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Sviluppo e Ottimizzazione di un metodo LC-MS/MS applicato alla determinazione di cianotossine
in campioni d’acqua destinata e da destinare al consumo umano
Federica Nigro Di Gregorio
Reparto Igiene delle Acque Interne Dip. Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria
“ Aggiornamento di procedure di campionamento e test in situ,
implementazione di sistemi analitici per la determinazione
di tossine acquatiche e cianotossine “
Foggia, 7-8 febbraio 2012
\
LC-MS
\
Conforme ai criteri normativi
-limite di rivelazione < 0.1 µg/L -accuratezza e precisione idonei allo scopo
-rapido -automatizzabile
MCs
R1
R2
Dem-MC-RR Arginina Arginina
MC-RR Arginina Arginina
MC-YR Tirosina Arginina
Dem-MC-LR Leucina Arginina
MC-LR Leucina Arginina
MC-LA Leucina Alanina
MC-LY Leucina Tirosina
MC-LF Leucina Fenilalanina
MC-LW Leucina Triptofano
\
Analiti selezionati
Nodularina
(STANDARD INTERNO)
H
HCH3
H
CH3
H
H
NH
CH3
HO
NH
COOHH
N
O
CH3
CH2
NH
O
CH3
H
R1
O
R2
O
NH
H CH3
COOHH
CH3
O
(5) Adda
(6) D-Glu (7) N-metildeidroalanina
(Mdha)
(1) D-Ala
(3) D-eritro--metilAsp
\
LC-MS
Conservazione e pretrattamento del campione -bottiglie di polietilene o vetro scuro -temperatura 1-10º -conservazione al buio
Tossine intracellulari
isolamento delle cellule (filtrazione)
estrazione previa lisi cellulare (congelamento-scongelamento, ultrasuoni)
in presenza di solvente organico
Tossine extracellulari o libere
isolamento degli analiti in soluzione acquosa: SPE
filtri 0.45 mm Tossine totali
intracellulari + libere Filtri a fascia nera
Congelamento
scongelamento
\
1) 0,5 L campione di acqua +1µg/L di Nodularina 2) PRECONCENTRAZIONE DEGLI ANALITI
3) RI-ESTRAZIONE
DEGLI ANALITI
Eluizione:
1 mL CH3OH + 6 mL
CH2Cl2/CH3OH (80:20
v/v) 10 mmol/L TFA
4)- evaporazione a 50°C
-ricostituzione del residuo
-iniezione 50/1000 estratto finale
Cartucce SPE (Carbograph 4)
0,5 L campione di acqua +1µg/L di Nodularina
Filtrazione del campione di acqua (filtri a fascia nera)
Iniezione diretta (100 µl di campione)
Metodo di conferma: fornisce informazioni
per l’identificazione e la quantificazione di
tossine in esame
sistema estremamente sensibile (limite
inferiore di rivelabilità intorno al picogrammo)
Tossine di origine algale e da cianobatteri
sviluppo di sistemi API alla fine degli
anni ’80
utilizzo nel settore analitico
ambientale nell’ultimo decennio:
Sistema di
separazione
cromatografica
Sorgente
di ioni
Analizzator
e di massa Rivelatore
Presentazione
del segnale
Elaboratore
di segnale
Campione
A B C
m/z
\
LC-MS
Informazioni
strutturali e
proprietà chimiche
della molecola
Filtro Q1
Cella di collisione
Q2
Filtro Q3
Spettrometro di massa: API 3000 triplo quadrupolo
(AB-Sciex)
Sorgente: Atmospheric Pressure Ionization (API)
Interfaccia: Turbo IonSpray® (TIS)
15 © 2009 Applied Biosystems
LC
High Voltage
Nebulizer
Gas
Atmospheric pressure Vacuum
Formation of
charged droplets
Evaporation
(TurboV heaters)
Coulomb-
Explosion Exhaust
Curtain Gas
Curtain Gas
Mass Analyzer
Orifice
TurboV
heaters
Turbo V™ Source: ESI
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
+
+
+
+
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
+
+
+
+
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
+
+
+
+
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
Curtain Gas Interface
DP SK CUR
N2
Atmospheric pressure Vacuum
Q0
+
IONIZZAZIONE
\
Identificazione certa con MS_ Identification point (Ips)
\
Identificazione certa con MS_ Identification point (Ips)
Q1 scan: full scan (Start – Stop)
Soluzione standard di
MC-dem-RR 5 ng/µL
Ione molecolare protonato
Analisi LC-MS/MS di microcistine
Continuous Ion Flow
Q1= Resolving Q3 = Scanning
Production Ion Scan (MS/MS)- Frammentazione
Utilizzato per l’identificazione
di ioni prodotti
Dopo l’identificazione lo ione precursore
viene inviato nella cella di collisione e
viene frammentato.
Q1 è fisso, filtra lo ione prursore selezionato
Q3 seleziona in range di masse stabilito, gli
ioni prodotti
Continuous Ion Flow
Q1= Resolving Q3 = Scanning
Production Ion Scan (MS/MS)- Frammentazione
Ione frammento
CE=30
Ione frammento
CE=60
MRM ( Multiple Reaction Monitoring)
DP, volt
Precursor Ion Scan
O C H 3
+ + O C H 3
+ + N2
N2
N2
O C H 3
+ +
IDENTIFICAZIONE MCs IN FULL-SCAN
Collision cell Q1 Q3
\
LC-MS
Colonna
Alltima C18
(2.1x250 mm,
ID 5µm)
Temperatura
40°
Flusso
200 µL/min
Volume
iniettato
50 µL
Fase mobili
ACN 10 mM HCOOH
H2O 10 mM HCOOH
ACN
Cromatogramma LC-MS/MS in modalità MRM risultante da un’iniezione di 0,5 L di un campione di acqua deionizzata contaminato con 0,1 µg/L di una miscela degli analiti oggetto di studio e 1 µg/L dello standard di processo
Cromatogramma LC-MS/MS in modalità MRM risultante da un’iniezione di 0,5 L di un campione di acqua deionizzata contaminato con 0,1 µg/L di una miscela degli analiti oggetto di studio e 1 µg/L dello standard di processo
MC-dem-RR>213 (diagnostic TRANSITION)
MC-dem-RR>135 (quantifying TRANSITION)
O
NH2
OH
Composto Massa esatta,
(m/z)
Transizioni, (m/z) e abbondanze relative
166 91 166 107 166 131 166 149
Phe 165.191 2.2% 34.4% 50% 13.4%
Ana-a 165.234 9.7% 10.5% 27% 52.8%
CH3
O
NH
Anatoxin-a (neurotossina algale)
Fenilalanina
(amminoacido)
Conclusioni
Sviluppo e validazione di un metodo analitico di conferma per la valutazione del rischio da esposizione a microcistine in acque potabili
in distribuzione
Determinazione di 12 congeneri di Cianotossine
LOD :0.002-0.013 µg/L
Modello di approccio generale per la gestione delle emergenze correlate a proliferazione di
cianobatteri potenzialmente tossici nella filiera di produzione di acque destinate a consumo umano
Controllo Ricerca (studi ambientali, efficienza dei trattamenti,
prevenzione dei fenomeni)
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