitatieve en niet-gerichte metingen te valideren. De getoonde strategieën zijn de nieuwe benadering van milieuscreening voor PFAS geworden door de ontdekking van onbekenden en de voorspelling van hun identiteit mogelijk te maken.