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Klinische MassenspektrometrieVoll integriertes Laboranalysegerät für Krankenhauslabore

Voll-integriertes Laboranalysegerät zur klinischen Massenspektrometrie

Thermo Fisher Scientific stellt das weltweit erste voll-integrierte Laboranalysegerät zur klinischen Massenspektrometrie auf der EuroMedLab vor.

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FachbeitragKalibrierung mit 15N-markierten Standards

Bestimmung von ausgewählten PBSM mit GC-MS/MS mit einer Bestimmungsgrenze von 1 ng/l in Wasser
Fachbeitrag: Kalibrierung mit  15N-markierten Standards



Mit GC-MS/MS sind in Wasser eine Auswahl von Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel (PBSM) mit einer Bestimmungsgrenze von 1 ng/l in der Routine bestimmbar. Der Einsatz von 15N-markierten Standards ist offenbar ein weiteres nützliches Instrument zur Vereinfachung und Verbesserung der Analytik.

Einleitung

Unter toxikologischen Gesichtspunkten, aber auch im Sinne einer verbesserten Vorbeugung ist es wünschenswert, mit immer tieferen Bestimmungsgrenzen das Vorhandensein oder die Abwesenheit von einigen Substanzen aus dem Bereich der Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmittel (PBSM), ihrer Abbauprodukte sowie sonstige toxische oder umweltrelevante Substanzen, wie Arzneimittel, Röntgenkontrastmittel, Komplexbildner etc., nachzuweisen.

Im Kundenauftrag untersuchen wir daher seit zwei Jahren die in der Tabelle 1 aufgeführten Substanzen mit der Technik der Wahl, nämlich GC-MS/MS. Wir haben außerdem seit kurzer Zeit drei 15N-markierte Standards zur Verfügung, mit denen wir Kalibrierkurven erstellt haben. Die Standards sind jetzt auch käuflich zu erwerben.

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Vorbereitung der Proben

Die Probenvorbereitung gestaltet sich nicht grundsätzlich anders als bei den Routineproben. Wir absorbieren auf speziell gereinigtem XAD2-Harz (ein vergleichbares Material wird demnächst bei ABCR erhältlich sein) und engen die Desorptionslösung auf 50 µg/l ein. Bei sauberem Grund- oder Trinkwasser kommen als Originalmenge 500 ml zum Einsatz. Unter diesen Prämissen erreichen wir eine BG von 10 ng/l in der Routine mit einfacher GC-MS.

Bei allen Untersuchungen, ob MS oder MS/MS, verwenden wir bisher deuteriertes D5-Sebuthylazin als internen Standard und D5-Terbuthylazin als Wiederfindungsstandard, d.h. D5-Sebuthylazin wird der Originalsubstanz vor der Aufarbeitung zugegeben und D5-Terbuthylazin in die aufkonzentrierte Messlösung. Dadurch haben wir eine Kalibrierung über das gesamte Verfahren und können, falls notwendig, für jede Probe die statistisch relevanten Kenndaten angeben. Gleichermaßen sind damit alle Daten vorhanden, um gegebenenfalls die Messunsicherheit zu bestimmen.

Mit der Verwendung der 15N-markierten Standards lässt sich die Analytik deutlich verfeinern und eindeutiger gestalten. Zukünftig wollen wir alle 15N-markierten Verbindungen zunächst für die MS/MS und später auch bei Analysen mit der Single-MS routinemäßig anwenden. Dadurch können die deuterierten Standards entfallen bzw. als zusätzliche interne Standards verwendet werden.

Wir gehen davon aus, dass bei breiter Anwendung der 15N-markierten Verbindungen deren Preise deutlich sinken werden. Der Wunschtraum eines jeden Analytikers, speziell im Bereich der PBSM, für alle zu untersuchenden Verbindungen erschwingliche isotopenmarkierte Standards in der Routine einsetzen zu können, rückt mit 15N-markierten Substanzen ein erhebliches Stück näher.

Messungen

Die Messungen wurden allesamt mit einem System Agilent-GC 6890 und Kodiak-MS/MS 800 durchgeführt.

GC-Programm: 45 °C/3 min, 15 °C/min bis 300 °C, 300 °C/5 min.

Laufdauer: 25 min.

PTV-Programm: 50 °C/0,5 min, 300 °C/min bis 300 °C; Transferline: 250 °C.

Trägergas : He, Kollissiongas: 1 mTorr Ar.

Säule: DB1, 30 m, 0,32 mm, 0,8 µm Filmdicke.

Kalibriert wird routinemäßig über 5 Punkte von 5…100 ng/l sowohl mit nativen als auch mit markierten Standards. Als Übergänge für die MS/MS haben wir verwendet, wie in Tabelle 1 angegeben.

Ergebnisse

Es wurden 450 Grund- und Oberflächenwasserproben im Jahr 2005 untersucht. Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist die Zahl der positiven Ergebnisse im Bereich zwischen der jeweiligen niedrigen Bestimmungsgrenze und der herkömmlichen von 10 ng/l durchaus nicht vernachlässigbar, besonders wenn man auf die Zahl der positiven Befunde bezieht. Dabei wird ersichtlich, dass bei vier von insgesamt neun Wirkstoffen ausschließlich Gehalte in diesem niedrigen Bereich zu bestimmen sind.

Für die mittel- bis langfristige Entwicklung des Gehalts an PBSM in Wässern sind derartige Kenntnisse von erheblicher Bedeutung. Die detaillierteren Kenntnisse des Kontainments von z.B. Grundwasserleitern dürften außerordentlich dienlich sein für eine Vielzahl von Aspekten, wie z.B. Zu- oder Abnahme der Belastungen, Verteilung von Belastungen, Auftreten neuer Verbindungen etc. Diese Daten sind insbesondere für Trinkwasserversorgungen und Versorger von erheblichem Belang.

15N-Standards

Die mit den markierten Standards erstellten Kalibrierkurven decken sich absolut mit den Kalibrierungen der nativen Standards. In der angebotenen Form von Lösungen (1 ml mit 20 ng/µl) sind die 15N-Substanzen sehr gut handhabbar, wobei besonders die Certan®-Gefäße äußerst angenehm sind.

Die Massenspektren der drei 15N-markierten Triazinen mit Single-MS als auch im Vergleich zu den nativen Verbindungen mit der MS/MS finden sich in den Bildern 1 bis 7.

Ausblick

Der Einsatz isotopenmarkierter Substanzen ist mittlerweile in vielen Bereichen auch in der Routine die Regel, wobei die allergrößte Zahl deuteriert ist. Bei aufwändigeren Verfahren wie z.B. der PCDD/F-Analytik sind im Substanzgerüst markierte Verbindungen unverzichtbar. Die gerade in den letzten Jahren stark gestiegenen Anforderungen bei der Rückstandsanalytik von Obst und Gemüse ließen sich bedeutend leichter mit 15N-markierten Standards erfüllen.

Bei der MS/MS, die ja bereits in Kopplung mit LC/HPLC etabliert ist, sind derartige Verbindungen deswegen von höchstem Interesse und vorteilhaft, weil dann praktisch alle Übergänge zur Verfügung stehen und dies kombiniert mit den immanenten Vorteilen der isotopenmarkierten Substanzen zu einem extrem hohen Standard der Qualität der Analytik führt. Neben den bereits jetzt zugänglichen drei Triazinen sollen in Bälde weitere 15N-markierte Triazine zur Verfügung stehen.

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