Name: identifying per- and polyfluorinated chemical species with a combined targeted and non-targeted-screening high-resolution mass spectrometry workflow
Uploaded: 2019-04-18T14:00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Identifying Per- and Polyfluorinated Chemical Species with a Combined Targeted and Non-Targeted-Screening High-Resolution Mass Spectrometry Workflow at JoVE.c

وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة، من خلال مكتب للبحوث والتنمية، وتمويل وإدارة البحوث الموصوفة هنا. هذا المستند قد تم استعرضت "الوكالة الأمريكية لحماية البيئة" و "مكتب للبحوث" والتنمية، والموافقة على المنشور. الآراء التي أعرب عنها في هذا المقال هي آراء المؤلفين ولا تمثل بالضرورة وجهات نظر أو سياسات "وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة". أيد هذا البحث في جزء منه موعد "برنامج أبحاث ما بعد الدكتوراه" في "المختبر الوطني للأبحاث التعرض" يديره معهد أوك ريدج للعلم والتعليم من خلال DW89992431601 الاتفاق المشترك بين الوكالات بين وزارة الطاقة في الولايات المتحدة ووكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة.

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

التعامل مع العينات وإعداد يتم إدراج المعايير المرجعية/سبايك أهمية قصوى لأي تحليل المستهدفة، كما أنها توفر مساندة للتحقق من صحة التحليل. عدم وجود عينات مراقبة الجودة يمنع أي تقييم دقة النتائج؛ طبيعة المواد الكيميائية الفلورية في كل مكان يعني أن فرصة تلوث العينات الميدانية، تجهيز مواد، أو نظام LC-مرض التصلب العصبي المتعدد ليس من غير المألوف، ويجب أن تكون مسؤولة. علاوة على ذلك، فإنه يسمح للمصادقة على البروتوكول بغض النظر عن التباين في العينة اليومية تجهيز، العديد من الخطوات التي يمكن أن يكون متغير جداً، لا سيما في الدائرة وخطوات تركيز العينة. استخراج المواد الكيميائية المشبعة بالفلور القديمة والجديدة على حد سواء يمكن أن يتأثر بشدة باختيار المرحلة ثابتة للتركيز، ومكونات العينات المصدر، مثل درجة الحموضة والملوحة46. ينبغي النظر في تأثير ظروف العينة إذا كانت فئات معينة من المواد الكيميائية بيفلوريناتيد للفائدة. يمكن استخدام مخططات إعداد نماذج بديلة للمياه مقتطفات إذا يتوفر إعداد المختبر وتحليل البيانات المتلقين للمعلومات لا يزال مماثلة.
تحليل البيانات المستهدفة للمركبات مع المعايير المتاحة والنظائر المتطابقة، مستقرة المسمى المعايير الداخلية، هي الشواغل الرئيسية لتحليل البيانات الآلي وتحديد أسلوب الكشف عن الحدود، ويمكن تحديد نطاقات الإبلاغ مناسبة على أساس المختبر بالمختبر باستخدام نهج قياسية، مثل نسبة الإشارة إلى الضوضاء من مستوى منخفض المستوى التموج47. في حالة عدم تطابق المعايير الداخلية يمكن أن تحدث الأخطاء من آثار مصفوفة غير متطابقة، ودقيقة مرة أخرى--التنبؤ بعينات ارتفعت يمكن استخدامها لتقدير دقة القياسات. عندما تفتقر إلى المعايير لإعداد منحنى، تقدير كمي للمجهول يمكن أن تقدمها علاج أنه مطابق لمعيار مطابقة عن كثب مجمع، ولكن أخطاء في التقدير بناء على أمر من 10 + إضعاف مع قدرة محدودة على تحديد مقدار عدم اليقين، انظر ماكورد ونيوتن سترينار21. وفي هذه الحالات، يمكن لا يزال جمع البيانات المتعلقة بالاتجاهات، ولكن التقديرات تركيز لا يعول عليها أصلاً.
تحليل البيانات غير المستهدفة إعدادات الانتقاء ذروة له أثر كبير على عدد الخصائص الكيميائية المحددة، ولكن أيضا بشدة تأثر نوعية تحديد الميزة. قرارات الفائدة في ذروة الانتقاء هي 1) كثافة الجماهير الفردية التي ستدرج في الأطياف، على عتبة وفرة أيون قمم 2) كثافة chromatogram المستخرجة اعتبار الميزات، ميزة وفرة عتبة 3) ميزة الكشف عن التردد وعتبة تكرار 4) تحليلي التباين، عتبة السيرة الذاتية (الشكل 10).
تحديد عتبات منخفضة إلى حد غير واقعي لنتائج الانتقاء الذروة في زيادة هائلة في الوقت عينة حل ميزات إضافية لوفرة متزايدة منخفضة (الجدول 7). كتلة الفلاتر العتبة أيون-وفرة الخصائص الطيفية فيها ما يكفي من وفرة النظائر الفردية لا يجتاز العتبة. ومن الناحية المثالية يحدد هذا فقط للميزات مع نوعية مرض التصلب العصبي المتعدد الأطياف، ضمان هي ميزات حقيقية الكيميائية بدلاً من الضوضاء مفيدة، والسماح للتنبؤ الصيغة في التجهيز النهائي. يستند عتبة مناسبة الضوضاء مفيدة، من الناحية المثالية فحص على الأقل 3 × الضوضاء عتبة MS1. عتبة وفرة ميزة تصفية الميزات الكيميائية استناداً إلى كثافة أو مجال الميزة الكروماتوغرافي المستخرجة. يتيح هذه الخطوة رفضا للقمم وفرة منخفضة، والتي عادة ما تكون رديئة النوعية الكروماتوغرافي، الفروق عالية، أو هي نتيجة لاستخراج البرمجيات الفقيرة الأخرى. يجب أن تحدد عتبة مناسبة كل تجربة، وكل مصفوفة استناداً إلى مستوى مقبول من جيل ميزة الفقراء (مثل الميزات أدناه عتبة المعرض اللوني الفقيرة غير مقبولة). كذلك يمكن استخدامها رفض ميزات على الصعيد الكروماتوغرافي استناداً إلى الهوية غير متناسقة في replicates التحليلية و/أو التحضيرية (نسخ متماثل العتبة) مراقبة الجودة التحليلية أو استناداً إلى إمكانية تكرار نتائج الفقراء عبر replicates (عتبة السيرة الذاتية). المستويات المناسبة تعتمد على نوعية ذروة التكامل البرمجيات المستخدمة والكيانات الكيميائية قيد التحقيق. للمركبات المشبعة بالفلور للذوبان في الماء، وبروتوكولات التكامل الأمثل طفيفة، ينبغي تحديد الميزات في 80 + % للتحليل وإنشاء نسخ متماثلة ومن المتوقع أن تقل عن 30 في المائة، كما هو مفصل في المقطع طرق السير الذاتية.
قمم الكشف عن من التحليل غير المستهدفة لا تسفر عن تقديرات كمية لتركيزات المواد التي اكتشفت. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون هوية المجهولة صحيح صعوبة تأكيد لأن المركبات رواية غائبة من قواعد البيانات المتاحة للجمهور. رواية التصميم الهيكلي يتطلب تحليلاً مكثفا مع أساليب متعددة وتتطلب خبرة في الطيف الكتلي والكيمياء. ومع ذلك، يمكن أن توفر تطبيع مجالات الذروة الميزات الكيميائية التقديرات شبه كمي لتركيزات المجاهيل من الأنواع المعروفة21. إذا أخذ العينات متسقة وخطوات إعداد موظفا، يمكن إنشاء معلومات الاتجاه والوقت للأنواع الفردية لرصد استمرار وجود مادة كيميائية في المستقبل كالاستجابة لأنواع فردية ينبغي أن تكون متسقة فيما عدا كبير الاختلافات في مصفوفة21.
أن الفائدة الأساسية من هذا الأسلوب هو القابلية للتوسعة لعلاج عينة للسماح بتحليل المستهدفة ونونتارجيتيد على السواء. بينما تحليل هادفة توفر معلومات كمية تعادل أو تفوق، إلى حد كبير يفتقر إلى اتساع نطاق التحليل المطلوب عند التعامل مع المواد الجديدة والناشئة، فضلا عن علاقتها بالمواد المصفوفة. تطبيق منهجية هادفة، أو حتى المشتبه فيه فحص أسلوب استناداً فقط إلى المواد المعروفة وقواعد البيانات المحدودة أعمى تماما للأنواع مخفي مسبقاً، حتى ولو أنها قد يكون لها آثار كبيرة على صحة. كما يحسن من البرمجيات وقواعد البيانات أصبحت أكثر قوة، الدقة غير معروف الهوية سيستمر في الزيادة، مع ما يصاحب ذلك انخفاض في استثمار الوقت ومستوى الدراية الفنية اللازمة لتحليل البيانات متعددة الأبعاد التي تم إنشاؤها بواسطة هذا النهج. ومع ذلك، البيانات التي تم إنشاؤها في الوقت الحاضر ذات قيمة كبيرة في المستقبل نظراً لأن البيانات المصرفية يسمح لتحليل الوظائف المخصصة مع البرمجيات المطورة حديثا ويتيح المقارنة عبر الزمن حتى لو من مجمع للكشف عن الهوية غير معروف حاليا.

الفئة من كل--وهي المواد polyfluoroalkyl (فاس) الملوثات العضوية الثابتة بقلق كبير في مجال الصحة العامة. حمض اوكتاني مركبات محددة (الأوكتاني) وبيرفلوروكتانيسولفوناتي المشبعة بالفلور بمياه الشرب الصحية الاستشارية مستويات تحددها وكالة حماية البيئة1،2 وإنتاجها الرئيسية الولايات المتحدة توقف في القرن الحادي والعشرين3،4 . للحصول على فهم كبير لخصائص مقترحات العمل وضعت مواد في المنتج النسيج والمستهلك تصنيع المجالات، مئات، أن لم يكن الآلاف، من كيمياء مقترحات بديلة لسد منافذ المنتج، بما في ذلك بدائل مركبات مهملة5،6،،من78. هناك حاجة لرصد المستويات البيئية للأحماض الكربوكسيلية المشبعة بالفلور سلسلة مستقيمة استمرار وسولفوناتيس مثل سلفونات الأوكتين المشبع الفلورة والاوكتاني، وسلسلة المتجانسة ذات الصلة بهم، ولكن لا تغطيها المركبات الكيميائية الناشئة الأساليب المتبعة مثل وكالة حماية البيئة 537 الأسلوب9 وكثيراً ما نقص المعايير التحليلية لتحليل المستهدفة التقليدية. القصد من هذا البروتوكول هكذا شقين. فإنه يوفر مساراً لتحليل المادة الكيميائية الفلورية الأنواع في المياه التي تتوفر فيها المعايير التحليلية LC-MS/MS المستهدفة وتفاصيل اندماج النهج الشامل القائم على قياس الطيف الكتلي غير المستهدفة، وعالية الدقة لتحليل البيانات أن يتيح الكشف عن المركبات غير معروف أو غير متوقعة في العينات نفسها.
استخراج المرحلة الصلبة (SPE) أسلوب المنشأة لتنظيف العينة وتركيز مع التطبيقات للعديد من التحاليل وعينه المصفوفات10،11. لتحليل مقترحات العمل، متعددة المراحل متذكر متين بما في ذلك غير القطبية، فونكتيوناليزيد القطبية، وقد استخدمت الأعمدة التبادل الأيوني بدرجات متفاوتة للفئات الفرعية للأنواع المفلورة في مجموعة متنوعة واسعة من مصفوفات9،12، 13،14،،من1516. السلف في جمعية مهندسي البترول تحليل العينات باستخدام الأجهزة على شبكة الإنترنت إلى حد كبير زيادة إنتاجية النهج وتحسين إمكانية تكرار نتائج التعامل مع العينة، ولكن العملية الأساسية تظل متسقة17. كما بذلت بعض الجهود لإزالة التركيز غير متصل لجمعية مهندسي البترول باستخدام حقن حجم كبير، ولكن تتطلب هذه التعديلات اللوني التي وضعها خارج نطاق التحليل عارضة18،19 . لدينا تحليل عينة يستخدم مرحلة متذكر صرف (شمع) البوليمر شاردة ضعف دقة فصل المواد الحمضية في مقترحات العمل من الملوثات العضوية التقليدية مع تحقيق عوامل تركيز عينة كبيرة. هذه المرحلة الشمع المهم للقبض على أحماض مشبعة بالفلور قصيرة السلسلة مثل مشبعة بالفلور أوكتين (أوكتين) أو إثيرات المشبعة بالفلور مثل حمض ديمر أكسيد هيكسافلوروبروبيليني (هفبو-دا) والقطبية أكثر مما أطول سلسلة القديمة المشبعة بالفلور الأنواع20،21. كما كان هناك تحولاً كبيرا نحو أقصر المفلورة سلاسل وإدراج خماسي البروم ثنائي الفينيل في الكيمياء مقترحات العمل الأخيرة5، يتيح هذا التحديد مرحلة الانتعاش أكثر شمولاً من مركبات جديدة لتحليل مرض التصلب العصبي المتعدد.
كوانتيتيشن LC-MS/MS المستهدفة باستخدام المصادقة على المعايير والنظائر المستقرة المسمى المعايير الداخلية يوفر مستوى لا مثيل لها من خصوصية وحساسية للتحليل الكمي. مع هذا النهج أمر مرغوب فيه في كثير من الحالات، من غير العملي لحالات كل شائع جداً في التحليل. العمل النهج الموجهة فقط للأنواع التي من المتوقع في العينة، وعن الأساليب التي وضعت سابقا. للمركبات الجديدة والناشئة، عاجزاً عن هذا النهج حتى الكشف عن الأنواع التي قد تكون موضع اهتمام، بغض النظر عن الكيمياء أو تركيز، ومطيافات أسلحة ذات الدقة المنخفضة تقريبا غير قادرة على توفير ما يكفي من المعلومات لجعل لا لبس فيه تعيينات الكيميائي للمركبات غير معروف. ونتيجة لذلك، نشأ مجال التحليل غير المستهدفة، حشد القوة من الاستبانة مطيافات أسلحة حديثة لتحليل عينات دون فرضية المنطلقات وتعيين المواد الكيميائية بأثر رجعي لميزات لا يمكن اكتشافها في العينة. وقد استخدمت هذا النهج على نطاق واسع في ميادين البيولوجيا22،،من2324 والعلوم البيئية25،،من2627 على أصناف عديدة من المواد الكيميائية. المواد الكيميائية المشبعة بالفلور لا سيما مباشرة لتحديد في هذا الأسلوب بسبب أنماط الطيفية كتلة فريدة من نوعها، وقد وصف مئات مركبات في مجرد الماضية بضع سنوات5،28.
البروتوكول مناقشتها هنا المقصود بمحاذاة كوانتيتيشن LC-MS/MS "مقترحات" هادفة مع الحاجة إلى تحديد ورصد شبه كمي المركبات الناشئة ذات الأهمية. المرحلة جمعية مهندسي البترول التحديد وتقنيات إعداد عينة تهدف إلى ضمان القبض على ماء أكثر الأحماض مقترحات العمل الناشئة من المياه، وقد تكون أقل ملاءمة لأطول سلسلة البوليمر الأنواع والأنواع غير الأيونية. علاوة على ذلك، البيانات الناتجة عن تحليل غير المستهدفة كثيفة ومن أبعاد عالية، مما يتطلب استخدام برمجيات تحليل البيانات. حزم البرمجيات مثل كثيرا ما المورد محددة وتحتاج إلى تعديل تعمل بين منصات الصك. حيثما كان ذلك ممكناً، وقد وصفت عملية التحليل بطريقة عامة والبدائل مفتوحة المصدر/مجانية يتم الرجوع إليها، ولكن يجب تقييم كفاءة ودقة من أي نهج البرامج كل على حدة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1567px;" width="1568">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Acqity ultra-high performance liquid chromatography system&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:927px;">Modified with PFCs analysis kit (176001744); equivalent UPLC system is acceptible if PFAS background is checked and confirmed to be low</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Ammonium acetate</td>
			<td style="width:131px;">Fluka</td>
			<td>17836</td>
			<td>Mass spectrometry grade &#62;99% pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Ammonium Hydroxide</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>338818</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Balance</td>
			<td>Mettler</td>
			<td>AB204S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">BEH C18 reverse phase UPLC column, 2.1&#215;50&#160;mm, 1.7&#160;&#956;m&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td>186002350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Dual piston syringe pump&#160;</td>
			<td>Waters Corporation</td>
			<td>SPC10-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Glacial Acetic Acid</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>ARK2183&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Glass Microfiber Filters</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1820-070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">High density polyethelye sample bottle&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Nalgene</td>
			<td>2189-0032&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">High Resolution Mass Spectrometer</td>
			<td style="width:131px;">Various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Mass Spectrometer should be capable of providing accurate mass to &#60;10ppm and collecting MS/MS data.&#160; Agilent 6530 qTOF and Thermo Fisher Orbitrap Fusion were used in this work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Methanol</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Nitric Acid (35% w/w)</td>
			<td style="width:131px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SVCN-5-1</td>
			<td>Can be prepared in house using concentrated nitric acid and reagent water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene Buchner funnel</td>
			<td>ACE Glass</td>
			<td>12557-09&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene cenitrfuge tube and cap</td>
			<td style="width:131px;">BD Falcon</td>
			<td>352096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Polypropylene Vacuum Flask (1 L)</td>
			<td style="width:131px;">Nalgene</td>
			<td>DS4101-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Quattro Premier XE triple quadrupole mass spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equivalent triple-quadrupole or better system can be used instead, should provide high sensitivity and stability for targeted analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Reagent Water</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td>Any source determined to be PFAS free</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Sodium Acetate</td>
			<td style="width:131px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>W302406</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">TurboVap nitrogen evaporator&#160;</td>
			<td>Caliper Life Sciences</td>
			<td>103198</td>
			<td>Equivalent systems or rotary vacuum evaporator may be used instead</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">Weak anion exchange SPE cartridge (Oasis WAX Plus)</td>
			<td style="width:131px;">Waters Corporation</td>
			<td>186003519</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Standard Solutions</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:391px;">2,3,3,3-Tetrafluoro-2-(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropoxy)propanoic acid (HFPO-DA)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>HFPO-DA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Additional targeted compound standards of interest</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
			<td>to be determined based on preliminary analysis and standard availability</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Mass labeled HFPO-DA</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>M2HFPO-DA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Native PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>PFAC-MXA</td>
			<td>or PFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Stable Isotope Labeled PFCA/PFAS Mixture (2 ug/mL)</td>
			<td style="width:131px;">Wellington</td>
			<td>MPFAC-MXA</td>
			<td>or MPFAC-MXB; or individually prepared mixture containing compounds of interest as appropriate for Native PFASs</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Software</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Mass Profiler Professional</td>
			<td style="width:131px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Or open source software packages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:391px;">Profinder</td>
			<td style="width:131px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Or open source software packages</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identifying per- and polyfluorinated chemical species with a combined targeted and non-targeted-screening high-resolution mass spectrometry workflow

التاريخية والناشئة للواحد-والمواد polyfluoroalkyl (فاس) قد حصل على اهتمام كبير من الجمهور والحكومة الوكالات من المستوى المحلي إلى المستوى الاتحادي. التطور المستمر لكيمياء مقترحات العمل تحديا للرصد البيئي، حيث يتخلف التطوير المستمر لأساليب تستهدف بالضرورة اكتشاف مركبات كيميائية جديدة. ولذلك، هناك حاجة، يكون تطلعي المنهجيات التي يمكن الكشف عن المركبات الناشئة وغير متوقعة، ورصد هذه الأنواع على مر الزمن، وحل التفاصيل المتعلقة التركيب الكيميائي لتمكين المستقبل تعمل في مجال الصحة البشرية. تحقيقا لهذه الغاية، يقدم نهجاً الكشف عن قاعدة عريضة يمكن أن تكون جنبا إلى جنب مع تقريبا أي مخطط لإعداد نموذج تحليل غير المستهدفة الاستبانة الطيف الكتلي وتوفر إمكانيات هامة لتحديد المركب بعد الكشف عن. هنا، يمكننا وصف طريقة تركيز عينة الصلبة-مرحلة استخراج (SPE) على أساس ضبطها لسلسلة أقصر وأكثر كيمياء مقترحات العمل ماء، مثل كل الأحماض الاثير المفلورة والالكيل، ووصف تحليل العينات التي أعدت في هذا الشكل في وسائط المستهدفة وغير المستهدفة. توفير أساليب هادفة الكمي متفوقة عند معايير مرجعية متوفرة ولكن تقتصر جوهريا للمركبات المتوقعة عند إجراء التحليل. على النقيض من ذلك، يمكن تحديد وجود المركبات غير متوقعة نهجاً غير المستهدفة وتوفير بعض المعلومات عن بنيتها الكيميائية. يمكن استخدام المعلومات حول الخصائص الكيميائية للربط بين المركبات عبر مواقع عينة وتعقب وفرة والتواجد مع مرور الوقت.

Watch this Scientific Journal Video about Identifying Per- and Polyfluorinated Chemical Species with a Combined Targeted and Non-Targeted-Screening High-Resolution Mass Spectrometry Workflow at JoVE.c

Identifying Per- and Polyfluorinated Chemical Species with a Combined Targeted and Non-Targeted-Screening High-Resolution Mass Spectrometry Workflow

تحديد كل-والأنواع الكيميائية أميد السلفونات المتعددة مع سير عمل مجتمعة المستهدفة وغير المستهدفة من الفحص الكتلي عالية الدقة

نقدم هنا، بروتوكول متسلسلة الكمي المستهدفة وغير المستهدفة تحليل المركبات المشبعة بالفلور في المياه من الطيف الكتلي. يوفر مستويات كمية من مركبات كيميائية فلورية المعروفة هذه المنهجية وتحدد المواد الكيميائية غير معروف في عينات ذات صلة مع التقديرات شبه كمي لما وفرة.

Historical and emerging per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) have garnered significant interest from the public and government agencies from the ...

ويسمح هذا النهج بكمية من PFAS المعروفة واكتشاف مواد جديدة في نفس العينات، مقارنة مع النهج المستهدفة وحدها التي تفتقد المركبات الناشئة التي تثير القلق. ويستهدف هذا البروتوكول مجموعة متنوعة من مركبات PFAS التي تمثل أحدث المواد الكيميائية الناشئة. إذا تم تكييف خطوة التركيز للمركبات، يمكن تطبيق طرق القياس المستخدمة هنا على أي فئة من المواد الكيميائية.لجمع عينة من الحقل، وارتداء قفازات نيتريل وجمع 500 إلى 1، 000 ملليلتر من المياه من موقع الحقل في نظيفة، عالية الكثافة البولي ايثيلين، HDPE، أو زجاجة البولي بروبلين. إضافة خمسة ملليلتر من 35٪ من حمض النيتريك الحافظة إلى زجاجة عينة وإلى حقل فارغ، ونقل العينات مرة أخرى إلى المختبر. صب كل عينة في الفردية، قبل تنظيفها، لتر واحد، عالية الكثافة البولي بروبلين خرّجت اسطوانات، وسجل الحجم الدقيق للعينات.إضافة 10 ملليلتر من الميثانول إلى كل زجاجة عينة تفرغ قبل تغطية وتهتز بقوة لشطف امتصاص المواد لكل وبوليفلوروالكيل، أو PFAS، من التصميمات الداخلية للزجاجة. ثم، إعادة عينة المياه المقاسة إلى زجاجة مشطف مع شطف الميثانول. للحصول على منحنى قياسي للكمية، قم بتعبئة ثماني زجاجات عينة فارغة، ولتر واحد مع مياه خالية من PFAS، وتسمية الزجاجات بثمانية تركيزات متباعدة بالتساوي تغطي نطاق الكمية المطلوبة.ثم تضاف كمية من مزيج PFAS الأصلي إلى كل زجاجة لتسفر عن تركيزات PFAS المناسبة، وإضافة خليط PFAS القياسي الداخلي إلى كل عينة عند تركيز تقريبي نقطة الوسط لمنحنى المعايرة. ثم, تصفية العينات من خلال الألياف الزجاجية مرشحات تحت فراغ لطيف في الفردية, قبل تنظيفها, لتر واحد عالية الكثافة البولي بروبلين قارورة فراغ. إذا بقيت الجسيمات داخل الزجاجة، شطف المياه غير المؤينة إضافية، وتصفية غسل في القارورة.لاستخراج المرحلة الصلبة، والعودة المياه المصفاة إلى زجاجة عينة، وحالة تبادل anion ضعيفة، أو الشمع، خرطوشة مع 25 ملليلتر من الميثانول و 25 ملليلتر إضافية من المياه الأيونة. ضع أنابيب التعبئة داخل زجاجات العينة المصفاة، وتسمية استخراج الطور الصلب، أو SPE، خراطيش مع أسماء العينات المناسبة. ضخ 500 ملليلتر من كل عينة من خلال كل خرطوشة بمعدل تدفق ثابت من 10 ملليلتر في الدقيقة الواحدة، والتخلص من تدفق من خلال.قم بإزالة خراطيش نظام الشمع من مضخات المكبس، ثم قم بنقل خرطوشة SPE إلى فراغ متعدد، مجهز بخزانات زجاجية خارجية. قم بتدفق كل خرطوشة SPE مع أربعة ملليلترات من 25 ملليمولار، وhH أربعة حاوية الصوديوم العازلة تحت فراغ لطيف، تليها غسل الميثانول محايدة أربعة ملليلتر. في نهاية الغسيل، ضع أنبوب طرد مركزي بولي بروبلين 15 ملليلتر تحت كل خرطوشة SPE لجمع الـ eluent، وقلي العينات بأربعة ملليلترات من هيدروكسيد الأمونيوم 0.1٪في الميثانول.ثم، إزالة أنابيب elution، وخفض حجم eluate إلى 500 إلى 1، 000 ميكرولترات عن طريق التبخر تحت تيار النيتروجين الجاف في حمام مائي في 40 درجة مئوية. بالنسبة للكروماتوغرافيا السائلة المستهدفة مع قياس الطيف الكتلي، تمييع 100 ميكرولترات من مستخلص العينة مع 300 ميكرولترات من مخزن خلات الأمونيوم من ميليملير في قارورة عينة كروماتوغرافية سائلة عالية الضغط، وإعداد قائمة عمل تحليلية تتكون من المنحنى القياسي والعينات وتكرار إضافي للمنحنى القياسي لتقييم الانجراف الآلي عبر المدى. تحليل العينات باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة القياسية وطرق قياس الطيف الكتلي المنشأة للمركبات المستهدفة ذات الاهتمام.في نهاية التحليل، توليد منحنى قياسي من العينات القياسية باستخدام نسبة منطقة الذروة من التحليل إلى المعيار الداخلي مقابل تركيز التحليل، وتوليد صيغة انحدار التربيعية مع واحد على س الترجيح للتنبؤ التركيز. 1- اِستكمِل التحليلات المستهدفة في كل عينة باستخدام المنحنيات القياسية المعدة ونسبة المساحة لكل قياس. إذا تجاوز التركيز نطاق المعايرة، قم بتخفيف العينة الأصلية بالماء غير المؤين مع التركيز القياسي الداخلي المناسب، وإعادة الاستخراج لإدخال التركيز في النطاق المناسب.بالنسبة للكروماتوغرافيا السائلة غير المستهدفة مع قياس الطيف الكتلي، تمييع 100 ميكرولترات من مستخلص العينة مع 300 ميكرولترات من مخزن خلات الأمونيوم من ميليمترين إلى قارورة عينة كروماتوغرافية سائلة عالية الضغط. بعد وضع قائمة عمل كما هو موضح، استخدم برنامج الجهاز لجمع بيانات قياس الطيف اللوني الكتلي السائل مع مسح واسع في الوضع المعتمد على البيانات. لمعالجة البيانات غير المستهدفة، افتح حزمة برامج استخراج الميزات الجزيئية المناسبة، وحدد إضافة/إزالة ملفات العينة وإضافة ملفات، وحدد البيانات الأولية من التجربة غير المستهدفة.انقر فوق موافق، وحدد مجموعة التكرارية استخراج ميزة وطريقة فتح لتحميل أسلوب محدد مسبقاً أو لتحرير إعدادات البرنامج يدوياً. لكل ميزة المتبقية بعد التصفية، توليد الصيغ الكيميائية المتوقعة من الكتلة الدقيقة وطيف الكتلة المركبة، وفتح وكالة حماية البيئة CompTox الكيميائية لوحة أجهزة القياس أداة البحث الدفعي. للبحث في الصيغ الكيميائية المتوقعة أو الكتل المحايدة ضد، لإرجاع الهياكل الكيميائية المحتملة، حدد نوع المعرف، ولصق قائمة المعرفات في مربع المعرّف.حدد تنزيل البيانات الكيميائية وأي بيانات فيزيائية أو كيميائية أو سمية مطلوبة للتطابقات المحتملة من القائمة المنسدلة. ثم، تأكيد الهياكل باستخدام المعايير المتاحة و / أو المستهدفة عالية الدقة قياس الطيف الكتلي جنبا إلى جنب مطابقة الشظايا ضد أطياف من قواعد البيانات، في الأطياف النظرية silico، أو المعالجة اليدوية. يتم عرض الكروماتوغرافيا السائلة الكمية مع نتائج قياس الطيف الكتلي جنبا إلى جنب في شكل كروماتوجرامات أيونات للكرومات الكلية والكرومات الأيونية المستخرجة من التحولات الكيميائية المحددة للمواد الكيميائية المقاسة.ترتبط منطقة الذروة المتكاملة للانتقال الكيميائي بوفرة المركب ويمكن استخدامها لحساب التركيز الدقيق باستخدام منحنى المعايرة الذي يتم تطبيعه إلى معيار داخلي. تحليل غير مستهدف باستخدام مسح MS كامل ينتج كروماتوجرام الأيونات الكلي للعينات، والذي يسمح جيل مخصص من الكروماتوغرام الأيون المستخرج للأيونات الفردية. 49 - والمركبات التابعة لبروميدفلورا فلها عيوب في الكتلة بسبب غلبتها من ذرات الفلور، والمركبات المتعددة الفلورات لها عيوب جماعية إيجابية ولكنها أصغر بكثير من المواد العضوية المتماثلة.وخطوة تصفية الطريقة الثانية هي تحديد سلسلة متجانسة تحتوي على وحدات متكررة مشتركة بين أنواع PFAS باستخدام مجموعة برامجيات مناسبة. من بيانات MS عالية الدقة، يمكن مطابقة صيغة كيميائية أو أكثر مُتَنَطَية مع البصمة النظيرية للطيف الكتلي، كما يمكن تسجيلها. ويمكن زيادة تأكيد الصيغ الكيميائية، ويمكن الحصول على بعض المعلومات الهيكلية من بيانات قياس الطيف الكتلي جنبا إلى جنب.ويمكن استخدام تجارب أخرى لقياس الطيف الكتلي لتأكيد هوية المركبات الجديدة، ويمكن لمقارنات العينات أن تعطي معلومات عن انتشار المواد الكيميائية وكميتها النسبية. ومن المهم جداً أن يكون هناك فراغات مناسبة وعينات لمراقبة الجودة للمصفوفة للتحقق من القياسات الكمية وغير المستهدفة. وقد أصبحت الاستراتيجيات المبينة هي النهج الجديد للفحص البيئي لملفات سلفونات مشبعة بالفلور أوكتين بالسماح باكتشاف المجهولات والتنبؤ بهوياتها.

Research

JoVE Journal

Environment

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية توصيف ستة Biochars إنتاج لمعالجة المواقع الملوثة

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

استخدام عالية الدقة الأشعة تحت الحمراء الحراري (HRIT) لدراسة الجليد في النواة والجليد نشر في النباتات

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

An Aquatic Microbial Metaproteomics Workflow: From Cells to Tryptic Peptides Suitable for Tandem Mass Spectrometry-based Analysis

والمائية الميكروبية Metaproteomics سير العمل: من الخلايا إلى زيتية الببتيدات مناسبة لتحليل يستند الطيف، جنبا إلى جنب الشامل

Meta-omic technologies such as metagenomics, metatranscriptomics and metaproteomics can aid in the understanding of microbial community structure and ...

Spotting Cheetahs: Identifying Individuals by Their Footprints

اكتشاف الفهود: الأفراد تحديد من آثارهم

The cheetah (Acinonyx jubatus) is Africa's most endangered large felid and listed as Vulnerable with a declining population trend by the IUCN1. It ranges ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

الآلي، وعالية الدقة موبايل نظام جمع لتحليل النيتروجين النظائر من NO<sub&gt; س</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

قياس ريولوجيا النفط الخام في التوازن مع كو<sub&gt; 2</sub&gt; في ظروف الخزان

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

أوزة إيمبروفيسوس بالانوس "نموذج البحرية"-استزراع و "التعبير الجيني"

Barnacles are marine crustaceans with a sessile adult and free-swimming, planktonic larvae. The barnacle Balanus (Amphibalanus) improvisus is particularly ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

واحد الإنتاجية التكميلية التقنيات التحليلية عالية الدقة لوصف خليط معقد من المواد العضوية الطبيعية

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Removal of Arsenic Using a Cationic Polymer Gel Impregnated with Iron Hydroxide

إزالة الزرنيخ باستخدام جل البوليمر الموجبة مشربة مع هيدروكسيد الحديد

In this work, we prepared an adsorbent composed of a cationic polymer gel containing iron hydroxide in its structure designed to adsorb arsenic from ...

Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments

Sampling for Estimating Frankliniella Species Flower Thrips and Orius Species Predators in Field Experiments

أخذ العينات لتقدير أنواع فرانكلينيلا زهرة ثريبس والحيوانات المفترسة الأنواع أوريوس في التجارب الميدانية

The western flower thrips, Frankliniella occidentalis (Pergande), is a polyphagous pest that has been spread worldwide. The extensive use of insecticides ...