Análisis de las PFAS extraíbles en productos de filtración utilizando la metodología EPA 1633 modificada
- Contaminantes en los análisis de PFAS
- Análisis de los filtros de jeringa Millex® de PES y nailon con muestras de metanol utilizando la metodología EPA 1633 modificada
- Análisis de las membranas de filtración de polipropileno Millipore® con muestras de metanol utilizando la metodología EPA 1633 modificada
- Filtros para la metodología EPA 1633 modificada
- Productos de filtración recomendados
- Referencias bibliográficas
Contaminantes en los análisis de PFAS
La EPA 1633 analiza 40 compuestos PFAS en matrices con mayores grados de partículas: aguas residuales, aguas de superficie, aguas subterráneas, suelos, biosólidos, sedimento, lixiviado de vertederos y tejido de pescado. Las partículas en disolución deben eliminarse antes de la LC-MS/MS, ya que pueden ser perjudiciales para el análisis de la muestra, la longevidad de la columnay la función general del equipo. La EPA 1633 exige específicamente la filtración utilizando un formato de filtro de jeringa después del proceso de extracción y limpieza para muestras acuosas, sólidas y de tejido.
El método 1633 de la EPA se utilizó como método guía para demostrar que los filtros de jeringa de polietersulfona (PES) y de nailon Millex® y las membranas de filtración de polipropileno hidrófilo Millipore® no transmiten niveles detectables de contaminación por PFAS y permiten una recuperación aceptable de los analitos.
Análisis de los filtros de jeringa de nailon y de PES Millex® con muestras de metanol utilizando la metodología EPA 1633 modificada
Materiales y método
Para investigar los PFAS extraíbles en el disolvente metanol, se analizó la contaminación por PFAS de los filtros de jeringa Millex® de acuerdo con una versión modificada del método EPA 1633 en colaboración con SGS North America (ubicado en Orlando, FL).
La EPA 1633 requiere la detección de un gran número de compuestos PFAS en matrices con alto contenido de partículas, ya sean acuosas, sólidas o tisulares, y por lo tanto exige filtración. Sin embargo, el método requiere diferentes métodos de procesamiento y extracción de las muestras, dependiendo del porcentaje de sólidos de las muestras. Pese a esto, cada matriz de muestra requiere una etapa de filtración después de añadir los patrones internos no extraídos (NIS) o de la limpieza de carbono con una membrana de nailon de 0,20 µm, que se realiza en el disolvente metanol.
En la secuencia de trabajo siguiente se describe una visión general del método, con las condiciones de LC-MS/MS indicadas en la Tabla 1. En resumen, una muestra de metanol de 5 ml se enriqueció con 1,25 - 10 ppb de patrones internos extraídos (EIS) marcados con C-13 y patrones internos no extraídos (NIS), dependiendo del compuesto, según la EPA 1633. Para determinar si los medios de filtración de la muestra contribuyen a la contaminación por PFAS, se hizo atravesar toda la muestra por el filtro. El filtrado se recogió y se analizó mediante LC-MS/MS utilizando una columna C18. El análisis se realizó utilizando patrones internos. Los filtros probados fueron: dos lotes de filtros de jeringa Millex® -GP (filtro no estéril, de 33 mm con membrana de PES de 0,22 µm, nº de referencia SLGP033N), dos lotes de filtros de jeringa de nailon Millex® (filtro no estéril, de 33 mm con membrana de nailon de 0,20 µm, nº de referencia SLGN033N) y dos lotes de filtros de jeringa Millex® nailon-HPF (filtro no estéril, de 25 mm con membrana de nailon de 0,20 µm y prefiltro de fibra de vidrio, nº de referencia SLGNM25).
Secuencia de trabajo del método utilizado de acuerdo con el método de la EPA 1633 modificado
Preparación de las muestras
Filtro
LC/MS/MS
Resultados
No hubo PFAS detectables contaminantes en ninguno de los filtros de jeringa Millex® para el método EPA 1633 modificado por encima del límite de notificación (RL) para los 40 compuestos en cualquiera de las reproducciones y lotes analizados en metanol. Sin embargo, en la categoría de ácidos perfluoroalquilcarboxílicos (PFCA), se observaron resultados positivos en el primer dispositivo replicado del lote 1 de los filtros de jeringa de nailon-HPF Millex® que estaban por debajo del RL pero por encima del límite mínimo de detección (MDL) del equipo (Tabla 2). Debido a esto, se analizó otro dispositivo y no se detectaron PFCA por encima de RL ni del MDL en ese dispositivo. En ninguno de los demás dispositivos o lotes probados para este material se observaron resultados positivos para ningún PFCA ni otros compuestos. Con respecto a la selección de materiales de la membrana, los investigadores deben comprobar siempre si las concentraciones de extraíbles químicos que pueden aparecer después de la exposición a disolventes orgánicos son las adecuadas.
Estos resultados sugieren que los filtros de jeringa de PES y nailon Millex® son fiables y apropiados para utilizar en la filtración con la metodología EPA 1633 para el análisis de compuestos PFAS. Cuando las muestras requieren prefiltración, deben considerarse las unidades de filtración Millex® de nailon-HPF , y los investigadores siempre deben conocer los límites de notificación requeridos para el método.
En este estudio no se analizaron extraíbles químicos (aparte de los compuestos PFAS enumerados en la Tabla 2). Para obtener la mejor calidad posible de los datos, los investigadores deben estudiar siempre las concentraciones de extraíbles químicos que pueden aparecer después de que ciertos materiales de membrana se exponen a disolventes orgánicos, para asegurarse de que sus concentraciones son aceptables.
Recuperación
Para las pruebas del método 1633 de la EPA en disolvente metanol, el porcentaje de recuperaciones de los filtrados procedentes de las unidades de jeringa de nailon fueron muy similares a los procedentesde PES (Figura 1). Esto respalda lo que se ha publicado en la bibliografía de que el metanol contribuye a disociar las moléculas de PFAS de los medios de filtración.
Figura 1.Porcentaje promedio de recuperación (media ± desviación estándar (STDEV), n=6 repeticiones en 2 lotes) de los patrones marcados con C-13 PFBS, PFBA, PFOA, PFOS y PFNA después de la filtración con filtros de jeringa Millex® de nailon (morado, media±STDEV, n=9 repeticiones en 3 lotes), filtros de jeringa Millex® de nailon-HPF (azul con patrón comprobado) y filtros de jeringa Millex® de PES (verde con marcas de corte horizontales). La línea vertical continua negra a la izquierda de cada compuesto indica el intervalo de control de calidad aceptable para la recuperación de los patrones internos.
Análisis de las membranas de filtración de polipropileno Millipore® con muestras de metanol utilizando la metodología EPA 1633 modificada
Los filtros de jeringa son el formato más recomendado y preferido para filtrar muestras destinadas al análisis mediante LC-MS/MS de PFAS debido a la facilidad de uso y la gama de volúmenes pequeños que se pueden procesar (10-100 ml). Sin embargo, hay casos en los que los filtros de jeringa pueden no ser la mejor opción para la filtración; por ejemplo, cuando no existen filtros de jeringa comercializados adecuados para una aplicación específica. En estos casos, debe considerarse una alternativa. Un dispositivo similar a un filtro de jeringa, como un soporte Swinnex®, es una alternativa viable. Este dispositivo accionado por presión sostiene cualquier disco de membrana de filtración cortada en un tamaño específico (13 mm o 25 mm de diámetro) y funciona de la misma manera que un filtro de jeringa tradicional, convirtiendo así cualquier material de membrana en un formato de filtro de jeringa.
El polipropileno es un material duradero compatible con una amplia gama de disolventes y temperaturas, y demuestra bajos extraíbles, por lo que se convierte en específicamente apropiado para la preparación de muestras relacionadas con PFAS y fase móvil. Un problema con el polipropileno es que es hidrófobo de manera natural, lo que hace que sea difícil filtrar muestras acuosas. La mayor parte de los discos de filtración de polipropileno disponibles en el mercado son hidrófobos, como las membranas de filtración de polipropileno Millipore® (Nº de referencia PPTG04700 y Nº de referencia PPTH04700). Aunque es apropiado para disolventes como el metanol, puede resultar complejo filtrar muestras acuosas. En algunos casos, el polipropileno puede encontrarse en un formato hidrófilo (membranas de filtración de polipropileno hidrófilo Millipore®, Nº de referencia PPHG04700 y Nº de referencia PPHH04700). Estos filtros son adecuados para manejar muestras acuosas. Por consiguiente, al darnos cuenta del potencial de uso delmaterial de polipropileno en el contexto de una variedad de secuencias de trabajo de las PFAS, como la filtración de la fase móvil, determinamos el nivel de PFAS extraíbles que liberan estos discos filtrantes.
Materiales y método
Montaje de portafiltros Swinnex®
Se analizó el contenido de PFAS extraíbles de las membranas de filtración de polipropileno (PP) Millipore® hidrófilas de 0,2 µm de tamaño de poro. Los dispositivos Swinnex® (25 mm de diámetro) se utilizaron para convertir los discos de membrana de filtración en un filtro de jeringa con un cierre Luer, de acuerdo con la Figura 2. Una vez montado, el dispositivo Swinnex® puede conectarse mediante un cierre Luer al tambor de la jeringa-con el material que vaya a filtrarse. A continuación se realizó la filtración como con otros filtros de jeringa. Para cada réplica de disco, se utilizó un dispositivo Swinnex® nuevo y limpio.
Figura 2.Montaje del dispositivo Swinnex® con un disco de membrana de filtración de polipropileno.
1633 modificado
Se probaron tres lotes de discos de membrana de filtración de polipropileno hidrófilos de 0,2 µm utilizando n=3 filtros por lote. La metodología EPA 1633 describe estrategias ligeramente diferentes de extracción y limpieza para cada matriz con elevado contenido de partículas probada. Por tanto, este estudio se centró solo en el paso de filtración requerido para todas las matrices después de añadir los patrones internos no extraídos (NIS) o de realizar la limpieza de carbono en un disolvente de metanol. Esto se hizo para concentrarse específicamente en si los discos de membrana de filtración probados contenían alguna contaminación por los 40 compuestos PFAS descritos en el método. Este método modificado se representa en la secuencia de trabajo anterior.
Una vez bien colocado cada disco filtrante en un dispositivo Swinnex®, se hicieron pasar por cada filtro 5 ml de muestras de metanol enriquecidas con patrones internos extraídos (EIS) y no extraídos (NIS) marcados con C-13 según el método. Se recogió el filtrado para LC-MS/MS utilizando una columna C18 en las condiciones descritas en la Tabla 1 y se analizó por los patrones internos. Dado que la filtración se realizó en metanol, no fue necesario humedecer previamente ninguno de los discos de membrana de filtración.
Resultados
Como se observó para los filtros de jeringa Millex®, no hubo PFAS contaminantes detectables en ninguno de los discos de membrana de filtración de polipropileno hidrófilos ensayados según el método EPA 1633 modificado por encima del RL, que va de 0,2 a 5 ppb, o del MDL, que va de 0,05 a 1 ppb (Tabla 3). Esto indica que estas membranas no tienen PFAS extraíbles en estos límites y podrían utilizarse para aplicaciones PFAS donde se necesita filtración para la preparación de las muestras. No se observaron problemas con la recuperación de cualquiera de los patrones internos para EPA 1633 en metanol, lo cual no es sorprendente. Nuestros estudios y otros estudios anteriores1 con membranas de nailon indicaron que la exposición al disolvente metanol reducía la adsorción inespecífica de compuestos PFAS y patrones internos.
Recuperación
Hay matices en la unión y retención de compuestos PFAS que conducen a diferentes recuperaciones en el filtrado, como se observa con los materiales de membrana de polipropileno, nailon y polietersulfona (Figura 3). La recuperación en muestras de metanol filtradas a través de polipropileno hidrófilo de 0,2 µm es similar a la obtenida utilizando nailon de 0,20 µm y polietersulfona de 0,22 µm. En conjunto, esto indica que los discos de membrana de filtración de polipropileno pueden combinarse con dispositivos Swinnex® para ofrecer un método de filtración de muestras alternativo a los formatos de filtro de jeringa. Para los métodos de análisis de PFAS en los que la fase móvil debe filtrarse, pueden utilizarse las membranas de filtración de polipropileno con el portafiltros adecuado. La recuperación de ciertos compuestos PFAS debe considerarse cuidadosamente como parte de esta secuencia de trabajo.
Figura 3.Porcentaje promedio de recuperación de patrones marcados con C-13 seleccionados en metanol de acuerdo con la EPA 1633 para filtros de jeringa de nailon de 0,20 µm (morado), filtros de jeringa de PES de 0,22 µm (azul con patrón comprobado) y discos de membrana de filtración de polipropileno hidrófilo de 0,2 µm (verde con marcas de corte horizontal). Todos los valores se presentan como media ± desviación estándar en tres lotes, para un total de nueve discos.
Agua frente a muestras de metanol
Utilizando filtros de jeringa, se observó una tendencia de mayor recuperación para los dispositivos de nailon al filtrar metanol versus agua, lo que también se ha observado en estudios publicados.1 Sin embargo, no todos los materiales de membrana pueden responder de la misma manera al filtrado en agua frente a metanol. Por ejemplo, el polipropileno hidrófilo demostró una recuperación similar dentro del intervalo de control de calidad aceptable de todos los patrones internos tanto para el metanol como para el agua, y en algunos casos (por ejemplo, compuestos de PFCA y PFSA de cadena más corta) incluso mayor recuperación en agua que en metanol, que no se observó con materiales de PES o nailon (Figura 4).
Figura 4.Porcentaje promedio de recuperación de todos los patrones marcados con C-13 para discos de membrana de filtración de polipropileno hidrófilo en agua frente a metanol. Para el agua, los valores son media ± desviación estándar, n=3 repeticiones de un lote probado. Para el metanol, los valores son media ± desviación estándar, n= 3 repeticiones en tres lotes, para un total de nueve discos.
Filtros para el método EPA 1633 modificado
Mediante el uso del método de la EPA 1633 modificado, este estudio demostró que los filtros de jeringa de nailon y PES, así como las membranas de polipropileno hidrófilas colocadas en un dispositivo Swinnex®, son fiables y apropiados para utilizar en el análisis de compuestos PFAS.
- No se detectaron compuestos PFAS en ninguno de estos dispositivos de filtración.
- El porcentaje de recuperaciones de los filtrados de todos estos dispositivos era similar.
Productos de filtración recomendados
Referencias bibliográficas
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