LC-MS/MS-Spurenanalyse von Hormonen in Leitungswasser
Anastasia Domanov1, Matias Kopperi2, Jevgeni Parshintsev2, Patrik Appelblad3, Stephane Mabic1
1Lab Water Solutions, Merck, Guyancourt, France, 2University of Helsinki, Department of Chemistry, Laboratory of Analytical Chemistry, Finland, 3Advanced Analytical, Merck, Solna, Sweden
Es wurden drei Hormone mittels LC-MS/MS im Leitungswasser verschiedener Labore nachgewiesen. Nach der Aufreinigung mit Milli-Q®-Wasseraufbereitungssystemen wurden die Hormone im Reinstwasser nicht mehr nachgewiesen. Es konnte daher für LC-MS/MS-Analysen von Hormonen verwendet werden.
Die Rolle von Reinstwasser bei LC-MS/MS-Analysen
HPLC gekoppelt mit Massenspektrometrie (MS) wird für die Spurenanalyse organischer Verbindungen eingesetzt, um Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsrisiken zu berücksichtigen. Diese Methoden haben sehr niedrige Nachweisgrenzen, sodass es entscheidend darauf ankommt, Verunreinigungen im Versuchsprozess zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Die Komponenten des HPLC-Geräts, das Massenspektrometer1, die Handhabung der Proben2 sowie die für die Analysen verwendeten Reagenzien und Lösungsmittel können zu Kontaminationsproblemen beitragen.
Wasser spielt in der HPLC eine wichtige Rolle, da es im Arbeitsablauf umfangreich zum Einsatz kommt. Es ist wichtig, dass die nachgewiesenen Analyten aus den Proben stammen und nicht aus dem in den verschiedenen Versuchsschritten verwendeten Wasser (z. B. bei der Herstellung von Proben, Standards, Blindproben und Eluenten oder beim Spülen der HPLC- und MS-Systeme).
Spurenanalyse von Hormonen
Hormone sind Beispiele für besonders besorgniserregende Schadstoffe (SVHC), die bereits in Umwelt- und Trinkwasser auf der ganzen Welt in Spuren nachgewiesen wurden.2,3 Selbst in sehr geringen Konzentrationen können SVHC potenziell ökotoxikologische Auswirkungen haben.3
Es wurden drei Leitungswasserproben aus Frankreich, Spanien und China analysiert. Estradiol und Androsteron wurden im Leitungswasser von Laboren in Frankreich und Spanien nachgewiesen, während Corticosteron in der Wasserprobe des chinesischen Labors nachgewiesen wurde. In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der LC-MS/MS-Analyse zusammengefasst, in Abbildung 1 wird das MRM-Chromatogramm (Multiple Reaction Monitoring) von Estradiol aufgezeigt.
Das in jedem Labor hergestellte Reinstwasser wurde mit der gleichen Methode wie das Leitungswasser auf diese drei Hormone untersucht. In allen drei Laboren wurden im Reinstwasser keine Hormone nachgewiesen (Tabelle 1).
Abbildung 1.MRM-Chromatogramm (ESI+) von Estradiol in Leitungswasser und in Reinstwasser nach Aufreinigung mit Milli-Q®-Systemen. Bei den angegebenen Daten handelt es sich um einmalige, standortbezogene Daten, die nicht repräsentativ für das Wasser in den verschiedenen Ländern sind, in denen die Proben genommen wurden.
Das Ausmaß der organischen Verunreinigung ist bei LC-MS/MS-Spurenanalysen wichtig. Der Gehalt des organischen Gesamtkohlenstoffs (TOC) gibt einen allgemeinen Hinweis auf die organische Verunreinigung. Für die LC-MS/MS wird ein TOC-Gehalt von weniger als 5 ppb empfohlen. Dieser wird durch Milli-Q®-Reinstwassersysteme erreicht.
Versuchsbedingungen für die Hormonanalyse in Wasser
Wasseraufbereitungssysteme für das Labor
In den chinesischen und spanischen Laboren wurde ein Milli-Q®-Wasservorbehandlungssystem mit intelligenter Umkehrosmose, Elix®-Elektroentionisierung und einer bakteriziden UV-Lampe verwendet, das dem Milli-Q® IX System entsprach. Nach dem Vorbehandlungsschritt wurde ein Milli-Q®-Aufbereitungssystem, das dem Milli-Q® IQ 7000 System entsprach, zur Herstellung von Reinstwasser verwendet.
Im französischen Labor wurde ein integriertes Milli-Q®-Rein- und Reinstwassersystem, das dem Milli-Q® IQ 7003 System entsprach, zur Herstellung von Reinstwasser verwendet.
Instrumente
Die LC-MS-Analysen wurden mit einem Agilent® 1290 Infinity HPLC-System durchgeführt, das mit einem Agilent® 6420 Triple Quadrupole System (ESI+, MRM) gekoppelt war. Zur Trennung der Hormone unter Gradientenelutionsbedingungen wurde eine Hibar® HR 50-2.1-Säule (2 µm) mit Endcapping der Reihe Purospher® STAR RP-18 verwendet.
Proben und Standards
Die Quantifizierung erfolgte nach der Standardadditionsmethode (Standards: Androstendion, Androsteron, Corticosteron, Cortison, Estradiol, Estron, Progesteron, OH-Progesteron, Testosteron). Es wurden 1-Liter-Proben Leitungswasser und Reinstwasser aus Milli-Q®-Wasseraufbereitungssystemen gesammelt und vor der LC-MS/MS-Analyse durch Festphasenextraktion (SPE) angereichert. Die Proben wurden in dreifacher Ausfertigung analysiert und die Quantifizierung erfolgte nach der Standardadditionsmethode.
Vorteile von Reinstwasser zum Testen auf Hormone in Umweltproben
LC-MS/MS-Analysen sind auf qualitativ hochwertige Lösungsmittel angewiesen, die frei von Verunreinigungen sind, welche zu Interferenzen führen könnten. Selbst wenn die gesuchten Moleküle im Leitungswasser des Labors vorhanden sind, können Milli-Q®-Systeme Reinstwasser liefern, das frei von organischen Verunreinigungen ist und sich somit für die empfindlichsten LC-MS/MS-Analysen eignet.
Literatur
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