Ślesion 2016 - Narzędzia analityczne w ocenie obecności, skutków i

Narzędzia analityczne a ęd a a a yc e
w ocenie obecności, skutków i rozprzestrzeniania rozprzestrzeniania
niektórych farmaceutyków w ś d ik
środowisku Piotr Stepnowski
Wydział Chemii Uniwersytetu Gdańskiego promotor: prof. dr hab. Piotr Stepnowski
www.chemia.ug.edu.pl
Global pharmaceutical sales
(in billions of US dollars) www.chemia.ug.edu.pl
Drogi rozprzestrzeniania się farmaceutyków w środowisku
www.chemia.ug.edu.pl
3
Zużycie antybiotyków w Niemczech (2012) International Journal of Medical Microbiology 303 (2013) 388– 395
www.chemia.ug.edu.pl
Wybrane grupy farmaceutyków i odpowiadające im wskaźniki ryzyka środowiskowego
im wskaźniki ryzyka środowiskowego
Lek
Przykłady
Wskaźnik ryzyka
Leki przeciwbólowe
Niesteroidiwe leki przeciwzapalne (NLPZ np, Ibuprofen); inne leki przeciwbólowe (np, Acetaminofen))
Bardzo często stosowane; Wykrywane w środowisku
Penicylina, Sulfametoksazol
Duże ilości;
Wykrywane w środowisku;
Toksyczność i zjawisko antybiotykooporności
b
k
ś
Beta‐blokery;
Leki przeciwpadaczkowe
Propranolol, Metoprolol
Karbamazepina, Fenobarbital
Duże ilości;
Wykrywane w środowisku;
Długoterminowe stosowanie;
Trwałe
Leki hipolipemizujące
Leki hipolipemizujące
Statyny
(np, Atorvastin, Klofibrat)
Długoterminowe stosowanie;
Często wykrywane
Leki przecwdepresyjne;
Hormony
Fluoksetyna, Risperidon
Tabletki antykoncepcyjne, 17α‐
etynyloestradiol
Toksyczne;
Silne właściwości endokrynne;
Często wykrywane
Często wykrywane
Leki przeciwhistaminowe
Loratadyna, Cetyryzyna
Leki bez recepty;
Często stosowane
Antybiotyki, w tym Sulfonamidy
Khetan i Collins, J Chem Rev (2007) 107, 2319
www.chemia.ug.edu.pl
Pozostałości farmaceutyków w środowisku
środowisko
• Substancje aktywne
biologicznie
zaprojektowane
j k
d
do wywołania
specyficznego efektu w małych dawkach
• Szeroko stosowane
• Wprowadzane w w
sposób ciągły
(pseudo‐trwałe
zanieczyszczenia
y
organiczne)
• Szkodliwy wpływ na
organizmy
i
ż
żywe
oraz
zdrowie człowieka
organizmy
farmaceutyki
new emerging pollutants
www.chemia.ug.edu.pl
Wpływ farmaceutyków na środowisko
ORGANIZMY DOCELOWE
ORGANIZMY NIECELOWE
Np. antybiotyki na bakterie
Np. glony, bezkręgowce, ryby, rośliny
DZIAŁANIA POŻĄDANE i/lub
DZIAŁANIA
POŻĄDANE i/lub
SKUTKI UBOCZNE
DZIAŁANIA NIEPRZEWIDYWALNE
DZIAŁANIA NIEPRZEWIDYWALNE
http://www
w.bluegranola.ccom
Ob
Obserwowane
w organizmach
i
h celowych
l
h
Np. Jeżeli molekularny układ docelowy
znajduje się w organiźmie
niecelowym ale ma tam inną funkcję niż
niecelowym, ale ma tam inną
w organiamch celowych
http //envirohealthmatters org
http://envirohealthmatters.org
Wpływ etynyloestradiolu (EE2) na
płodność ryb (<1 ng/L)
Zanik (97%) populacji sępa bęgalskiego
pod wpływem Diklofenaku
www.chemia.ug.edu.pl
C
Concept
t
How
much ?
How longg ?
www.chemia.ug.edu.pl
How strongg ? Ocena ryzyka środowiskowego farmaceutyków
yy
g
y
Analityka środowiskowa
Los środowiskowy
Ocena ryzyka ekotoksykologicznego
Wymagania:
Wymagania:
Wymagania:
 wysoka czułość
wysoka czułość
 selektywność
 zapewnienie jakości i wiarygodności wyników badań
 ocena dróg ocena dróg
rozprzestrzenia
 ocena stabilności
 ocena biodostępności
 ocena toksyczności ostrej ocena toksyczności ostrej
i chronicznej substancji natywnych, ich mieszanin oraz produktów rozpadu
Problemy:
Problemy:
Problemy:
niski poziom stężeń (ppb, ppt)
 niski poziom stężeń (ppb, ppt)
 złożony skład matrycy
 brak materiałów odniesienia
 brak jednolitych kryteriów id
identyfikacyjnych
fik j h
ograniczona liczba
 ograniczona liczba informacji
ograniczona liczba
 ograniczona liczba informacji
www.chemia.ug.edu.pl
Narzędzia analityczne (Katedra Analizy Środowiska)
1.
Techniki łączone (GC‐MS, LC‐MS)
‐
‐
‐
‐
2.
Monitoring wód
Biodostępność
d
ść
Bioakumulacja Sorpcja do gleb Techniki ekstrakcyjne (SPE, SPME, MAE)
‐
‐
‐
‐
‐
3.
Ścieki
Wody morskie Wody pitne Gleby
Organizmy wodne
Techniki dozymetrii pasywnej (PASSIL) (
)
‐
Wody naturalne www.chemia.ug.edu.pl
S
N
HN
H2N
O
S
S O
OH
H2N
O
OH
O
O
S O
O
OH
O
O
CH3
N
H
O
COOH
F
O
N
OH
CH3CH2
OH
Anality
Anality OH
F
O
N
HN
F
N
N
Cl
NH
O
OH
Cl
OH
O
O
O
N
CH3
HN
H2N
O
N
O
H
S O
COOH
F
O
H
HO
N
HN
H2N
CH3
H
N
CH3CH2
N
H
N
H
N
HO
S O
O
www.chemia.ug.edu.pl
OH
OH
H
Antybiotyki i leki przeciwpasożytnicze HN
H2N
N
HN
S O
O
H2N
H2N
S O
H2N
S O
S N
H
O
O
OMe
HN
H2N
Sulfamerazyna (SMR)
M = 264 g/mol
M = 264 g/mol
COOH
H2C
N
NH2
N
S O
MeO
CH3CH2
OMe
N
N
OMe
Sulfametazyna (SMT)
M = 277 g/mol
Flubendazol
Fl
b d l
M= 313 g/mol
N
S O
O
F
O
N
N
Sulfadimetoksyna (SDM)
M = 311 g/mol
M 311 g/mol
Sulfametoksazol (SMX)
M = 253 g/mol
M = 253 g/mol
Sulfatiazol (STZ)
M = 255 g/mol
M = 255 g/mol
N
H2N
N
O
NH2
HN
OMe
O
HN
O
Sulfapirydyna (SPD)
M = 249 g/mol
M = 249 g/mol
O
N
S
N
TTrimetoprim
i
i (TMP)
M= 290 g/mol
FFenbendazol
b d l
M= 299 g/mol
fl k
(
(ENR)
)
Enrofloksacyna
M‐359 g/mol
Metronidazol
M
t id l
M= 171 g/m0l
www.chemia.ug.edu.pl
Kwas oksolinowy
K
k li
(OXA)
M=277 g/mol
Doramektyna
k
(
(DOR)
)
M= 899 g/mol
Niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) i hormony estrogenne O
OH
O
O
OH
OH
O
CH3
N
H
Ibuprofen
M = 206,28 g/mol
Kw. acetylosalicylowy Kw
acetylosalicylowy
M = 160,16 g/mol
COOH
O
F
Paracetamol
M = 151,16 g/mol
Flurbiprofen
M = 244,26 g/mol
OH
O
Cl
OH
O
OH
NH
OH
O
F
O
F
Diflunisal
M = 250,20 g/mol
Naproksen
M = 230,26 g/mol
HO
CH3
OH
Dietylostilbestrol
M = 268,39 g/mol
O
Ketprofen
M = 254,28 g/mol
C 3
CH
OH
Diklofenak
M = 296,13 g/mol
CH3
O
H
H
H
H
H
H
17 β‐Estradiol
M = 272,38 g/mol
H
H
Estron
M = 270,37 g/mol
www.chemia.ug.edu.pl
OH
CH3
OH
OH
H
H
HO
HO
HO
OH
Cl
O
H
H
HO
Estriol
M = 288,38 g/mol
17 α‐Etynyloestradiol
M = 296,40 g/mol
CH
β‐blokery
β
blokery i β
i β‐agoniści
agoniści
H
H
O
O
H
N
N
O
Acebutolol
M = 336 g/mol
O
Atenolol
M = 266 g/mol
Metoprolol
M = 267 g/mol
H
H
O
O
H
H
N
O
O
H N
O
H
N
O
O
H
N
O
H
Salbutamol
M = 239 g/mol
M = 239 g/mol
O
O
Propranolol
M = 259 g/mol
H
H
O
H
N
O
H
O
H
Pindolol
M = 248 g/mol
Nadolol
M = 309 g/mol
H
N
O
H
H
H
H
O
N
O
O
N
O
O
H
H
H
O
H
Terbutalina
M = 225 g/mol
M = 225
www.chemia.ug.edu.pl
H
N
Techniki łączone
h k ł
www.chemia.ug.edu.pl
Metoda oznaczeń końcowych sulfonamidów przy zastosowaniu techniki LC –
t
i t h iki LC MS/MS w trybie MRM
t bi MRM
Gradient od 0 % do 64 % A w czasie 32 min
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
LC – UV
LC Intensywn
ność [mAu]
Phenomenex Gemini C18
Gemini C18‐110Å
110Å (150×4,6 (150×4 6
mm, 5 μm)
A: ACN
B: H2O:ACN (90:10, v/v) + 1 mmol/l CH3COONH4 + CH3COOHst. (pH 3,5), 0,3 ml/min
+ CH
(pH 3 5) 0 3 ml/min
Obj. doz. 50 µl
 = 270 nm
sulfaguanidyna
sulfadiazyna
sulfatiazol
sulfapirydyna
sulfamerazyna
sulfadimidyna
sulfametiazol
sulfametoksypirydazyna
sulfachloropirydazyna
sulfametoksazol
sulfisoksazol
sulfadimetoksyna
LC – MS/MS (MRM) TIC
Tryb MRM
Natężenie przepływu strumienia gazu suszącego (N
(N2) = 10 l/min
) 10 l/ i
Inteensywność
Jonizacja na drodze elektrorozpraszania
Jonizacja
na drodze elektrorozpraszania
(ESI) w trybie dodatnim
Natężenie przepływu strumienia gazu rozpraszającego (N2) = 30 psi
Napięcie przyłożone do kapilary = 4,5 kV
Czas potrzebny do przemiatania wzdłuż szerokości pików = 200 ms
Czas [min]
Chromatogram uzyskany w czasie analizy roztworu wzorcowego mieszaniny 12
sulfonamidów o stężeniu 1 μg/ml przy zastosowaniu techniki LC – (UV)MS/MS w trybie
pracy MRM
Białk A., Kumirska J., Palavinskas R., Stepnowski P., Talanta (2009) 80, 947
www.chemia.ug.edu.pl
LC – MS/MS w trybie MRM
Identyfikacja analitów została oparta o system punktowy wynikający z dwóch obowiązujących w krajach Unii Europejskiej aktów
prawnych: Dyrektywy Komisji 96/23/EC oraz Decyzji Komisji 2002/657/EC (SANCO 2002), odnoszących się do analityki pozostałości
farmaceutyków w żywności.
żywności
215→122
Intensywnośćć
IDENTYFIKACJA ANALITU
przejjścia MRM
czas retencji
jon prekursor [M+H]
jon
prekursor [M+H]+
jon fragmentacyjny 1
jon fragmentacyjny 1
jon prekursor [M+H]+
jon fragmentacyjny 2
jon prekursor [M+H]+
jon fragmentacyjny 3
Sulfaguanidyna
+ = 215
Potwierdzenie
obecności
[M+H]
215→156
Sulfadimetoksyna
[M+H]+ = 311
311→218
pozostałości
sulfonamidów wymaga zebrania
min. 3 pkt indentyfikacyjnych (IP).215→173
1 IP jon prekursor
311→156
1,5 IP za każde przejście MRM
5,5 IP
311→245
Czas [min]
www.chemia.ug.edu.pl
Analizy wody morskiej pobranej w rejonie ujścia rzeki Wisły (LC–MS/MS
ujścia rzeki Wisły (LC
MS/MS w trybie MRM) w trybie MRM)
Miejsce pobrania próbki
j
p
p
Oczyszczalnia ścieków „Wschód” Gdańsk
ś i ki
ścieki surowe
sulfadiazyna
sulfamerazyna
Oczyszczalnia ścieków „Wschód” Gdańsk
„Wschód
Gdańsk
ścieki oczyszczone
Ujście rzeki Wisły, Zatoka Gdańska
Ujście rzeki Wisły, Kiezmark
Sulfametoksypirydazyna (5,5 IP)
sulfadimidyna
sulfametoksypirydazyna
sulfapirydyna
sulfadimetoksyna
Ujście rzeki Słupia
Sulfadimetoksyna
(5 5 IP)
(5,5 IP)
sulfametoksazol
Staw (Park J. Sobieskiego, Gdańsk Wrzeszcz)
sulfachloropirydazyna
www.chemia.ug.edu.pl
zakres stężeń
5 – 740 ng/l
LC‐MS/MS (sulfonoamidy, chinolony, NLPZ)
/
(
y,
y,
)
3. 5. 6.
4.
7. 8.
In
ntensywnośćć
9.
10.
11
11.
12.
1.
13.
2.
1. Trimetoprim TMP
1
2. Sulfapirydyna SPD
3. Sulfatiazol STZ
4. Enrofloksacyna ENR
5. Sulfamerazyna SMR
6. Sulfametazyna SMT
7. Sulfametoksazol SMX
8. Kwas oksolinowyy OXA
9. Sulfdimetoksyna SDM
10. Ketoprofen KTP
11. Naproksen NAP
12 Ibuprofen
12.
Ib
f IBU
13. Diklofenak DCF
Czas [min]
Faza ruchoma A – H2O:ACN ((90:10,, v/v,, 1mM NH4Ac/AcH,, pH
p 3.5),
), faza ruchoma B – 100 % ACN;;
gradient od 0 % do 64 % fazy A w czasie 32 min, następnie narost do 72 % fazy A w ciągu 10 min.
Borecka M., Białk‐Bielinska A. Siedlewicz G..Kornowska K., Kumirska J., Stepnowski P., Pazdro K. A et al. J. Chrom. A. (2013) 1304, 138
www.chemia.ug.edu.pl
Walidacja opracowanej metodyki oznaczania wybranych farmaceutyków w próbkach wody morskiej
MDL (ng L‐1) MQL (ng L‐1) Precyzja (%) Poprawność (%) n=5
n=5
n=5
n=5
Trimetoprim TMP
0,2
0,5
0,1 – 1,3
91,23 – 110,01
0,9993
Sulfapirydyna SPD
1,7
5,0
0,2 – 1,8
98,30 – 103,15
1,0000
Sulfatiazol STZ
Sulfatiazol STZ
17
1,7
50
5,0
0 2 0,7
0,2 –
07
93 53 102,24
93,53 –
102 24
1 0000
1,0000
Enrofloksacyna ENR
3,3
10,0
0,2 – 1,3
93,73 – 101,14
0,9999
Sulfamerazyna SMR
1,7
5,0
0,3 – 1,1
98,96 – 108,48
1,0000
Sulfametazyna SMT
1,7
5,0
0,1 – 1,8
94,62 – 104,81
1,0000
Sulfametoksazol SMX
1,7
5,0
0,2 – 1,1
97,55 –101,97
0,9999
Kwas oksolinowy OXA
16,7
50,0
0,6 – 0,9
98,95 – 100,70
1,0000
Sulfdimetoksyna SDM
0,2
0,5
0,1 – 1,1
92,72 – 105,10
1,0000
Ketoprofen KTP
0,2
0,5
0,1 – 0,5
92,69 – 103,40
1,0000
Naproksen NAP
1,7
5,0
0,3 – 1,6
95,66 – 101,29
0,9999
Ibuprofen IBU
3,3
10,0
0,7 – 1,2
98,64 – 101,94
0,9999
Diklofenak DCF
0,2
0,5
0,3 – 0,9
91,66 – 100,65
1,0000
Analit
Liniowość
Borecka M., Białk‐Bielinska A. Siedlewicz G..Kornowska K., Kumirska J., Stepnowski P., Pazdro K. A et al. J. Chrom. A. (2013) 1304, 138
www.chemia.ug.edu.pl
Wady LC MS
Wady LC‐MS •
•
•
•
•
znaczące efekty matrycowe
znaczący wpływ fazy ruchomej na proces jonizacji i fragmentacji ograniczona rozdzielczość kolumn LC
b k b bl
brak bibliotek widm mas k d
wysoki koszt analizy i aparatury
Zalety GC‐MS y
•
•
•
•
•
•
niższe efekty matrycowe
powtarzalna jonizacja i fragmentacja
t
l j i j if
t j
wysoka rozdzielczość i selektywność kolumn GC
brak użycia rozpuszczalników
brak użycia rozpuszczalników dostępne biblioteki widm mas powszechność użycia, niższy koszt analizy i aparatury p
y
y
y p
y
www.chemia.ug.edu.pl
Zastosowane odczynniki derywatyzujące
Odczynniki sililujące
CH3
Cl
Si
H3C Si
N
N2
CH3
CMDMSDEA
(Chlorometylo)dimetylosililo
dietyloamina
Si
F
TMSDEA
Trimetylosililodietylamina
H
O
F
TMSD
Trimetylosililodiazometan
Si N
N
Si
F
BSTFA
N,O-Bis(trimetylosililo)
trifluoroacetamid
N
N
Si
Si
TMSI
Trimetylosililoimidazol
F
Si
HMDS
Heksametylodisilazan
O
F
N
O
N
Si
F
MSTFA
N-Metylo-N(trimetylosililo)trifluoroacetamid
Si
Cl
TMCS
Trimetylochlorosilan
www.chemia.ug.edu.pl
Si
F
F
N
F
MTBSTFA
N-Tert-butylodimetylosililo-Nmetylotrifluoroacetamid
Z t
Zastosowane odczynniki derywatyzujące
d
iki d
t j
Odczynniki acylujące
F
F
F
F
O
F
O
F
F
H
F
PFPOH
2,2,3,3,3-Pentafluoro-1-propanol
F
F
N
F
F
MBTFA
N-metylo-bis(trifluoroacetamid)
www.chemia.ug.edu.pl
F
F
TFAA
Bezwodnik kwasu trifluorooctowego
F
F
F
O
F
N
F
O
O
F
O
N
F
F
O
HFBI
N-Heptafluorobutyryloimidazol
O
F
F
F
F
F
F
O
O
F
O
F
F
F
F
F
PFPA
Bezwodnik kwasu
pentafluoropropionowego
Metylowe pochodne NLPZ TMSD Trimetylosililodiazometan
O
CH3
H3C Si
CH3
N2
TMSD 220 µL 10% MeOH
w acetonie + 30 µL TMSD
R
O
H
+
C
O
Temp pok. 30 min
O
+
N
N
R
H
R
90 ºC 60
min
TMS
-
H
O
+ TMS
-
+
+
N
N
H
H C N N
H
CH3OH
- TMS O CH3
O
H
O-
C
-N
2
R
O
CH3
1 ibuprofen
Temp pok. 60 min
i
2 flurbiprofen
p
3 naproksen
90 ºC 30
min
Temp pok. 10 min
90 ºC 10
min
4 ketoprofen
60 ºC 10
min
5 diklofenak
60 ºC 30
min
60 ºC 60
min
Chromatogram
Ch
t
GC
GC uzyskany w czasie analizy metylowych pochodnych badanych NLPZ uzyskanych za k
i
li
t l
h
h d hb d
h NLPZ
k
h
pomocą TMSD (stężenie analitów 10 μg/mL). Warunki analizy GC/FID: kolumna RTX‐5 (30 m x 0,25 mm, 0,25 μm); program temp. 100ºC – izoterma 1 min, 100ºC ‐160ºC narost 15ºC/min, 160ºC – 250ºC narost 8ºC/min, 250ºC – 300ºC narost 15ºC/min; Migowska N., Kumirska J., Paszkiewicz M., Gołębiowski M., Stepnowski P. Anal. Bioanal. Chem. (2010) 397, 3029
www.chemia.ug.edu.pl
Opracowanie metody derywatyzacji h
hormonów estrogennych
ó
t
h
CH3
TMSI MSTFA BSTFA + 1% TMCS
TMSI, MSTFA, BSTFA + 1% TMCS
OH
CH
H
Problem z upochodnieniem 17 α-Etynyloestradiolu
H
H
HO
2 h 40ºC
2 h 60ºC
2 h 60ºC
pirydyna
p
y y
4 h 60ºC
2 h 90ºC
Chromatogramy uzyskane po przekształceniu w pochodną TMS EE2
za pomocą MSTFA w różnych warunkach temp. i czasu (stężenie
EE2 10 μg/mL). Oznaczenie: 1 ‐ E1,2 – mono‐TMS EE2, 3 – di‐TMS
EE2
Chromatogram sililowej pochodnej 17α‐etynyloestradiolu
(stężenie EE2 10 μg/mL). Warunki analizy: kolumna BGB‐5 (30 m x 0,25 mm, 0,25 μm); program temp. 80‐240°C, 6°C/min, 240‐300°C, 2.5°C/min, 3 min izoterma. Oznaczenie 1 – w pełni przekształcona postać EE2 w trimetylosililową pochodną (di‐
TMS EE2)
Kumirska J., Migowska N., Caban M., Plenis A., Stepnowski P. J. Chemom. (2011) 25, 636
www.chemia.ug.edu.pl
Opracowanie metody równoczesnego sililowania NLPZ oraz hormonów estrogennych
BSTFA z TMCS (pirydyna), 30 min. w temp 60oC
1 kwas salicylowy
2 ibuprofen
3 paracetamol
4 flurbiprofen
5 naproksen
6 diflunisal
7 ketoprofen
8 diklofenak
9 dietylostilbestrol
10 estron
11 17β‐estradiol
12 17α‐etynyloestradiol
17 t l t di l
13 estriol
Chromatogram GC/MS(SIM) uzyskany w czasie analizy roztworu wzorcowego NLPZ oraz hormonów estrogennych (C = 5 µg/mL).
Warunki analizy GC/MS(SIM): kolumna RTX‐5, program temperaturowy 100°C – izoterma 1 min 100‐300°C narost 8°C/min, w 300°C 4 min.
Migowska N., Caban M., Stepnowski P., Kumirska J. Sci. Total Environ. (2012) 441, 77
www.chemia.ug.edu.pl
Opracowanie metody derywatyzacji wybranych NLPZ i hormonów estrogennych
g
y oraz dobór warunków oznaczenia ich pochodnych za pomocą techniki GC/ECD
Acylowanie: tworzenie pochodnych Acylowanie:
tworzenie pochodnych
pentafluoropropionylowych
Alkilowanie: tworzenie pochodnych pentafluoropropylowych
RTX‐5
DB‐1
Chromatogram GC zarejestrowany w czasie analizy pentafluoropropionylowych i/lub pentafluoropropylowych pochodnych badanych
farmaceutyków uzyskanych za pomocą PFPA oraz PFPOH z wykorzystaniem kolumny RTX-5
RTX 5 oraz DB-1
DB 1 (stężenie analitów 20 μg/mL).
μg/mL)
Warunki analizy GC/ECD program temp. 100ºC (1 min), 100ºC -160°C narost 10°C/min, 160ºC – 290ºC narost 4ºC/min, 20 min izotermy
w temp 290ºC, temp. detektora 300ºC . Oznaczenie: 1 – diflunisal, 2 – dietylostilbestrol (1), 3- dietylostilbestrol (2), 4 - ketoprofen, 5 – estriol,
6 – 17β-estradiol, 7 - estron
Migowska N., Caban M., Stepnowski P., Kumirska J. Sci. Total Environ. (2012) 441, 77
www.chemia.ug.edu.pl
Nowy odczynnik do derywatyzacji
Rys 2 Procedura syntezy odczynnika DIMETRIS
Rys. 2. Procedura syntezy odczynnika DIMETRIS
Caban M., Mioduszewska K., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. Anal. Chim. Acta (2013) 782, 75
www.chemia.ug.edu.pl
Charakterystyka DIMETRIS


Selektywne właściwości derywatyzujące w stosunku do grup ‐OH i ‐COOH
Skuteczny odczynnik do derywatyzacji już w 30 °C (BSTFA wymaga zastosowania 60 °C, MTBSTFA 120 °C)
TERB terbutalina
TERB terbutalina
MET metoprolol
SAL salbutamol
PROP propranolol
PROP propranolol
PIND pindolol
ATEN atenolol
NAD d l l
NAD nadolol
ACEB acebutolol
Wpływ temperatury derywatyzacji
Wpływ
temperatury derywatyzacji na wartość RRF pochodnych DIMETRIS badanych leków
na wartość RRF pochodnych DIMETRIS badanych leków
RRF (ang. Relative Response Factor) – współczynnik odpowiedzi analitu względem wzorca wewnętrznego IS
(2‐metyloantracen)
Caban M., Mioduszewska K., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. Anal. Chim. Acta (2013) 782, 75
www.chemia.ug.edu.pl
Charakterystyka DIMETRIS
 Poprawa selektywności analiz GC/MS poprzez
analiz GC/MS poprzez zwiększenie masy pochodnej
 Nieznaczne wydłużenie Ni
dł ż i
czasów retencji
Widma mas 17β‐estradiolu i jego pochodnych
Widma mas 17β‐estradiolu i jego pochodnych Caban M., Czerwicka M., Lukaszewicz P., Migowska N., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. , J. Chrom. A (2013) 1301, 215
www.chemia.ug.edu.pl
Charakterystyka DIMETRIS
Wartości względnych współczynników odpowiedzi detektora MS dla związków estrogennych i ich pochodnych
DIMETRIS
Caban M., Czerwicka M., Lukaszewicz P., Migowska N., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. , J. Chrom. A (2013) 1301, 215
www.chemia.ug.edu.pl
Jednoczesna derywatyzacja
NLPZ hi l ó b bl k ó i hormonów NLPZ, chinolonów, betablokerów
ih
ó
estrogennych za pomocą DIMETRIS (30 °C, 30 min)
Chromatogram GC/MS zarejestrowany podczas analizy mieszaniny farmaceutyków poddanych GC/MS zarejestrowany podczas analizy mieszaniny farmaceutyków poddanych
derywatyzacji odczynnikiem DIMETRIS
www.chemia.ug.edu.pl
Zależność efektu matrycowego od zastosowanego odczynnika derywatyzującego
Chromatogramy TIC uzyskane podczas analiz ekstraktów ścieków nieoczyszczonych
A. BSTFA + 1 % TMCS
B. DIMETRIS
Caban M., Migowska N., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. J. Chromatogr. A 1258 (2012) 117‐127 www.chemia.ug.edu.pl
Zastosowania…
Zastosowania
www.chemia.ug.edu.pl
Ekotoksyczność sulfonamidów, fluorochinolonów, tetracyklin, nitroimidazoli,i doramektyny
Biodostępność
ęp
((rozpuszczalność
p
w pożywce
p
// medium)) [[%]*
]
EC50 [[mg/L]
g/
] y
farmaceutyk
12 SAs1
ENR2
CIP2
NOR2
OXY3
A. globiformis
g
f
> 80
V. fischeri
> 20
> 0.3
> 0.3
> 0.3
108
S. vacuolatus
< 35
22.4
59.4
85.7
L. minor
< 5
0.72
0.68
D. magna
n.d.
> 1
> 1
FLO3
MET3
FEN4
FLU4
DOR3
29.4
243
> 0.3
> 0.3
> 0.24
40.4
18.0
705
> 1
> 1
> 0.34
2.63
3.26
2.96
> 25
> 1
> 1
> 0.31
> 1
114
337
211
0.019
0.045
6.4x10‐5
n.d.
*Oznaczono dla najwyższego stosowanego stężenia
n.d. – nie oznaczono
> 95 %
74 ‐ 83 %
24 ‐ 34 %
1. Białk‐Bielińska A., Stolte S., Arning J., Uebers U., Böschen A., Stepnowski P., Matzke M. , Chemosphere, (2011) 85, 928
2. Wagil M., Stepnowski P., Białk‐Bielińska A. Sci. Total Environ. (2014) 493, 1112‐1121 3. Kołodziejska M., Maszkowska J., Białk‐Bielińska A., Steudte S., Kumirska J., Stepnowski P., Stolte S. Chemosphere (2013) 92, 1253
4. Wagil M., Stepnowski P., Białk‐Bielińska A. Sci. Total Environ. (2014) 493, 1122‐1126
www.chemia.ug.edu.pl
Sorpcja, Kd [l kg‐1]
PRO
Parametr
K d[l kg‐1]
60
Izotermy sorpcji
200
R20
R21
R13
7,03 ± 1,18 Sulfametoksazol
47,93 ± 4,20 SSX
154,06 ± 6,95
50
cs [mg kg‐1] D [%]
[ ]
20,7 ±
, 0,2
,
21,4
, ± 0,2
,
16,7 ±
, 0,6
,
0,856
0,963
0,990
40
R2 30
20
160,79 ±
10,55
7,0 ±
, 0,7
,
Gleba R20 0,979
Gleba R21
MET
Gleba R13
Gleba R13
10
K
R20
R21
3000
100
2500
50
D [%]
D [%]
61 7 ± 2,7
61,7 ±
27
cw [mg l‐1] 42 9 ± 2,3
42,9
23
48 6 ± 1,4
48,6
14
Gleba R21
1500
Gleba R13
1000
0
R13
5,03 ±
0,20 60 12,90 ±800,42
40
Gleba R20 2000
500
0
0,04
K d [l kg‐1] 0 0,79 ± 20
Propranolol PRO
150
3500
cs [mg kg‐1] K
kaolinit
R20R21R13 K
0
46 4 ± 1,9
46,4
19
10
R2
0,983
0,990
0,994
R20
0,28 ± 0,13
0
2,47 ± 0,20
R21
Gleba R20
R13
8,86 ± 0,22
Gleba R21
16,40 ±
2,25
Gleba R13
Gleba R13
99,8 ± 1,4
30,1 ± 6,7
28,2 ± 2,1
25,1 ± 1,5
0,983
0,990
0,994
0,959
20
40
cw
[mg l
[mg l‐1] ]
40
30
50
900
100
NAD
K
20
R20R21R13
Nadolol NAD
0,959
60
80
kaolinit
cs [mg kg‐1] cs [mg kg‐1] 800
700
600
500
400
‐1
]
K d [l kg 300
200
D [%] 100
0
R20R21R13 K
Desorpcja [%]
‐1] cw [mg l
Metoprolol MET
R2
R20R21R13 K
0
14,78 ± 1,24
800
700
80
600
500
60
400
300
40
200
100
20
0
Gleba R20
Gleba R21
Gleba R13
kaolinit
0 0
SSX
20
R20R21R13 K
K
R20
R21
R13
K d [l kg‐1]
nw
0,27 ± 0,01
0,95 ± 0,09
0,52 ± 0,01
D [%]
nw
85,5 ± 6,6
79,2 ± 3,7
77,0 ± 4,3
R2
nw
0,985
0,997
0,947
40
60
cwR20R21R13
[mg l‐1] K
80
R20R21R13 K
R20R21R13
Maszkowska J., Stolte S., Kumirska J., Łukaszewicz P., Mioduszewska
K P k
K., Puckowski
ki A., Caban
A C b M., Wagil
M W il M., Stepnowski P., Białk‐Bielińska
M S
ki P Bi łk Bi liń k A. A
Sci. Total Environ. (2014) 493, 1112‐1121 www.chemia.ug.edu.pl
Techniki ekstrakcyjne
Techniki ekstrakcyjne www.chemia.ug.edu.pl
Izolacja i wzbogacanie wybranych leków techniką ekstrakcji do fazy stałej
Wybór
Testowane warunki
Testowane warunki
Ostateczne warunki
Ostateczne warunki
sorbentu
złoża jonowymienne, krzemionkowe, kopolime
rowe
Strata‐X (Phenomenex)
OASIS HLB pH wodnej próbki
3, 7, 10
7
rozpuszczalnika rozpuszczalnika
przemywającego
woda, 5 % aq. metanol, heksan
woda, 5 % aq. metanol, heksan
5 % aq. metanol, heksan
5 % aq. metanol, heksan
rozpuszczalnika wymywającego
y y ją g
metanol, acetonitryl
Metanol, ACN
www.chemia.ug.edu.pl
Opracowanie metody izolacji i wzbogacania pozostałości sulfonamidów z ciekłych próbek
pozostałości sulfonamidów z ciekłych próbek środowiskowych KONDYCJONOWANIE
NANIESIENIE PRÓBKI
NANIESIENIE
PRÓBKI
500 ml, pH ~ 7
Złoże Strata‐X (200 mg)
WODA WODOCIĄGOWA
Parametry walidacyjne procedury
analitycznej oznaczania 12 sulfonamidów
101,0
w wodach powierzchniowych
przy zastosowaniu
techniki LC – MS/MS
91,8 w trybie
92,7MRM
91,5 97,3 94,0
Odzysk bezzwzględny
AR [%]
2×3
2
3 ml
ml ACN:MeOH (50:50, v/v)
(50:50, v/v)
5 ml H2O:MeOH (95:5, v/v)
10 ml H2O dejonizowanej
80,2
100
50
ODPAROWANIE ROZPUSZCZALNIKA ,
DODANIE 1 ml FAZY RUCHOMEJ
3
4
Sulfatiazol
100
Sulfapirydyna
[ng/l]
[ng/l]
CV [%]
27,0
54,0
< 7,8
83,1‐112,4
57
6 67,4
8 < 5,4
33,7
33
67 47
< 5 94
ŚCIEKI OCZYSZCZONE
6,3
< 7,9
64,1 79,2 12,6
10 88
11
88,6‐111,9
6 11112
9
61,6
51,7
47,7
Poprawność
p
32,3
[%]
62,1
84,3‐118,9
79,9
15,2
< 14,7
50
28,9
Sulfamerazyna
2,4
4,8
< 5,1
88,3‐111,0
1,1
Sulfadimidyna
2,1
4,2
< 5,7
74,8‐106,7
Sulfametoksypirydazyna
1 yp2 y
3y
4
2,6
,5
,9
8 < 8,8
,11
,
10 96,7‐107,9
12
0,9974
Sulfametiazol
20,1
40,2
< 10,1
84,2‐107,9
Wpływ matrycy na wyniki oznaczeń końcowych sulfadimetoksyny (nr 12) przy zastosowaniu techniki LC‐MS/MS
Sulfachloropirydazyna
13,3
26,6
< 6,9
89,5‐125,9
0,9985
51,5
0
6
5,2
,7
6,4
0
86,7‐109,1
1. SGD
2 R2SDZ
2.
3. STZ
4. SPD
0,9978
5. SMR
60,9898
6.
SDMD
0 9898
7. SMTZ
0,9983
8.
SMPZ
9.
SCPZ
0,9945
10. SMX
0,9876
11.
SSZ
12.
SDM
0,9989
7,6
4,8
0,9991
0 9987
0,9987
81,6‐123,1
81
6 123 Woda
1
kranowa
Woda jeziorna
0,9876
Sulfisoksazol
178,0
< 12,1
92,7‐105,1
-22,6 -26,3356,0
-40
Woda stawowa
-29,9
-38,9
0,9991
Sulfadimetoksyna
1,4
2,8
< 7,8
83,1‐113,5
Woda rzeczna
-60
60
-52,3
52 3
Woda morska
-63,2
MDLlit
0,1 ÷
40 ng/l -80
Kim et al., Anal. Bioanal. Chem., 387, 1301‐1315, 2007.
Ścieki oczyszczone
Kasprzyk‐Hordern
et al., J. Chromatogr. A, 1161, 132‐145, 2007.
-100
Ścieki surowe
www.chemia.ug.edu.pl
Efekkty matrycowe
ME [%]
S lf
Sulfametoksazol
t k
l
ANALIZA LC – MS/MS (MRM)
Precyzja
yj
Sulfaguanidyna
0
Odzysk bezzwzględny
AR [%]
ELUCJA ANALITÓW
2×3 ml ACN:MeOH (50:50, v/v)
MQL
18,2
1
2
Sulfadiazyna
USUWANIE ZANIECZYSZCZEŃ
3 ml H2O:MeOH (95:5, v/v)
MDL
SULFONAMID
1,5
87,7
78,9
-20
-4,2
12 1
12,1
24 2
24,2
< 10,1
10 1
Senta et al., Chromatographia, 68, 747‐758, 2008.
Opracowanie metody izolacji i wzbogacania NLPZ oraz hormonów estrogennych
h
ó
t
h z próbek ciekłych
ób k i kł h
Odzysk bezwzględny analitów z próbek wody powierzchniowej po zastosowaniu procedury SPE GC/MS(SIM)
po zastosowaniu procedury SPE‐GC/MS(SIM)
Kondycjonowanie złoża Oasis HLB
3 mL EtOAc
3 mL MeOH
3 mL H2O o pH 2
Anality
Odzysk bezwzgledny [%]
Kwas salicylowy
101,3 (4,8)
pH 2, Ibuprofen
102,1 (3,9)
250 mL ścieków lub 500 mL wody powierzchniowej
Paracetamol
95,2 (5,6)
95,
(5,6)
Flurbiprofen
101,9 (6,9)
Naproksen
97,1 (8,2)
Diflunisal
90 2 (5 8)
90,2 (5,8)
Suszenie
Ketoprofen
87,4 (6,4)
30 min pod próżnią
Diklofenak
87,2 (7,7)
Di t l tilb t l
Dietylstilbestrol
84,3 (6,8)
( )
Estron
90,7 (9,7)
17β‐Estradiol
87,1 (8,1)
17α‐Etynylestradiol
93,8 (7,2)
Estriol
101,3 (6,1)
Naniesienie próbki Oczyszczanie
10 mL MeOH:H2O (1:9, v/v)
Elucja
6 mL MeOH
Optymalna procedura równoczesnej izolacji i wzbogacania z próbek wodnych za pomocą techniki SPE NLPZ oraz g
hormonów estrogennych
Migowska N., Caban M., Stepnowski P., Kumirska J. Sci. Total Environ. (2012) 441, 77
www.chemia.ug.edu.pl
Walidacja metody SPE‐GC/MS(SIM) oznaczania NLPZ oraz hormonów estrogennych w próbkach wody
oraz hormonów estrogennych w próbkach wody rzecznej
GC/MS
GC‐ECD
Prawdziwość Precyzja
Precyzja
pomiędzy pomiędzy
[CV %]
[CV, %]
d i i
dniami
d i i
dniami
[RSD, %]
[%]
Odzysk
g
y
bezwzgledny
[%]
Odzysk
MDL MQL bezwzgledny MDL MQL [%]
[[ng/L]
/L] [ng/L]
[ /L]
[[ng/L]
/L] [[ng/L]
/L]
Analityy
Zakres
pomiarowyy
p
[ng/L]
R2
Prawdziwość
[%]
Kwas salicylowy
20‐10000
0,998
84,3‐115,9
2,1‐7,3
91,3‐119,7
5,6‐12,3
101,3 (4,8)
5,9
19,7
Ibuprofen
10‐10000
0,993
86,7‐109,7
2,4‐8,5
81,4‐117,7
4,9‐14,0
102,1 (3,9)
3,3
9,8
Paracetamol
11‐5000
0,986
82,9‐108,4
1,9‐9,8
95,4‐119,4
4,9‐12,1
95,2 (5,6)
3,6
10,5
Flurbiprofen
10‐10000
0,999
92,1‐107,4
5,0‐8,5
89,1‐116,2
4,3‐12,1
101,9 (6,9)
3,3
9,8
Naproksen
21‐10000
0,992
82,4‐108,7
2,4‐10,7
86,9‐116,1
5,1‐13,9
97,1 (8,2)
6,2
20,6
Diflunisal
111‐10000
0,998
99,4‐105,0
1,8‐6,5
91,5‐115,0
3,0‐12,2
90,2 (5,8)
37,7
110,9
61,3 (9,2)
5,4
16,3
Ketoprofen
115‐10000
0,993
81,1‐108,6
3,8‐9,7
85,2‐119,6
6,4‐17,5
87,4 (6,4)
38,9
114,4
90,8 (3,5)
2,1
6,5
Diklofenak
69‐10000
0,995
88,2‐111,7
5,7‐11,9
93,8‐118,1
6,3‐14,2
87,2 (7,7)
22,9
68,8
Dietylstilbestrol
12‐10000
0,992
83,3‐111,8
3,3‐8,9
89,2‐117,8
7,8‐14,9
84,3 (6,8)
4,2
11,9
92,2 (4,8)
2,0
6,2
Estron
11‐10000
0,994
91,0‐113,8
4,5‐7,8
96,7‐116,5
7,4‐12,3
90,7 (9,7)
3,7
11,0
92,7(12,1)
7,3
21,6
17β‐Estradiol
12‐10000
0,991
91,4‐109,8
1,1‐11,7
87,4‐119,3
5,2‐15,3
87,1 (8,1)
3,8
11,2
93,8 (4,2)
0,9
2,7
17α‐
Etynylestradiol
11‐10000
0,991
87,7‐116,4
2,6‐10,7
89,5‐118,4
6,5‐14,2
93,8 (7,2)
3,6
10,7
Estriol
10‐10000
0,996
92,3‐114,2
3,9‐9,7
95,6‐119,2
7,7‐13,8
101,3 (6,1)
3,4
10,0
96,5 (4,6)
0,7
21,6
Migowska N., Caban M., Stepnowski P., Kumirska J. Sci. Total Environ. (2012) 441, 77
www.chemia.ug.edu.pl
Analiza próbek rzeczywistych próbki wodne SPE‐GC/MS(SIM)
próbki wodne SPE‐GC/MS(SIM)
Anality
PNEC [µg/L]
60[1]
2[1]
Kwas salicylowy
Ibuprofen
Paracetamol
Flurbiprofen
Naproksen
Diflunisal
Ketoprofen
Diklofenak
Dietylostilbestrol
Estron
17β‐Estradiol
17α‐Etynyloestradiol
0,006[2]
0,002[2]
0 0001[[2]]
0,0001
Estriol
0,06[2]
20[1]
15,6[1]
0 1[1]
0,1
OZNACZONE STĘŻENIE W WODZIE [µg/L]/WSPÓŁCZYNNIK RYZYKA ŚRODOWISKOWEGO (RQ)
y
Rzeka Radunia
Rzeka Wisła
Ścieki surowe Ścieki Rzeka Wierzyca
oczyszczone
1,40/0,023
0,47/0,078
n.d
2,10/0,035
2,40/0,04
0,28/0,14
0,11/0,055
n.d
n.d
n.d
n.d*
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
0,24/0,012
0,07/0,0035
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
0 46/4 6
0,46/4,6
0 12/1 2
0,12/1,2
nd
n.d
nd
n.d
0 42/4 2
0,42/4,2
n.d
n.d
< MQL
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
Zatoka Gdańska
1,70/0,028
1,52/0,76
n.d
n.d
0,58/0,029
n.d
n.d
nd
n.d
n.d
n.d
n.d
0,12/1200
/
n.d
d
n.d
d
n.d
d
n.d
d
n.d
d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
n.d
*n.d. ‐ < MDL
[1] Zhao
Zh
ett al.
l China.Environ
Chi E i
Technol Lett 29 (2010) 1377
1
2
3
4
5
Caldwell et al. Environ
Toxicol Chem 31 (2012) 1396
[2]
Przykładowy chromatogram GC/MS zarejestrowany w trybie SIM uzyskany w czasie analizy próbki ścieków surowych
pochodzących z Oczyszczalni Ścieków „Wschód” w Gdańsku. Warunki analizy GC/MS(SIM): kolumna RTX‐5, program
temperaturowy 100°C – izoterma 1 min 100‐300°C narost 8°C/min, w 300°C 4 min izotermy. Oznaczenie 1 ‐ kw.
salicylowy, 2 ‐ ibuprofen, 3 ‐ naproksen, 4 ‐ diklofenak, 5 ‐ 17α‐etynyloestradiol
Migowska N., Caban M., Stepnowski P., Kumirska J. Sci. Total Environ. (2012) 441, 77
www.chemia.ug.edu.pl
Klasyczne kolumienki SPE vs. dyski do przyspieszonej ekstrakcji
d ki d
i
j k t k ji
kolumienki SPE
dyski do przyspieszonej ekstrakcji
N ≈ 20 półek
Przepływ: 5‐10 mL/min
H 0 5 mm/półkę
H≈ 0.5 mm/półkę
(L=1 mm, N=20)
N ≈ 4‐9 półek
Przepływ: 10‐100 mL/min
H≈ 0 1 mm/półkę
H≈ 0.1 mm/półkę
(L=0.5 mm, N=5)
500 mg, 9 mm I.D., grubość 1,2 cm
500 mg, 47 mm I.D., grubość 0,5 mm
www.chemia.ug.edu.pl
KONDYCJONOWANIE
40 ml metanol
40 ml woda dejonizowana
Naniesienie 1,5 L badanej próbki wody (pH = 3,5)
PRZEMYWANIE
30 ml 2 % metanol
ME wysokie (supresja > 90 %)
60 ml woda dejonizowana
ME wysokie
(supresja> 90 %)
H2O‐Philic BAKERBOND Speedisk
Redukcja czasu Redukcja
czasu
ekstrakcji z 8 do 3 h
1) 30 ml 2 % metanol
Suszenie: 20 min
Suszenie: 20 min
2) 30 ml heksan
ELUCJA
30 ml metanol
Odparowanie rozpuszczalnika Odparowanie
rozpuszczalnika
do sucha, dodanie 1 ml fazy ruchomej
LC‐MS/MS Borecka M., Białk‐Bielinska A. Siedlewicz G..Kornowska K., Kumirska J., Stepnowski P., Pazdro K. A et al. J. Chrom. A. (2013) 1304, 138
www.chemia.ug.edu.pl
Kampanie pobierania próbek
Kampanie pobierania próbek
Liczba punktów, z których pobrano próbki
26
26
26
2014
2015
22
2012
2013
Statek badawczy r/v Oceania (Instytut Oceanologii Polskiej
(Instytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk)
www.chemia.ug.edu.pl
Analiza próbek wody morskiej
Stężenie badanych związków w próbkach środowiskowych [ng/l] (2012):
Analit
Trimetoprim
SP
SP 1 SP 2 SP 14SP 3 SP 15a
SP 4 SP 15b
SP 5 SP 15cSP 6 SP 15d
SP 7 SP 16a
SP 8
SP 8
SP 12
SP
12 1 SP 13 SP 13SP 2 SP 15aSP 4
SP 15bSP 5
SP 15dSP 7
SP 16a
SP17a
SP 10 10
SP 17a
SP
SP17b
SP 11
11
SP 17b
SP
1,2±0,4
1,4±0,4
nd 46,4±3,7
<LOQ 167,1±6,2
nd
nd
nd
nd
nd
6,3±3,4
nd
nd
nd
<LOQ
<LOQ
nd
Średnie stężenie ± U (k=2) (ng L‐1)
14,2±0,8
1,1±0,44,6±0,5
1,4±0,42,8±0,4
1,2±0,4
2,0±0,4
2,2±0,4
8,6±0,62,8±0,4
1,6±0,4 12,3±0,7
1,6±0,4
nd
1,9±0,4
1,7±0,4
2,2±0,4
2,9±0,4
Sulfapirydyna
nd
ndnd 33,2±3,6
nd nd
nd nd
nd
nd
nd10,9±3,4 nd
Sulfatiazol ndnd
nd nd
nd nd
nd
nd
nd
Enroflkosacyna
SP
SP 9
SP 16b
SP
16b9
nd nd
18,0±6,6
18
<LOQ
nd0±6 6 nd<LOQ <LOQ
nd
nd
nd nd
<LOQ
nd <LOQ nd <LOQ nd <LOQ <LOQ<LOQ <LOQ
Sulfamerazyna
ndnd
nd<LOQ
nd<LOQ
nd <LOQ nd <LOQ nd
nd
nd
nd
5,5±3,4 17,9±3,7
nd
<LOQ
nd
nd
Sulfametazyna
ndnd
nd<LOQ
nd<LOQ
nd nd
nd
nd
nd
<LOQnd
nd
nd
nd
20,0±3,6
Sulfametoksazol
nd
nd
nd
nd
<LOQ
42,0±4,1
21,4±3,6 nd
10,4±3,4 nd18,0±3,5 nd11,1±3,5 nd 5,4±3,4 nd70,1±5,1
21,1±3,6 47,3±4,3
nd
nd
nd
14,7±3,5
Kwas oksolinowy
ndnd
nd
nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
SSulfadimetoksyna
lfadimetoks na
0 5±0
0,5±0,4
0 7±0 4 nd0,9±0,4
0,7±0,4
0 9±0 4 nd 1,0±0,4
1 0±0 4 nd 0,5±0,4
0 5±0 4 nd
ndnd 0,5±0,4
0 5±0
4 4 <LOQ
nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
Ketoprofen
nd 46,7±3,8
nd
ndnd 72,7±5,9
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd 135,0±10,9
nd
nd
nd
nd
nd
Naproksen
ndnd
Ibuprofen
Diklofenak
nd nd
nd nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd nd
nd nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
34,9±7,0
nd
nd nd
nd nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd nd
nd nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd nd
nd
nd
nd
ndnd
nd nd
n d nie wykryto; poniżej granicy wykrywalności (LOD)
n.d. –
nie wykryto; poniżej granicy wykrywalności (LOD)
Borecka M., Białk‐Bielinska A. Siedlewicz G..Kornowska K., Kumirska J., Stepnowski P., Pazdro K. A et al. J. Chrom. A. (2013) 1304, 138
www.chemia.ug.edu.pl
Ścieki i wody portowe
Anality
Ścieki nieoczyszczone
Styczeń 2013 r.
Ibuprofen
Paracetamol
Flurbiprofen
Naproksen
Ketoprofen
Diklofenak
6722
7219
‐
7040
4569
2902
TTerbutalina
b li
Metroprolol
Salbutamol
Ppropranolol
Pindolol
Atenolol
Nadolol
Acebutolol
290
1587
‐
458
‐
‐
260
‐
Ścieki oczyszczone
Styczeń 2013 r.
Gdynia Port Grudzień 2012 r.
Mechelinki Październik 2012 r.
Oznaczone stężenie [ng/l]
NLPZ
< MQL
< MQL
‐
201
‐
87
152
36
239
364
155
102
β‐Blokery i β
i β‐agoniści
118
‐
269
127
‐
‐
149
‐
‐
‐
‐
‐
90
53
‐
‐
48
‐
‐
171
616
79
41
214
‐
81
‐
‐
‐
80
Caban M., Migowska N., Stepnowski P., Kwiatkowski M., Kumirska J. J. Chromatogr. A 1258 (2012) 117‐127 www.chemia.ug.edu.pl
Zawartość farmaceutyków w wodach pitnych
Miejsce Stan Miejsce
Stan
pobrani próbki
a
Straszyn surowa
4 luty 2014
Zaspa
Miejsce i j
pobrania
Straszyn
8 marca 2014
Zaspa
Czarny Dwór
Motława
Oznaczo
ne leki
Stężenie
[ng/l]
IBU
PARA
FLUR
NAP
DIK
uzdatniona FLUR
47,1
41,7
78,9
,
72,2
,
16,9 <MQL
17,3
12,5
12,2
10,0
>MQL
0,0
NAP
KET
surowa
IBU
PARA
FLUR
uzdatniona IBU
NAP
KET
17,9
0,0
2,8
16,1
10,8 121,0
8,5
3,5 25,1
23,1
0,0 41,9
6 9 <MQL
6,9
MQL
00
0,0
2,5
10,5
<MQL
11,4
0,0
58,8
Stan próbki
óbki
uzdatniona
surowa
Oznaczone leki
IBU
PARA
NAP
DIK
PARA
PARA
E1
PARA
PARA
uzdatniona
surowa
NAP
KET
PARA
‐
surowa
uzdatniona
surowa
Stężeni
e [ng/L]
3
0,6
,
8,5
1350
Miejsce, rok
DIK
6‐35
6
35
2,5
10‐55
Niemcy, 2004
Niemcy
Francja, 2008
Finlandia, 2007
KET
8,0
3,0
7,0
Finlandia, 2005
Francja, 2008
PAR
210,1
90
9,0
Francja, 2008
USA 2004
USA,
ATEN
1,2‐18
17‐55
10
USA, 2009
Finlandia, 2007
Hiszpania, 2011
ACEB
3‐14
Finlandia, 2007
MET
39‐107
Finlandia, 2007
NAP
13 32
13‐32
Finlandia 2007
Finlandia,
E2
E2
E1
<LD
3
<LD
0 0004
0,0004
USA, 2009
Niemcy
USA, 2009
Ni
Niemcy
Związek
34,7
61,8
,
0,0
10,3
16,1
Stężenie
ż i
[ng/l]
55,4
89,6
37 7
37,7
40,0
172,7
83,7
14,3
118,9
71,9
20,8
45 9
45,9
72,0
IBU
‐
www.chemia.ug.edu.pl
Niemcy, 1996
Francja,
j , 2008
Finlandia, 2005
USA, 2006
Microwave‐Assisted
Microwave
Assisted Extraction (MAE) (MAE)
MARS 5 Cem Corporation, UK
MARS 5, Cem
Corporation UK
www.chemia.ug.edu.pl
Jednoczesna ekstrakcja NLPZ i hormonów estrogennych z próbek gleby
Odzysk całkowity [%] (RSD, %)
Wytrząsanie + dSPE
Analit
PSA/C18 Wytrząsanie+ Strata Wytrząsanie + Oasis 10 mL ACN
+ 10 mL H2HLB
O; p
pH 2
C18 E
C18‐E
(QuEChERS)
MAE +
MAE +
Strata C18 E
Strata C18‐E
Oasis HLB
Oasis HLB
Wybór odpowiedniej metody izolacji i
wzbogacania 65.1 (21.0)
NLPZ oraz estrogenów z13.5 (1.8)
próbek
stałych
y
wytrząsanie + dSPE 83.2 (3.0)
52.6 (8.1) ● Ekstrakcja przez
117.2 (9.0)
(QuEChERS)
4
‐
‐
● Ekstrakcja przez ‐wytrząsanie + C-18E
● Ekstrakcja przez wytrząsanie + Oasis HLB
‐
‐
‐
● Ekstrakcja MAE + C-18E
C 18E
+ Oasis HLB
33.9(19.7)● Ekstrakcja MAE
110.4 (6.8)
77.1 (4.3)
Wybór odpowiedniego rozpuszczalnika
Kw. salicylowy
28.9 (20.2)
‐
do estrakcji
j
Ibuprofen •acetonitryl
Paracetamol•octan etylu
31.2 (27.2)
‐
Flurbiprofen•aceton
‐
Naproksen
21.1 (15.1)
Diflunisal
Ketoprofen
Diklofenak
Charakterystyka
Dietylostilbestrol
pH
(H2O)
gleby
20.3 (12.9)
6.45
17β‐Estradiol
17α‐Etynylestradiol
Estriol
Warunki MAE
‐
42.0 (7.5)
96.2 (7.6)
88.3 (4.6)
j 43.5 (4.4)
400 W, 8 min
to 115 ºC, 37.5 (7.7)
czas ekstrakcji
‐
14 9 (12 4)
14.9 (12.4)
37 5 (7 7)
43 5 (4 4)
15
min
w
115
ºC
‐
44.1 (4.0)
88.1 (5.4)
90.7 (6.8)
pH(KCl) 31.3 (14.3)
OC [%]
Estron
5.62
4 g MgSO + 1 g NaCl
2.13
54.1 (5.8)
51.5 (5.0)
51.5 (5.0)
27.8 (7.1)
113.5 (4.0)
PWK [cmol(+)/kg]
Oczyszczanie
y
ekstraktu
24.6 (5.0)
45.7 (10.8)
6.18
SPE – Oasis HLB
54.1 (4.6)
76.5 (7.6)
53.9 (7.2)
53.9 (7.2)
71.6 (8.3)
71.6 (8.3)
89.3 (4.7)
108.2 (5.9)
51.6 (0.4)
68.8 (3.4)
( )
91.7 (4.0)
102.3 (4.3)
58 6 (8 4)
58.6 (8.4)
106.7 (5.1)
69.2 (5.9)
86.3 (3.9)
14.7 (9.8)
38.7 (10.0)
51.4 (15.5)
82.3 (5.3)
45.1 (17.6)
45.1 (17.6)
75.9 (5.9)
75.9 (5.9)
43.9 (7.3) Kumirska J., Migowska
53.1 (10.1)N., Caban M., Łukaszewicz
82.1 (6.5) P., Stepnowski P., Sci. Total Environ. 508 (2015) 498–505 48.3 (13.7)
81.8 (7.1)
www.chemia.ug.edu.pl
MAE‐SPE‐GC/MS(SIM)
Compound
Compound
Inter‐day y
Sewage
Gdansk
TricityIntra‐day Gdansk
Intra‐day Inter‐day Szprudowo treatment plant Szadółki
Landscape Park, Jasień R2
precision (soil)
accuracy [%]
precision RSD [%]
accuracy [%]
[ng/g]
Gdansk (sludge) (soil)
Gdansk (soil)
(soil)
RSD [%]
Linearity range Determined
[ng/g]
90 2 105.0
90.2 –
105 0 Determined concentrations [ng/g]
1 2 8.9
1.2 –
8concentrations
9
86 6 105.4
86.6 –
105
4
1 4 14.3
1.4 –
14 3
Salicylic acid
Salicylic acid
2 1200
2 –
0 993
0.993
Salicylic acid
Ibuprofen
1 – 489
1200
0.998
12.4
84.6 – 104.2
Ibuprofen
Paracetamol
2 – 96
1000
0.992
5.0 90.1 – 110.0
Paracetamol
Flurbiprofen
1 – ‐1200
0.999
‐
2.3 – 9.1
Flurbiprofen
Naproxen
2 – 98
1000
0.992
‐ 87.2 – 108.3
6.5
88.0 – 107.4
‐
1.6 – 9.0
Naproxen
Diflunisal
10 –10
1000
0.992
‐
4.5 – 9.2
Diflunisal
Ketoprofen
17 –‐1000
0.994
‐ 85.9 – 108.4
‐ 86.2 – 108.7
‐
0.1 – 9.1
Ketoprofen
Diclofenac
6 – ‐1200
0.997
‐
‐
Diclofenac
Diethylstilbestrol
1 – 20
1000
Diethylstilbestrol
Estrone
2 – ‐1000
Estrone
17β‐Estradiol
1 – ‐1200
17β‐Estradiol
β
17α‐
17α
‐
1 – 1000
17α‐Ethinylestradiol
12.2
Ethinylestradiol
Estriol
Estriol
1 – ‐1000
14.3 2.2 – 9.1
‐
1.2 – 9.0
0.997
0.995
‐ 92.0 – 107.1
6.5
‐
‐
‐
85.9 – 102.6
6.9
86.5 – 109.2
‐
‐
1.2 – 9.4
1.0 – 9.3
0.5 – 9.2
[ng/g]
ponds [ng/g]
(sediments)
22
2.2
07
0.7
6.382.3 – 106.218.32.4 – 12.3
23.6
0.9
0.3
8.087.5 – 118.04.9 1.6 – 9.2
1.0
1.9
0.6
‐ 84.4 – 111.2‐
8.885.9 – 114.4‐
2.7 – 11.1
‐
1.4
0.5
1.9 – 11.3
‐
2.2
0.7
‐ 83.8 – 118.6‐
‐ 85.2 – 112.9‐
4.8 – 15.0
‐
9.8
3.3
0.5 – 13.0
‐
17.1
5.7
‐
1.9 – 11.7
‐
5.6
1.9
2.3 – 4.7
2.1
1.2
0.4
1.4 – 11.1
‐
2.6
0.9
1.5 – 9.8
‐
1.2
0.4
‐
92.6 – 100.5
90.2 – 101.0
Risk quotient
(RQ): 1.7 – 9.3
‐ 91.8 – 102.5 ‐
‐
‐
0.991
2.0 – 4.4
Ibuprofen
PNEC 0 73
PNEC 0,73 ng/g; RQ 10,9
ng/g; RQ 90.4 –
10 9104.7
‐ 89.9 – 110.0 ‐
‐ 87.6 – 119.1‐
0.993
1.0 – 9.0
Diclofenac
PNEC 0,013 ng/g; RQ 161
0.996
MQL BolszewoMDL fish
fish ‐ 91.3 – 109.2‐
9.0
‐
‐
84.5 – 105.3
‐
‐ 85.8 – 112.4‐
1.2
1.4 – 10.4
1.3
0.4
0.7 – 10.3
‐
1.2
0.4
‐
Migowska N., Caban M., Łukaszewicz P., Stepnowski P., Sci. Total Environ. 508 (2015) 498–505
www.chemia.ug.edu.pl
Nanorurki węglowe jako sorbenty w dyspersyjnej ęg
j
y
y p yj j
ekstrakcji do fazy stałej do izolacji β‐blokerów
< 100 nm
www.chemia.ug.edu.pl
Optymalizacja procedury analitycznej
MWCNTs
MWCNTs
Short MWCNTs
OH
OH‐modified MWCNTs
difi d MWCNT
COOH‐modified MWCNTs
Helical MWCNTs
Efektywność ekstrakcji
j
Outer diameter [ ]
[nm]
< 8
20‐30
< 8
< 8
8
< 8
100‐200
Length [ ]
[µm]
10‐30
10‐30
0.5‐2
10 30
10‐30
10‐30
10‐30
Specific Surface Area [ 2 g‐11]
[m
> 500
> 110
> 500
> 500
500
> 500
> 30
Rodzaj nanorurki węglowej
Czas ekstrakcji
0 ‐120 min
pH próbki
Skład eluentu
2 ‐ 10
Eluent
Czas [min.]
octan etylu:ACN:NH4OH
30
octan etylu:ACN:NH
l ACN NH4OH
15% NH4OH w ACN
60
30
15% NH4OH w ACN
60
Ilość sorbentu
4, 10, 20, 40 mg/ 100 ml
www.chemia.ug.edu.pl
Dobór warunków (pH ilość MWCNTs skład eluentu)
Dobór warunków (pH, ilość MWCNTs, skład eluentu)
100
90
80
70
Recovery [%
%]
60
50
40
30
20
10
0
atenolol
pH 3
pH 4
pindolol
pH 5
acebutolol
pH 6
pH 7
metoprolol
pH 8
propranolol
pH 9
pH 10
100
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
90
80
Recovery [%]
Recovery [%]
pH 2
nadolol
70
60
50
40
30
20
10
0
atenolol
nadolol
4 mg
4 mg
pindolol
10 mg
10 mg
acebutolol
20 mg
20 mg
metoprolol propranolol
40 mg
40 mg
atenolol
nadolol
pindolol
acebutolol
metoprolol
propranolol
Desorpcja 0,5h octan etylu:ACN:NH4OH
Desorpcja 1h octan etylu:ACN:NH4OH
Desorpcja 0,5h 15% NH4OH w ACN
Desorpcja 1h 15% NH4OH w ACN
www.chemia.ug.edu.pl
walidacja procedury analitycznej
MWCNTs < 8 nm
10 mg sorbentu / 100 mL próbki
Czas ekstrakcji ‐ 10 min.
pH 6
Eluent ‐ octan etylu : ACN (1 : 1, v : v) + 15 % Eluent octan etylu : ACN (1 : 1 v : v) + 15 %
NH4OH
Technika analityczna
HPLC‐DAD,
lub
HPLC‐MS,
kolumna C6‐Phenyl,
faza ruchoma ACN+ 0,05 % TFA
(Faza A) oraz H2O + 0,025 %
TFA (Faza
(F
B)
B).
Elucja gradientowa od 5 % fazy
A do 60 % w 20 min.
Analyte
tr
[min]
Linearity range
[µg L‐1]
R2
Intra‐day
precision [%]
Inter‐day
precision [%]
Accuracy
[%]
LOD
[ng L‐1]
LOQ
[ng L‐1]
Atenolol
10,41
0.06‐10
1.000
0.11‐1.62
2.09‐4.7
102.99‐104.75
20
60
Nadolol
15,32
0.06‐10
0.999
0.20‐2.78
2.22‐3.74
102.18‐105.28
20
60
Pindolol
16,42
0.06‐10
0.999
0.16‐2.28
1.88‐4.66
101.38‐105.16
20
60
Acebutolol
17,85
0.02‐10
0.999
0.05‐2.22
2.47‐4.66
102.43‐104.51
10
20
Metoprolol
18,36
0.02‐10
0.999
0.15‐3.4
2.38‐4.65
102.81‐105.3
10
20
Propranolol
21,69
0.02‐10
0.999
0.25‐1.96
0.49‐4.85
102.33‐104.7
10
20
www.chemia.ug.edu.pl
Zastosowanie nanorurek węglowych ęg y w dozymetrii pasywnej do izolacji wybranych leków i związków fenolowych z próbek wody
i związków fenolowych z próbek wody
Nanorurki węglowe
Elucja
Dozymetr
LC‐MS/MS
www.chemia.ug.edu.pl
Optymalizacja procedury analitycznej
Optymalizacja procedury analitycznej
MWCNTs
MWCNTs
MWCNTs
MWCNTs
OH‐modified MWCNTs
Efektywność ekstrakcji
Czas ekstrakcji
0 – 14 dni
0 –
14 dni
Ilość sorbentu
10, 25, 50, 100 mg/ 100 ml
Outer diameter [nm]
< 8
20‐30
> 50 50
8 ‐15 8 ‐15
Length [µm]
10‐30
10‐30
10 20
10 ‐20
10‐30
10‐30
Specific Surface Area [m2 g‐1]
> 500
> 110
60
233
233
Rodzaj nanorurki węglowej
Skład eluentu
Eluent
Czas [min.]
ACN:MeOH:CH2Cl2 (40:40:20,v:v:v) 60
ACN:MeOH:EtOAc (40:40:20, v:v:v)
ACN:MeOH:THF (40:40:20, v:v:v)
60
60
ACN:Mobile Phase B (60:40, v:v)
60
Sequential elution using ACN, MeOH, CH2Cl2, THF
www.chemia.ug.edu.pl
Rodzaj nanorurki węglowej i czas ekspozycji próbnika
MWCNTs o.d. < 8 nm
MWCNTs o.d. 8‐15 nm
80
80
Sorption rate [%]
100
Sorptiion rate [%]
100
60
40
20
60
40
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
Day
0
1
2
3
4
MWCNTs o.d. 20‐30 nm
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
Day
MWCNTs o.d. >50
50 nm
100
80
80
Sorption ratee [%]
Sorption rate [%]
100
60
40
20
60
40
20
0
0
0
1
2
3
100
50
0
sulfapyridine
0
4
5
6
7
8
9
sulfamethoxazole
1
2
3
10 11 12 13 14
Day
carbamazepine
4
5
0
p‐nitrophenol
6
7
1
8
2
3
17‐β‐estradiol
9
Day
www.chemia.ug.edu.pl
4
5
10
6
7
8
9
3,5‐dichlorophenol
11
12
10 11 12 13 14
Day
13
diclofenac
14
Skład eluentu
MWCNTs, o.d. < 8 nm
MWCNTs, o.d. 8‐15 nm
MWCNTs, o.d. 20‐30 nm
120
MWCNTs, o.d. > 50 nm
OH‐MWCNTs, o.d.8‐15 nm Recoverry [%]
100
80
60
40
20
0
MWCNTs o.d. >50 nm
MWCNT d 50
20 ml ACN/MeOH/EA
20 ml ACN/MeOH/THF
20 ml ACN:AB (60:40) 20 ml ACN/MeOH/DCM
120
Reco
overy [%]
100
80
60
40
20
0
AB – faza ruchoma
www.chemia.ug.edu.pl
Optymalne warunki ekstrakcji i walidacja procedury analitycznej
Technika analityczna
HPLC‐DAD
lub
HPLC‐
MS, kolumna C18,
faza ruchoma ACN (Faza A)
oraz 5 mM CH3COONH4 pH 4,2
El j gradientowa
Elucja
di
od
d 20 %
fazy A do 65 % w 18 min.
MWCNTs > 50 nm
100 mg sorbentu / 100 mL próbki
Czas ekstrakcji ‐ 7 dni
Eluent – 20 mL
Eluent 20 mL ACN:MeOH:CH2Cl2 (40:40:20,v:v:v)
ACN:MeOH:CH2Cl2 (40:40:20 v:v:v)
Compound
Linearity range
Linearity range [µg L‐1]
R2
Precision [%] n = 4
Accuracy [%] n = 4
LOD
LOQ
[µg L‐1] [µg L‐1] n = 4
n = 4
sulfapyridine
0,05 ‐ 10
0.9904
2.79‐8.18
95.15‐107.89
0,01
0,05
sulfamethoxazole
0,05 ‐ 10
0.9980
0.04‐8.49
91.80‐116.31
0,01
0,05
carbamazepine
0,05 ‐ 10
0.9910
0.79‐8.94
91.02‐106.89
0,01
0,05
p‐nitrophenol
1,5 ‐ 10
0.9968
1.93‐6.73
92.96‐104.02
0.5
1,5
17 β estradiol
17‐β‐estradiol
0 05 10
0,05 ‐
0 9963
0.9963
2 61 6 08
2.61‐6.08
99 76 108 58
99.76‐108.58
0 01
0,01
0 05
0,05
3,5‐dichlorophenol
1,5 ‐ 10
0.9999
2.01‐6.03
100.35‐116.20
0.5
1,5
diclofenac
0,05 ‐ 10
0.9989
1.77‐5.80
94.21‐124.15
0,01
0,05
www.chemia.ug.edu.pl
PASSIL
N(CN2)‐
P666-14 N(CN)2
BEFORE
EXTRACTION
NO2
OH
www.chemia.ug.edu.pl
AFTER
EXTRACTION
Sulfapirydyna
S lf
Sulfametoksazol
t k
l
Karbamazepina
4‐nitrofenol
17β estradiol
17β‐estradiol
3,5 – dichlorofenol
Diklofenak
Sulfapirydyna
Sulfametoksazol
Karbamazepina
4‐nitrofenol
17β‐estradiol
3 5 – dichlorofenol
3,5 –
Diklofenak
M. Caban, H. Męczykowska, P. Stepnowski, (2016) Talanta (in press)
www.chemia.ug.edu.pl
Analityka i ocena ryzyka występowania farmaceutyków w środowisku Część I. Źródła występowania i wyzwania analityczne Część II. Pobieranie i przygotowanie próbek do analizy pozostałości farmaceutyków w środowisku Część III. Zastosowanie technik chromatografii gazowej do oznaczania farmaceutyków w ś d ik
środowisku Część IV. Zastosowanie technik chromatografii cieczowej do oznaczania farmaceutyków w środowisku Część V. Ocena dróg przemieszczania, ryzyka ekotoksykologicznego oraz stopnia występowania farmaceutyków w próbkach środowiskowych pobranych na terenie Polski
www.chemia.ug.edu.pl
Dr inż. Anna Białk Bielińska, Dr Magda Caban, Dr hab. Jolanta Kumirska, Dr Joanna Maszkowska, Dr Natalia Migowska, Dr Marta Wagil , Mgr Marta Borecka, Mgr Paulina Ł k
Łukaszewicz , Mgr Katarzyna Mioduszewska, Mgr Alan Puckowski
i
K
i d
k
Al
k
ki
www.chemia.ug.edu.pl