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Perfluorierte Tenside Perfluorierte Tenside im Blutplasma bestimmen

| Autor / Redakteur: Tiffany Payne*, Gunnar Weibchen** und Georg Kneer** / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Gerade bei der Analyse gesundheitsschädlicher Substanzen hängt viel von der Empfindlichkeit und Robustheit des Verfahrens ab. Eine neue LC/MS/MS-Methode zur Analyse von perfluorierten Tensiden bringt auch noch die erforderliche Schnelligkeit für den Einsatz als Routinemethode in der Blutanalytik mit.

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1 Substanzen wie Perfluoroctansäure und Perfluoroctansulfonat werden u.a. in der Textilindustrie als Imprägnierschutz eingesetzt.
1 Substanzen wie Perfluoroctansäure und Perfluoroctansulfonat werden u.a. in der Textilindustrie als Imprägnierschutz eingesetzt.
( Archiv: Vogel Business Media )

Perfluorierte Tenside (PFT) werden aufgrund ihrer thermischen und chemischen Stabilität sowie ihrer wasser- und chemikalienabweisenden Eigenschaften in zahlreichen Industrie- und Konsumprodukten eingesetzt. Unter anderem kommen sie als Polymeradditive, Pestizidzusätze, Flammschutzmittel und zur Oberflächenbehandlung in der Textil-, Papier- und Lederindustrie sowie bei Feuerlöschmitteln, Kosmetika und Farben zum Einsatz [1]. Das Auftreten und die Akkumulation der PFTs in der Umwelt sowie speziell in menschlichem Serum und in Gewebeproben von Wildtieren erfordert eine sichere quantitative Bestimmung dieser Stoffe in den unterschiedlichen analytischen Zusammenhängen [2].

Die zwei häufigsten PFT-Klassen sind die perfluorierten Alkylsulfonate (PFAS) und die perfluorierten Carbonsäuren (PFCA). Im Folgenden wird die Methodik zur Bestimmung dieser beiden PFT-Klassen beschrieben. Die Strukturformeln von der Perfluoroctansäure und dem Perfluoroctansulfonat als typische Vertreter dieser beiden Substanzklassen sind exemplarisch in Abbildung 1 dargestellt.

Am häufigsten treten die Perfluoroctansäure und das Perfluoroctansulfonat mit acht Kohlenstoffatomen auf, wobei die technisch relevanten Kettenlängen von 4 bis 14 Atomen (Perfluorbutansäure (PFBA) bis Perfluortetradecansäure (PFTA)) mit dieser Methode erfasst werden. Die 16 Analyten und zwei zusätzliche interne Standards sind mit ihren spezifischen Übergängen in Tabelle 1 aufgeführt. Eine schnelle chromatographische Trennung und empfindliche Quantifizierung der Analyten erfolgt in weniger als acht Minuten. Die instrumentelle Ausstattung bestand aus einem Varian 320-MS LC/MS/MS mit ESI-Quelle und einem Varian 212-LC binären HPLC-Pumpensystem ausgerüstet mit einem Varian Autosampler Prostar 430.

Probenvorbereitung

CD-1 Plasma wurde aufgetaut, mithilfe eines Vortexers durchmischt und zentrifugiert. Kaltes Acetonitril wurde der Probe zugesetzt, die Mischung erneut mit einem Vortexer durchmischt und zentrifugiert. Der Überstand wurde vor dem Verdünnen, dem Dotieren mit Analyten und der Injektion durch einen Polypropylen-Spritzenfilter (0,45 µm) filtriert.

Um den Background aus dem analytischen Messsystem zu minimieren, wurden die HPLC-Schlauchverbindungen durch PEEK-Kapillaren ersetzt. Die Autosamplerfläschchen bestanden aus Polypropylen, und die normale Autosampler-Nadel wurde durch eine PEEK-Autosampler-Nadel ausgetauscht.

Ergebnisse und Diskussion

Die beschriebene LC/MS/MS-Methode detektiert und quantifiziert 16 PFTs von 500 ppt bis 100 ppb. Abbildung 2 zeigt das Chromatogramm eines Kalibrierstandards mit 10 ppb. Die Peaks aller Analyten weisen gute Peakformen auf und eluieren unter diesen Bedingungen in weniger als acht Minuten von der Säule. Alle Kalibrierkurven der Analyten zeigten einen linearen Verlauf. Abbildung 3 zeigt die Kalibrierkurve von PFTA im Bereich von 500 ppt bis 100 ppb mit einer gemittelten Standardabweichung (RSD) von 6,17 Prozent und einem r2-Wert von 0,998. Die RSD aller Analyten betrug 7,529 Prozent, und es wurde ein durchschnittlicher r2-Wert von 0,9868 ermittelt. Zur Untersuchung der Empfindlichkeit dieser Methodik in Matrixproben wurde Blutplasma mit 0,5 ppb aller PFT-Analyten aufgestockt. Das undotierte Plasma zeigte jedoch eine Kontamination mit einigen PFT-Analyten, die nicht in blank-Injektionen von Proben auftrat, welche der gleichen Probenvorbereitung unterlagen. Daher konnte auf eine vorherige Verunreinigung des bezogenen Plasmaprobenmaterials geschlossen werden. Diese lag entweder in dem ursprünglichen Plasma vor oder wurde bei der Bearbeitung vor dem Versand eingeschleppt. Es lagen vier PFT-Analyten nicht im undotierten Plasma vor: PFBS, PFHxA, PFHpA, und PFHxS. Diese vier Analyten wurden mit einer Konzentration von 0,5 ppb zu der Plasmaprobe dotiert. Die resultierenden Chromatogramme der dotierten Plasmaproben und korrespondierenden Injektionen undotierter Plasmaproben werden in Abbildung 4 verglichen. Die Verhältnisse von Signal zu Rauschen (S/N nach Peak-to-Peak, PP) wurden für jeden der vier Analyten bestimmt (S/N betrug 201 für PFBS, 145 für PFHxA, 250 für PFHpA und 608 für PFHxS). Verdünnungsreihen in dotiertem Plasma wurden weiterhin bis 25 ppt angesetzt und gemessen. Abbildung 5 zeigt die Chromatogramme der undotierten und mit 25 ppt PFHpA dotierten Plasmaproben.

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Zusammenfassung

Die LC/MS/MS-Methode identifiziert und quantifiziert die sechzehn aufgeführten perfluorierten Tenside sicher im Bereich von 500 ppt bis 100 ppb mit guter Linearität. Die Analyten eluieren chromatographisch getrennt in weniger als acht Minuten und ermöglichen so eine schnelle Chromatographie. Dotierte Plasmaproben zeigen die hohe Empfindlichkeit des Varian 320-MS auch in komplexer Matrix mit der Nachweismöglichkeit bis zu Konzentrationen von 25 ppt.?

Literatur

[1] Harada, K.; Saito, N.; Inoue, K.; Yoshinaga, T.; Watanabe, T.; Sasaki, S.; Kamiyama, S.; Koizumi, A.; “The Influence of Time, Sex and Geographic Factors on Levels of Perfluorooctane Sulfonate and Perfluorooctanoate in Human Serum over the Last 25 Years” J. Occup. Health 2004; 46: 141-147.

[2] Schultz, M.M.; Barofsky, D.F.; Field, J.A.; “Quantitative Determination of Fluorotelomer Sulfonates in Groundwater by LC MS/MS.” Environ. Sci. Technol. 2004; 38: 1828-1835.

*T. Payne, Varian, Inc. Scientific Instruments, Walnut Creek/USA**G. Weibchen, Dr. G. Kneer, Varian Deutschland GmbH, 64289 Darmstadt

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