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Identificar por-polifluorado química especies y con un flujo de trabajo combinado dirigida y no dirigida-detección de alta resolución espectrometría de masas
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Summary April 18th, 2019
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Aquí, presentamos un protocolo para la cuantificación específica secuencial y análisis no dirigidos de compuestos fluorados en agua por espectrometría de masas. Esta metodología proporciona niveles cuantitativos de fluoroquímicos conocidos compuestos e identifica sustancias químicas desconocidas en muestras relacionadas con cálculos semicuantitativo de su abundancia.
Transcript
Este enfoque permite la cuantificación del PFAS conocido y el descubrimiento de nuevas sustancias en las mismas muestras, en comparación con los enfoques específicos por sí solos que echan de menos los compuestos emergentes de preocupación. Este protocolo se dirige a una variedad más amplia de compuestos de PFAS, que son representativos de los productos químicos emergentes más recientes. Si el paso de concentración se adapta a los compuestos, los métodos de medición utilizados aquí podrían aplicarse a cualquier clase de productos químicos.
Para recoger una muestra del campo, use guantes de nitrilo y recoja de 500 a 1.000 mililitros de agua de la ubicación del campo en una botella limpia de polietileno, HDPE o polipropileno de alta densidad. Agregue cinco mililitros de 35% de conservante de ácido nítrico a la botella de muestra y a un campo en blanco, y transporte las muestras de vuelta al laboratorio. Vierta cada muestra en cilindros individuales, pre-limpiados, de un litro y de polipropileno de alta densidad, y registre el volumen exacto de las muestras.
Agregue 10 mililitros de metanol a cada frasco de muestra vaciado antes de tapar y agitar vigorosamente para enjuagar las sustancias absorbidas por y polifluoroalquilo, o PFAS, de los interiores de la botella. A continuación, devuelva la muestra de agua medida a la botella enjuagada con el enjuague metanólico. Para obtener una curva estándar para la cuantificación, llene ocho botellas de muestra vacías de un litro con agua desionizada libre de PFAS y etiquete las botellas con ocho concentraciones espaciadas uniformemente que cubran el rango de cuantificación deseado.
A continuación, añada una cantidad de mezcla nativa de PFAS a cada botella para producir las concentraciones de PFAS adecuadas y agregue la mezcla estándar interna de PFAS a cada muestra en una concentración que aproxima al punto medio de la curva de calibración. A continuación, filtre las muestras a través de filtros de fibra de vidrio A bajo vacío suave en matraces de vacío de polipropileno de alta densidad individuales, pre-limpiados y de un litro. Si queda partículas dentro del frasco, enjuague el agua desionizada adicional y filtre el lavado en el matraz.
Para la extracción en fase sólida, devuelva el agua filtrada a la botella de muestra y acondicione un intercambio débil de aniones, o WAX, cartucho con 25 mililitros de metanol y 25 mililitros adicionales de agua desionizada. Coloque el tubo de extracción de la bomba dentro de las botellas de muestra filtradas y etiquete los cartuchos de extracción en fase sólida, o SPE, con los nombres de muestra apropiados. Bombee 500 mililitros de cada muestra a través de cada cartucho a un caudal constante de 10 mililitros por minuto, descartando el flujo a través.
Retire los cartuchos WAX SPE de las bombas de pistón y transfiera el cartucho SPE a un colector de vacío, equipado con depósitos de vidrio externos. Enjuague cada cartucho SPE con cuatro mililitros de 25 milivolitrolares, pH cuatro tampón de acetato de sodio bajo vacío suave, seguido de un lavado de metanol neutro de cuatro mililitros. Al final del lavado, coloque un tubo centrífugo de polipropileno de 15 mililitros debajo de cada cartucho SPE para recoger el eluyente, y ele las muestras con cuatro mililitros de 0,1% de hidróxido de amonio en metanol.
A continuación, retire los tubos de elución y reduzca el volumen de eluato a 500 a 1.000 microlitros por evaporación bajo corriente de nitrógeno seco en un baño de agua a 40 grados centígrados. Para la cromatografía líquida dirigida con espectrometría de masas en tándem, diluir 100 microlitros de extracto de muestra con 300 microlitros de tampón de acetato de amonio de dos milímetros en un vial de muestra de cromatografía líquida de alta presión, y preparar un laboratorio analítico que consista en la curva estándar, muestras y una réplica adicional de la curva estándar para evaluar la deriva instrumental a lo largo de la carrera. Analizar las muestras utilizando cromatografía líquida estándar y métodos de espectrometría de masas establecidos para los compuestos específicos de interés.
Al final del análisis, genere una curva estándar a partir de las muestras estándar utilizando la relación de área de pico del análisis al estándar interno frente a la concentración de analito, y genere una fórmula de regresión cuadrática con una ponderación sobre x para la predicción de concentración. Cantidade los analitos específicos en cada muestra utilizando las curvas estándar preparadas y la relación de área para cada medición. Si la concentración supera el rango de calibración, diluya la muestra original con agua desionizada espigada con la concentración estándar interna adecuada, y vuelva a extraer para llevar la concentración al rango adecuado.
Para cromatografía líquida no dirigida con espectrometría de masas en tándem, diluir 100 microlitros de extracto de muestra con 300 microlitros de tampón de acetato de amonio de dos milímetros en un vial de muestra de cromatografía líquida de alta presión. Después de configurar un pool de trabajo como se ha demostrado, utilice el software de instrumentos para recopilar datos de espectrometría de masas cromatografía líquida con un escaneo amplio en modo dependiente de los datos. Para el procesamiento de datos no dirigidos, abra el paquete de software de extracción de características moleculares adecuado y seleccione Agregar o quitar archivos de muestra y Agregar archivos y seleccione los datos sin procesar del experimento no dirigido.
Haga clic en Aceptar y seleccione Extracción de características recursivas por lotes y Método abierto para cargar un método preestablecido o para editar manualmente la configuración del software. Para cada característica restante después del filtrado, genere fórmulas químicas pronosticadas a partir del espectro de masas compuesto y masa compuesta exacta, y abra la herramienta de búsqueda por lotes de la Agencia de Protección Ambiental CompTox Chemicals Dashboard. Para buscar en las fórmulas químicas predichas o en las masas neutrales, para devolver estructuras químicas potenciales, seleccione el tipo de identificador y pegue la lista de identificadores en el cuadro de identificador.
Seleccione Descargar datos químicos y los datos físicos, químicos o toxicológicos deseados para posibles coincidencias en el menú desplegable. A continuación, confirme las estructuras utilizando los estándares disponibles y/o la comparación de espectrometría de masas en tándem de alta resolución de los fragmentos con los espectros de las bases de datos, en espectros teóricos de silico o curación manual. La cromatografía líquida cuantitativa con resultados de espectrometría de masas en tándem se presenta en forma de cromatogramas iónicos para el cromatograma iónico total y los cromatogramas iónicos extraídos de transiciones químicas específicas para productos químicos medidos.
El área de pico integrada de una transición química está relacionada con la abundancia compuesta y se puede utilizar para calcular la concentración exacta utilizando una curva de calibración normalizada a un estándar interno. El análisis no dirigido mediante una exploración completa de la ETM produce un cromatograma iónico total para las muestras, lo que permite la generación ad hoc de cromatogramas iónicos extraídos para iones individuales. Los compuestos de PFAS tienen defectos de masa negativos debido a su preponderancia de átomos de flúor, y los compuestos polifluorados tienen defectos de masa positivos pero sustancialmente más pequeños que los materiales orgánicos homólogos.
Un segundo paso de filtrado del método consiste en identificar series homólogadas que contienen unidades repetitivas comunes a las especies de PFAS utilizando un paquete de software adecuado. A partir de datos de MS de alta resolución, una o más fórmulas químicas putativas se pueden igualar con la huella dactilar isotópica del espectro de masas y puntuarse. Las fórmulas químicas se pueden confirmar aún más, y parte de la información estructural se puede obtener a partir de datos de espectrometría de masas en tándem.
Se pueden utilizar más experimentos de espectrometría de masas para confirmar la identidad de nuevos compuestos, y las comparaciones de muestras pueden proporcionar información sobre la prevalencia y la cantidad relativa de productos químicos. Es muy importante tener espacios en blanco y muestras de control de calidad adecuados para que la matriz valide las mediciones cuantitativas y no dirigidas. Las estrategias mostradas se han convertido en el nuevo enfoque de la detección ambiental del PFAS al permitir el descubrimiento de incógnitas y la predicción de sus identidades.
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