analityka pozostaŁoŚci ksenobiotykÓw w prÓbkach … · 2013-02-20 · niskie i nawet bardzo...

1

Alma Oleszczak, Aleksandra Szreniawa-Sztajnert, Jacek Namieśnik

ANALITYKA POZOSTAŁOŚCI KSENOBIOTYKÓW W PRÓBKACH

ŚRODOWISKOWYCH

Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny

Politechnika Gdańska ul. G. Narutowicza 11/12

80-233 Gdańsk E-mail: [email protected]

1 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012

2

CELE I ZADANIA ANALITYKI I MONITORINGU ŚRODOWISKA

Identyfikacja źródeł oraz oszacowanie wielkości i zasięgu oddziaływania emisji.

Oszacowanie poziomu imisji. Badanie losu środowiskowego ksenobiotyków. Poznawanie mechanizmu procesów bioakumulacji

zanieczyszczeń w tkankach organizmów żywych. Ocena toksyczności i ekotoksyczności zanieczyszczeń. Ocena skuteczności zabiegów sozotechnicznych.


3

ANALITYKA I MONITORING ŚRODOWISKA

Niskie i nawet bardzo niskie poziomy zawartości analitów w próbkach charakteryzującej się złożonym składem matrycy.

Zmienność czasowa i przestrzenna stężeń pozostałości ksenobiotyków w poszczególnych elementach środowiska.

Obecność w matrycy badanych próbek związków o zbliżonych właściwościach fizykochemicznych – niebezpieczeństwo interferencji.

Nieznajomość szlaków przemian poszczególnych ksenobiotyków.

Konieczność oznaczania zarówno zanieczyszczeń pierwotnych, jak i ich produktów degradacji i metabolizmu.

Brak odpowiednich wzorców i materiałów odniesienia. 3 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012

4

GŁÓWNE GRUPY KSENOBIOTYKÓW

• 4 000 aktywnych składników farmaceutyków • 3 000 dodatków zwiększających okres przydatności żywności do spożycia • 2 500 dodatków do żywności poprawiających walory smakowe • 2 000 dodatków zwiększających trwałość farmaceutyków • 1 500 aktywnych składników w pestycydach • 1 000 substancji powierzchniowo-czynnych • 50 000 innych związków chemicznych obecnych w produktach codziennego użytku

ME

TAB

OL

ITY

I PR

OD

UK

TY

RO

ZKŁ

AD

U


5 5 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012

KLASYFIKACJA ZANIECZYSZCZEŃ ŚRODOWISKA

Zanieczyszczenia środowiska Związki podlegające uregulowaniom prawnym

• … • … • …

• dioksyny (PCDD+PCDF)

• wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne • polichlorowane bifenyle

• pestycydy chloroorganiczne

Związki nie podlegające uregulowaniom prawnym • … • … • …

• kompleksy metali

• estrogeny • fitoestrogeny

• bisfenol A • polibromowane uniepalniacze

• niejonowe surfaktanty i ich metabolity • alkilofenole

• pozostałości farmaceutyków • estry kwasu ftalowego i ich pochodne

• syntetyczne związki zapachowe • środki kosmetyczne i higieny osobistej

Związki endokrynne – wywołujące zakłócenia równowagi hormonalnej w

organizmach żywych

•nowo pojawiające się zanieczyszczenia (new emerging pollutants)

•nie zidentyfikowane zanieczyszczenia (non-identified pollutants)

6

PRÓBKI GAZOWE

Związki bardzo lotne

Związki średnio lotne i nielotne

Frakcja gazowa – związki w postaci

gazów lub par

Frakcja aerozolowa – cząstki ciekłe

Frakcja pyłowa – cząstki stałe


SPECJACJA

7

PRÓBKI CIEKŁE

Zanieczyszczenia

rozpuszczone

Zanieczyszczenia

w postaci

zawiesiny


SPECJACJA

PRÓBKI STAŁE

UKŁAD WIELOFAZOWY

- ziarna materiału stałego,

- przestrzeń miedzyziarnowa:

- powietrze,

- woda,

-związki zaadsorbowane na powierzchni materiału

stałego,

- związki rozpuszczone w wodzie. 8 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012

9

FARMACEUTYKI W ŚRODOWISKU PHARMACEUTICALS IN THE ENVIRONMENT

„Pollution from pharmaceuticals in surface and groundwaters is becoming recognised as an environmental concern in many countries leading to the area of study labelled Pharmaceuticals in the Environment (PIE).”

Zanieczyszczenie wód powierzchniowych i gruntowych środkami

farmaceutycznymi jest postrzegane jako problem środowiskowy – w efekcie powstał problem badawczy pod nazwą pozostałość farmaceutyków (pharmaceutical residue).

S. K. Khetan, T. J. Collins, Chem. Rev., 107, 2319, 2007.


10 10

POZOSTAŁOŚĆ FARMACEUTYKÓW W ŚRODOWISKU – KAMIENIE MILOWE

55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012

ROK OSIĄGNIĘCIE KRAJ

1981 Ilościowe oznaczenie kwasu CLOFIBRIC w próbkach środowiskowych USA

1997 Oznaczenie pozostałości farmaceutyków w ściekach szpitalnych Niemcy

Badania toksyczności antybiotyków w próbkach wody Dania

1998 Monitoring wód rzecznych i ścieków Niemcy

1999 Opracowanie procedury wykrywania estrogenów w wodach powierzchniowych USA

2002

Pierwsza metoda pozwalająca na równoczesne oznaczanie pozostałości różnych ksenobiotyków w próbkach środowiskowych

Dania Monitoring wody pitnej

2003 Opracowanie modeli matematycznych przewidywania losu farmaceutyków w środowisku Belgia

2005 Oznaczanie pozostałości farmaceutyków w próbkach stałych Hiszpania

11

ETAPY PROCEDURY ANALITYCZNEJ OZNACZANIA POZOSTAŁOŚCI KSENOBIOTYKÓW W PRÓBKACH O ZŁOŻONYM SKŁADZIE MATRYCY

55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012 11

12

KONTROLA I ZAPEWNIENIE JAKOŚCI WYNIKÓW ANALITYCZNYCH (QC/QA)

12

KONTROLA JAKOŚCI (QUALITY CONTROL – QC)

Precyzja i dokładność procedury analitycznej

Wysoka jakość wyników analitycznych

ZAPEWNIENIE JAKOSCI (QUALITY ASSURANCE– QA) Szczegółowy opis postępowania w formie pisemnej – od momentu pobrania próbki aż do obróbki wyników


13

KLASYCZNA CHEMIA ANALITYCZNA

SYSTEM JAKOŚCI Projektowanie, planowanie, kontrola jakości, oszacowanie jakości, wprowadzenie zmian, korekt

ANALITYKA CHEMICZNA

M. Valcarcel, A. Ros, Trends Anal. Chem., 13, 17, 1994.

NARZĘDZIA DO KONTROLI I ZAPEWNIENIA JAKOŚCI WYNIKÓW ANALITYCZNYCH (QC/QA)


14

Elementy składowe systemu kontroli i zapewnienia jakości wyników pomiarów analitycznych

JAKOŚĆ WYNIKÓW POMIARÓW

ANALITYCZNYCH

WALIDACJA METODYK

ANALITYCZNYCH

SPÓJNOŚĆ NIEPEWNOŚĆ

MATERIAŁY ODNIESIENIA

BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE

JAKOŚĆ WYNIKÓW POMIARÓW ANALITYCZNYCH

WALIDACJA METODYK ANALITYCZNYCH

MATERIAŁY ODNIESIENIA

BADANIA MIĘDZYLABORATORYJNE

NARZĘDZIA DO KONTROLI I ZAPEWNIENIA JAKOŚCI WYNIKÓW ANALITYCZNYCH (QC/QA)


15

Kontrola i zapewnienie jakości wyników analitycznych (QC/QA) to „PIĘTA

ACHILLESOWA” wielu prac naukowych.

To również ogromne wyzwanie dydaktyczne dla środowisk

akademickich.


16

„SUCHY” WYNIK OZNACZENIA – TO NIE WYNIK KOŃCOWY ANALIZY!

POTRZEBA WIĘKSZEGO NACISKU NA :

Upowszechnianie opinii o znaczeniu analizy statystycznej i chemometrycznej

wieloparametrowych zbiorów danych pomiarowych,

Umocnienie świadomości, że źródłem informacji jest wynik zapisany w postaci:

x ± niepewność Wprowadzanie zasad „Zielonej Chemii”,

Przygotowanie i publikacja odpowiednich instrukcji i zaleceń oraz norm metodycznych,

Rozpowszechnienie odpowiednich SCHEMATÓW POSTĘPOWANIA (SOP),


17 17

PROBLEM WARTOŚCI „ZERO” W ANALITYCE CHEMICZNEJ

Szczególnie istotny w analityce składników śladowych. Rażącym BŁĘDEM jest podawanie wyników (stężenie, zawartość) analizy w postaci zera. Zalecane jest podawanie następujących informacji:

Nie wykryto n.w – n.d < LOD (podać wartość liczbową)

Nie oznaczono n.o – n.q < LOQ (podać wartość liczbową)


18

POJĘCIA PODSTAWOWE

18

CLD granica wykrywalności (Detection Limit – DL)

CQL granica oznaczalności (Quantitation Limit – QL)

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS, MDS)

C (s

tęże

nie

anal

itu)


19

Łańcuch jest tak mocny, jak jego najsłabsze ogniwo

Przygotowanie próbek do

analizy

Strategia i techniki pobierania próbek,

transport i przechowywanie

Analiza jakościowa i ilościowa

Obróbka danych i ich

przechowywanie Ocena

i interpretacja

wyników

Zdefiniowanie problemu

analitycznego

Słabe ogniwo

Najsłabsze ogniwo ! Krytyczne

etapy analizy


20

Parametry świadczące o „zieloności”

techniki ekstrakcyjnej

Poziom automatyzacji

Skala procesu

Sposób uwalniania

zatrzymanych analitów

Sposób połączenia z przyrządem pomiarowym

Miejsce realizacji operacji


DOBÓR TECHNIKI EKSTRAKCYJNEJ

21

NOWE ROZWIĄZANIA W ZAKRESIE EKSTRAKCJI ZIELONE TECHNIKI EKSTRAKCYJNE

Priorytetem jest eliminacja lub przynajmniej

znaczące zmniejszenie ilości zużywanych rozpuszczalników

organicznych i odczynników na różnych etapach

procedur analitycznych


Modyfikacje konwencjonalnych technik ekstrakcji

rozpuszczalnikowej

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa

wspomagana ultradźwiękami

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa

wspomagana promieniowaniem

mikrofalowym

Przyspieszona ekstrakcja

rozpuszczalnikowa

Ekstrakcja z wykorzystaniem nowych mediów

reakcyjnych

Ekstrakcja za pomocą płynu w stanie nadkrytycznym

Ekstrakcja za pomocą wody w stanie podkrytycznym

Ekstrakcja za pomocą cieczy jonowej

Ekstrakcja micelarna

Ekstrakcja wymagająca

niewielkiej ilości rozpuszczalnika

Ekstrakcja do pojedynczej kropli

Mikroekstrakcja za pomocą cieczy

Ekstrakcja membranowa

Ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa

Ekstrakcja do fazy stałej

Nanoekstrakcja do fazy stałej NSPE

Mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej

SPME

Ekstrakcja z wykorzystaniem

ruchomego elementu sorpcyjnego

Ekstrakcja za pomocą strumienia gazu

Zalety: obniżenie kosztów

analizy skrócenie czasu

analizy zmniejszenie nakładu

pracy w toku przygotowania próbki do analizy

zmniejszenie niekorzystnego oddziaływania na środowisko

22

NOWE MOŻLIWOŚCI ROZWOJU ANALITYKI SPECJACYJNEJ

22

• Techniki separacyjne o wysokim potencjale rozdzielczym sprzężone z czułymi detektorami (rozdzielanie dwuwymiarowe).

• Połączenie procesu rozdzielania z badaniami strukturalnymi (ESI-MS, MALDI-MS).

• Nowe techniki detekcji in situ o wysokiej czułości i selektywności (czujniki oparte na zastosowaniu polimerów z nadrukiem molekularnym).

• Nowe materiały odniesienia i porównania międzylaboratoryjne (dla zapewnienia kontroli i jakości wyników – QA/QC.


23

J. Hajslova, T. Cajka, L. Vaclavik, Trends Anal. Chem. 30, 204, 2011.

SPEKTROMETRIA MAS Z DESORPCYJNĄ JONIZACJĄ PRZEZ ELEKTROROZPYLANIE (Desorption Electrospray Ionization Mass

Spectrometry – DESI MS)

Wykrywanie związków organicznych - Bezpośrednia analiza próbek ciekłych lub stałych - Wykorzystanie włókna do SPME Desorpcja termiczna analitów przy użyciu strumienia gorącego gazu (N2/He) Jonizacja chemiczna pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI) Wykorzystanie spektrometru mas (najczęściej: analizator czasu przelotu)


24

SPEKTROMETRIA MAS Z DESORPCYJNĄ JONIZACJĄ PRZEZ ELEKTROROZPYLANIE (DESI MS)

M.W.F. Nielen, H. Hooijerink, P. Zomer, J.G.J. Mol, Trends Anal. Chem., 30, 2, 2011.

ZASADA DZIAŁANIA URZĄDZENIA DESI MS


25

M.W.F. Nielen, H. Hooijerink, P. Zomer, J.G.J. Mol, Trends Anal. Chem., 30, 2, 2011.

SPEKTROMETRIA MAS Z DESORPCYJNĄ JONIZACJĄ PRZEZ ROZPYLANIE W POLU ELEKTRYCZNYM

(Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry )

Grupy analitów w próbkach środowiskowych oznaczane z wykorzystaniem techniki DESI MS: farmaceutyki metabolity pestycydy związki metaloorganiczne narkotyki toksyczne produkty przemysłu rafineryjnego

TYP PRÓBKI ODNOŚNIK LITERATUROWY Badania przesiewowe pozostałości po wystrzale z

broni palnej M. Morelato, A. Beavis, A. Ogle, P. Doble, P. Kirkbride, C. Roux,

Forensic Sci. Int. 2011 doi:10.1016/j.forsciint.2011.10.030

Wykrywanie lipidów w bakteriach J.I. Zhang, N. Talaty, A.B. Costa, Y. Xia,W.A. Tao, R.

Bell, J.H. Callahan, R.G. Cooks, Int. J. Mass Spectr. 301, 37, 2011.

Wykrywanie narkotyków w próbkach napojów alkoholowych

P. D'Aloise, H. Chen, Sci. Jus. 52, 2, 2012.


26

Bezpośrednia technika analizy szerokiego spektrum próbek ciekłych, gazowych oraz stałych

R. B. Cody, J.A. Laramee, J.M. Nills, H.D. Durst, JEOL News, 40, 8, 2005.

SPEKTROMETRIA MAS Z BEZPOŚREDNIĄ ANALIZĄ W CZASIE RZECZYWISTYM (Direct Analysis In Real Time Mass

Spectrometry – DART MS)

SCHEMAT BUDOWY URZĄDZENIA DART MS


element do ogrzewania strumienia gazu

27

0

20

40

60

80100

Rel.

Abun

d.

100 150 200 250 300 350m/z

82.065

182.118

ZALETY TECHNIKI DART MS: proste i szybkie dozowanie próbki, etap przygotowania próbki nie zawsze niezbędny, zachowanie parametrów pracy dla próbek o wysokim stężeniu analitów i złożonym składzie matrycy, szybka identyfikacja analitów.

R. B. Cody, J.A. Laramee, J.M. Nills, H.D. Durst, JEOL News, 40, 8, 2005.

SPEKTROMETRIA MAS Z BEZPOŚREDNIĄ ANALIZĄ W CZASIE RZECZYWISTYM (DART MS)

Widmo mas kokainy z powierzchni banknotu uzyskane w wyniku zastosowania techniki DART MS.

(mainlib) 8-Azabicyclo[3.2.1]octane-2-carboxylic acid, 3-(benzoyloxy)-8-methyl-, methyl ester, [1R-(exo,exo)]-202 212 222 232 242 252 262 272 282 292

13

56

99

N

H

H O

O

O

OC10H16NO2

+


Nat

ężen

ie s

ygn

ału

(w

zglę

dn

e)

28

próbka z fazy nadpowierzchniowej

piec

próbka ludzkiego oddechu

Gaz nośny (He)

Gaz nośny (He)

ogrzewana linia transportu próbki

Pompa próżniowa w systemie dozowania

Pompa próżniowa w systemie detekcji

pompa rotacyjna

ogrzewana kapilara

komora jonizacyjna

kwadrupolowy filtr mas w systemie dozowania

kwadrupolowy detektor mas w systemie detekcji

SPEKTROMETRIA MAS Z JONIZACJĄ W STRUMIENIU WYBRANYCH JONÓW (SELECTED-ION FLOW TUBE MASS SPECTROMETRY – SIFT - MS)

P. Spanel, D. Smith, Eur. J. Mass Spectrom., 13, 77, 2007.


29

SPEKTROMETRIA MAS Z JONIZACJĄ W STRUMIENIU WYBRANYCH JONÓW (SIFT-MS)

Zastosowania:

analiza oddechu ludzkiego, analiza płynów biologicznych, analiza produktów żywnościowych, analiza komórek rakowych, analiza produktów termicznego

rozpadu tworzyw sztucznych.

Zalety: oznaczanie lotnych związków

organicznych na poziomie ppb, eliminacja etapu przygotowania

próbki, możliwość pracy w trybie on-line, bezinwazyjny charakter badań, wykonywanie analizy w czasie

rzeczywistym

D. Smith, T. Wang, P. Spanel, Rapid Commun. Mass Spectrom., 17, 2655, 2003.


30 30

W

od kilku już lat prowadzone są prace ukierunkowane na:


OPRACOWANIE NOWYCH PROCEDUR PRZEZNACZONYCH DO OZNACZANIA RÓŻNEGO TYPU KSENOBIOTYKÓW W

PRÓBKACH ŚRODOWISKOWYCH

31

DAI-GC-ECD Oznaczanie zawartości lotnych związków chlorowcoorganicznych w próbkach:

wody pitnej, wody gruntowej i powierzchniowej, wody opadowej, ścieków zaolejonych, na poziomie zawartości poniżej 1 μg/l.

Próbka wody o objętości 2 – 5 μl jest dozowana dozowana bezpośrednio do kolumny chromatograficznej.

Stosuje się przedkolumnę w celu zatrzymania nielotnych substancji organicznych i soli nieorganicznych.

Woda eluuje z kolumny przed analitami w przypadku stosowania kolumn z niepolarną bądź średniopolarną fazą stacjonarną.

Detektor wychwytu elektronów zapewnia wysoką czułość.

Tobiszewski M., Namieśnik J., Anal. Bioanal. Chem., 399, 3565, 2011.


1. ekstrakcja z fazy wodnej 2. ekstrakcja z fazy nadpowierzchniowej

Podstawy SPME +prostota wykonania +krótki czas ekstrakcji i desorpcji +technika bezrozpuszczalnikowa +niewielki rozmiar urządzenia +możliwość automatyzacji +możliwość bezpośredniego połączenia z chromatografem gazowym +możliwość pobierania próbek in-situ i in-vivo


Twórcą techniki SPME jest prof. Janusz Pawliszyn,

absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki

Gdańskiej

32

Arthur C.L., Pawliszyn J., Anal. Chem. 62, 2145, 1990.

33

Niewielki wybór włókien ekstrakcyjnych w obrocie handlowym. Małe powinowactwo pokrycia włókien ekstrakcyjnych w stosunku do związków polarnych. Niebezpieczeństwo konkurowania analitów i innych składników próbki o miejsca aktywne na powierzchni sorbentu. Prawdopodobieństwo nieilościowego przebiegu procesu desorpcji analitów (konieczność desorpcji w wysokiej temperaturze). Złożony charakter procedury syntezy pokryć włókna urządzeń do SPME (praco- i czasochłonność procesu).

Problemy i ograniczenia techniki SPME


34

Membranowa mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej (M-SPME)

1) włókno szklane 2) wewnętrzna powłoka- glikol polietylenowy (PEG) 3) zewnętrzną powłoka-polidimetylosiloksan (PDMS)

PEG (30-40μm) PDMS (100-120μm) • bardzo polarny • niepolarny

• hydrofilowy • hydrofobowy

• właściwe medium ekstrakcyjne • stabilna, wytrzymała membrana


35

brak sorpcji wody (ze względu na obecność hydrofobowej membrany)

możliwość zastosowania bardzo polarnych sorbentów bez ryzyka rozpuszczenia czynnika ekstrakcyjnego w polarnej matrycy próbki

absorpcyjny charakter zatrzymania analitów na włóknie ekstrakcyjnym (czyli rozpuszczeniu w sorbencie w formie unieruchomionej cieczy)

możliwość desorpcji analitów w niskich temperaturach

duża stabilność termiczna

krótki czas ekstrakcji i desorpcji

ilościowy charakter procesu

Zalety membranowej wersji techniki SPME


36

WNIOSKI

Zalety wynikające z zastosowania techniki M-SPME

M-SMPE - sprawne, proekologiczne narzędzie analityczne znajdujące zastosowanie na etapie przygotowania próbek

do analizy w monitoringu zanieczyszczeń środowiska

stwarzają szansę na przezwyciężenie trudności z pobieraniem polarnych analitów z próbek charakteryzujących się polarnym składem matrycy


Kloskowski A., Pilarczyk M., Namieśnik J., Anal. Chem. 81, 7363, 2011.

37

OZNACZANIE POZOSTAŁOŚCI NIESTEROIDOWYCH ŚRODKÓW PRZECIWZAPALNYCH I PRZECIWBÓLOWYCH (NSLPZ) W PRÓBKACH ŚRODOWISKOWYCH ZA POMOCĄ

TECHNIKI LC-MS

37

1 = tolmetin

2 = naproksen

3 = fenoprofen

4 = diflunisal

5 = diklofenak

6 = ibuprofen


Kot-Wasik A., Dębska J., Wasik A., Namieśnik J., Chromatographia 64, 13, 2006.

38

OZNACZANIE SUBSTANCJI SŁODZĄCYCH O WYSOKIEJ MOCY W PRODUKTACH ŻYWNOŚCIOWYCH

Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI HPLC/MS


Zygler A., Wasik A., Namieśnik J., Talanta 82, 1742, 2010.

39

Próbka żywnościowa

Homogenizacja

Ekstrakcja

w łaźni ultradźwiękowej (10 min)

Wirowanie

4400 obr/min (10 min)

SPE

HPLC-MS

Zygler A., Wasik A., Kot-Wasik A., Namieśnik J., Anal. Bioanal. Chem. 400, 2158, 2011.

OZNACZANIE SUBSTANCJI SŁODZĄCYCH O WYSOKIEJ MOCY W PRODUKTACH ŻYWNOŚCIOWYCH Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI HPLC/MS


40

IZOPROSTANY MARKERY STRESU TLENOWEGO - ANALIZA PRÓBEK KONDENSATÓW Z WYDYCHANEGO POWIETRZA Izoprostany są wskaźnikami stresu oksydacyjnego, który powstaje na skutek

zwiększonego stężenia reaktywnych form tlenu (ROS), wywołanego np. narażeniem na promieniowanie ultrafioletowe.

Komórki narażone na działanie ROS ulegają uszkodzeniu. Białka, lipidy i DNA ulegają utlenieniu.

W organizmie człowieka stres oksydacyjny połączony jest z występowaniem

wielu chorób jak np. choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, choroby serca, choroby układu oddechowego, choroby wątroby.


41

Chromatogram uzyskany podczas analizy HPLC-MS/MS a) próbki kondensatu oddechowego skażonej izoprostanami na poziomie 250pg/ml oraz b) próbki kondensatu oddechowego pobranego od palącego studenta (stężenie izoprostanów około 30 pg/ml)

Parametry pracy chromatografu cieczowego

Kolumna Zorbax Eclipse XDB C-18 100mmx4,6mm 3,5µm

Eluenty

A Woda + 0,01% kw. mrówkowego

B Acetonitryl/metanol + 0,01% kw. mrówkowego

Program elucji

0-4 min 4-6,5 min 6,5-7min 7-11min

5053%B 5370%B 7050%B 50%B

Temperatura 40°C

Objętość nastrzyku 100µl

IZOPROSTANY MARKERY STRESU TLENOWEGO - ANALIZA PRÓBEK KONDENSATÓW Z WYDYCHANEGO POWIETRZA

WYNIKI


42

Analiza próbek EBC pobranych od studentów palących papierosy i grupy kontrolnej niepalącej wykazała podwyższone stężenie izoprostanów w próbkach pobranych od palaczy.

Opracowana metodyka może być wykorzystywana w laboratoriach ze względu na swoją czułość a także specyficzność.

Nieinwazyjny sposób pobierania próbek EBC i obecność wielu markerów stanów zapalnych układu oddechowego sprawia iż próbki te mogą być wykorzystywane w diagnostyce przewlekłych chorobowych takich jak: astma, sarkoidoza lub zapalenie płuc.

IZOPROSTANY MARKERY STRESU TLENOWEGO - ANALIZA PRÓBEK KONDENSATÓW ODDECHOWYCH

WNIOSKI


Janicka M., Kubica P., Kot-Wasik A., Kot J., Namieśnik J., Trends Anal. Chem., 29, 209, 2010.

Sposoby zanieczyszczania produktów pszczelich

Bezpośredni (praktyka pszczelarska)

Pestycydy

Farmaceutyki

Środki używane do zwalczania chorób

pszczół

Węza woskowa*

Środki odstraszające pszczoły (przy

wybieraniu miodu z uli)

Materiały wykorzystywane do

budowy ula oraz środki do ochrony drewna

Trw

ałe

zan

iecz

yszc

zen

ia o

rgan

iczn

e

Pośredni (środowisko i rolnictwo)

Metale ciężkie

Pierwiastki promieniotwórcze

Bakterie

Pestycydy

Polichlorowane bifenyle

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne

………..

Bargańska Ż, Jacek Namieśnik, Crit. Rev. Anal. Chem. 40, 159, 2010.

OZNACZANIE POZOSTAŁOŚCI PESTYCYDÓW W ORGANIZMACH SPADŁYCH I PADŁYCH PSZCZÓŁ

ORAZ W MIODZIE Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI LC-MS/MS Drogi transportu zanieczyszczeń do miodu


Procedura analityczna Miód

pszczeli Organizmy

pszczele

EKSTRAKCJA QuEhERS

OCZYSZCZANIE EKSTRAKTU (PSA, MgSO4 )

ANALIZA LC-MS/MS (2 µl)

Liofilizacja

Homogenizacja

Odważenie próbki (1 g) Rozpuszczenie (1 g w 10 ml wody)

Odważenie próbki (1 g)

Homogenizacja

WSTĘPNE PRZYGOTOWANIE PRÓBKI

DODATEK WZORCA WEWNĘTRZNEGO

TPP (IS)


Ekstrakcja QuEChERS

Miód pszczeli

Organizmy pszczele

Analiza LC-MS/MS (2 µl)

Wirowanie (5000 rpm, 1 min)

OCZYSZCZANIE EKSTRAKTU (1 ml) (PSA, MgSO4 )

Wirowanie (4400 rpm, 5 min)

Wytrząsanie (1 min)

WYSALANIE MgSO4 (4 g) +NaCl (1 g) + cytrynian sodu

+ cytrynian disodu (0,5 g)

DODATEK WODNEGO ROZTWORU MIODU (10 ml)

EKSTRAKCJA Acetonitryl (10 ml)

WSTĘPNE PRZYGOTOWANIE PRÓBKI

DODATEK WODY (10 ml)

DODATEK WZORCA WEWNĘTRZNEGO

TPP (IS)

EKSTRAKCJA Acetonitryl (10 ml)

n-heksan (3 ml) Wytrząsanie (1 min)


46

OZNACZANIE CUKRÓW I ALKOHOLI CUKROWYCH Z WYKORZYSTANIEM TECHNIKI CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ ODDZIAŁYWAŃ HYDROFILOWYCH SPRZĘŻONEJ Z TANDEMOWĄ SPEKTROMETRIĄ MAS

Oznaczanie cukrów i alkoholi cukrowych w próbkach moczu Wysoka polarność oznaczanych związków wymusza

zastosowanie układu HILIC-MS/MS Oznaczane cukry mogą być traktowane jako biomarkery

przepuszczalności układu pokarmowego

Porównanie przydatności trzech kolumn

chromatograficznych typu HILIC Detektor pracujący w trybie

monitorowania wybranej reakcji (MRM) Struktury oznaczanych związków


PROCEDURA I UZYSKANE WYNIKI Przygotowanie próbki – dSPE Porównanie trzech kolumn chromatograficznych:

A) 250 x 2,1mm, 5μm 200Å ZIC®-HILIC B) 150 x 2,1mm, 5µm 100Å Ascentis Si C) 150 x 3mm, 3µm 120Å Supelcosil LC-NH2

A) Gradient: 75% ACN/25% 5mM NH4Ac w H2O 40% ACN / 60% 5mM NH4Ac w H2O (pH=6,84), t=10 min

B) Gradient : 80% ACN/20% 5mM NH4Ac w H2O 65% ACN / 35% 5mM of NH4Ac w H2O (pH=6.84), t=6 min

C) Gradient: 75% ACN 0.05% FA/25% H2O 0.05% FA 40% ACN 0.05% FA/60% H2O 0.05% FA (pH=2,85), t=6 min

Opracowana procedura oraz wyniki oznaczeń analitów w próbkach moczu przedstawiono w publikacji przyjętej do druku w Journal of Chromatography B pt.: Modern approach for determination of lactulose, mannitol and sucrose in human urine using HPLC-MS/MS for studies of intestinal and upper digestive tract permeability, której autorami są: P. Kubica, A. Kot-Wasik, A. Wasik, J. Namieśnik, P. Landowski


48

MATERIAŁY BIOLOGICZNE POBRANE OD CZŁOWIEKA JAKO ŹRÓDŁO INFORMACJI O NARAŻENIU NA SZKODLIWE DZIAŁANIE SKŁADNIKÓW ŚRODOWISKOWEGO DYMU TYTONIOWEGO

Oznaczanie wybranych jonów (jony rodankowe- biomarker narażenia na składniki obecne w ETS; inne jony nieorganiczne) z wykorzystaniem techniki

chromatografii jonowej.

ETS - środowiskowy dym tytoniowy - mieszanina ponad 4000 związków chemicznych

Jony rodankowe SCN– - metabolit jonów CN- obecnych w ETS.


49

Odważenie próbki

Rozcieńczenie próbki z wodą dejonizowaną (krew, smółka,

ślina, mocz)

Ekstrakcja ASE-użycie wody jako rozpuszczalnika

(łożysko)

Umieszczenie próbki w łaźni

ultradźwiękowej

Odwirowanie próbki

Oznaczanie jonów z wykorzystaniem chromatografii

jonowej

Schemat przygotowania próbek biologicznych do analizy na zawartość wybranych jonów

Źródła próbek: Mocz Wydzielina z jam

nosa Krew Materiały pobrane od

kobiet ciężarnych i ich potomstwa:

• Łożysko • Krew

pępowinowa • Smółka • Ślina • Mleko


50

WYNIKI Chromatogram otrzymany w trakcie analizy próbki wydzieliny z jam nosa

pobranej od osoby aktywnie palącej.


Narkowicz S., Polkowska Ż., Namieśnik J., Crit. Rev. Anal. Chem. 42, 16, 2012.

51

ANALITYKA WÓD SPŁYWNYCH Z TERENU PORTÓW LOTNICZYCH

Zasadniczym aspektem związanym z eksploatacją portów lotniczych jest problem zanieczyszczenia powstających wód spływnych.

Wody spływne z terenów portów lotniczych wraz z zawartymi w nich związkami toksycznymi zostają spłukiwane z platformy lotniska i przedostają się do gleby, wód powierzchniowych i gruntowych, które często stanowią źródło wody pitnej.

Szczególne zagrożenie dla wszystkich elementów środowiska stanowią związki z grupy: glikoli , benzotriazoli , WWA.

Związki te emitowane są przede wszystkim w trakcie operacji odladzania i napraw samolotów oraz poprzez rozlewy paliw podczas tankowania, transportu paliwa.


52

PROCEDURA OZNACZANIA ZWIĄZKÓW Z GRUPY WWA, GLIKOLI, BENZOTRIAZOLI W LOTNISKOWYCH PRÓBKACH WÓD SPŁYWNYCH

SCHEMAT PROCEDURY BADAWCZEJ OBSZAR PROWADZONYCH BADAŃ - PORTY LOTNICZE


53

WNIOSKI

Konieczne jest ciągłe monitorowanie składu wód spływnych z terenu portów lotniczych.

Opracowane metodyki będą mogły być wykorzystywane, jako narzędzie do śledzenia losu środowiskowego i oceny oddziaływania portów lotniczych na środowisko.

Wyniki uzyskane w trakcie tego typu badań środowiskowych będą podstawą do wprowadzenia nowych standardów zarządzania infrastrukturą lotnisk, co z kolei przyczyni się do maksymalnego zredukowania wpływu portów lotniczych na środowisko.


Sulej A. M., Polkowska Ż., Namieśnik J., Sensors 11, 11901, 2011. Sulej A. M., Polkowska Ż., Namieśnik J., Pol. J. Environ. Stud. 21, 725, 2012.

DIAGNOSTYCZNE STOSUNKI STĘŻEŃ ZANIECZYSZCZEŃ Z GRUPY WWA

Pozwalają określić źródła zanieczyszczeń: Ruch uliczny Spalanie węgla, biomasy Rozlewy produktów ropopochodnych

Pozwalają rozróżnić zanieczyszczenia pochodzące ze spalania benzyny od zanieczyszczeń związanych ze spalaniem oleju napędowego

Jako związki diagnostyczne stosuje się związki o jednakowej masie molowej. Przez to związki te charakteryzują się: podobnym losem środowiskowym: procesy parowania, adsorpcji i desorpcji,

rozpuszczania i transportu. podobnymi odzyskami podczas ekstrakcji.

Stosunek stężeń związków pozostaje stały od emisji do środowiska do analizy chromatograficznej.

Tobiszewski M., Namieśnik J., Environ. Pollut. 162, 110, 2012.

REALIZACJA ZADANIA Analiza próbek wody pobranej z różnych miejsc w pobliżu dużego zakładu

petrochemicznego i drogi szybkiego ruchu 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012 54

Transport do laboratorium (butelki szklane o pojemności 1 L – bez dostępu promieniowania UV)

Dodatek wzorca wewnętrznego (deuterowany naftalen oraz deuterowany benzo[a]antracen)

Ekstrakcja przy pomocy dichlorometanu (40 mL )

Oddzielenie frakcji organicznej

Odparowanie nadmiaru rozpuszczalnika do objętości 1 mL

Analiza próbek (1 μL; GC-MS)

Schemat pobierania i analizy próbek

Pobieranie próbki wody (butelki szklane o pojemności 1 L)


DIAGNOSTYCZNE STOSUNKI STĘŻEŃ ZANIECZYSZCZEŃ Z GRUPY WWA

Pozwalają na identyfikację źródeł emisji zanieczyszczeń

Fluoranten

Fluoranten + Piren

> 0,45 : spalanie biomasy

0,3 – 0,45 : spalanie produktów ropopochodnych

< 0,3 : produkty ropopochodne


Fluoranten

Fluoranten + Piren

> 0,45 : spalanie biomasy

0,3 – 0,45 : spalanie produktów ropopochodnych

< 0,3 : produkty ropopochodne

Obecność użytków rolnych i

zabudowań gospodarskich

Bliskość drogi szybkiego ruchu E7

Miejsce zrzutu oczyszczonych wód

drenażowych i opadowych

Tobiszewski M., Tsakovski S., Simeonov V., Namieśnik J., Chemosphere 80, 740, 2010. 55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012 57

58

możliwość pracy in-situ,

eliminacja źródła zasilania w energię,

brak dodatkowego wyposażenia w postaci

linii do transportowania gazu obojętnego,

określenie strumienia emisji zanieczyszczeń

w warunkach rzeczywistych

możliwość instalacji w dowolnym miejscu

danego pomieszczenia bez ingerencji w jego

funkcjonowanie i bez zakłócania zachowania

użytkowników.

55. Zjazd PTChem i SITPChem - Białystok 16-20.09.2012 Marć M., Zabiegała B., Namieśnik J., Trends Anal. Chem., 32, 76, 2012.

ZMINIATURYZOWANA KOMORA EMISJI PASYWNEJ DO POMIARU EMISJI ZWIĄZKÓW

ORGANICZNYCH Z MATERIAŁÓW

59

• 0,5 kg ciężarek umieszczony na górze urządzenia w celu poprawy szczelności komory podczas użytkowania

• pojemnik ze stali nierdzewnej (powierzchnia otwarcia - 452,4 cm2, wysokość - 12,2 cm, objętość przestrzeni wewnętrznej - 3650 cm3),

• uszczelka silikonowa,

•uchwyt ułatwiający transport i montaż urządzenia w dowolnym miejscu pomieszczenia zamkniętego

• dozymetr pasywny typu dyfuzyjnego Radiello® umieszczony w centralnym punkcie komory (Carbograph 4 jako medium sorpcyjne)


ZMINIATURYZOWANA KOMORA DO BADAŃ PROCESU EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z MATERIAŁÓW

60 60

chromatogram

Analiza GC/MS - Kolumna DB-5MS (J&W) 30m x 0,25mm x 0,25µm

Dwa etapy desorpcji: 1. Radiello® ze złożem sorpcyjnym umieszczone wewnątrz rury ze stali nierdzewnej i podgrzane do temp. 300°C; gaz nośny – hel (45 ml/min); micro-pułapka wypełniona Tenax TA i Carbotrap, temp. 0°C; 2. mikro-pułapka podgrzana szybko do temp. 300°C; anality wprowadzone do kolumny kapilarnej GC wraz z gazem nośnym (1 ml/min).

• Czas ekspozycji – 3 godz; • temp. wewnątrz komory 20±1°C


61

WYNIKI ANALIZY PRÓBEK POWIETRZA Z POMIESZCZENIA LABORATORYJNEGO

61

Analiza powietrza pobranego za pomocą zminiaturyzowanej komory emisji pasywnej

Analiza powietrza pobranego z całego obszaru badanego pomieszczenia

1. α-Piren (7,67)

2. Kamfen (7,99)

3. 2-pentylo-Furan (8,92)

4. Karen (9,37)

5. D-Limonen (9,79)


Marć M., Zabiegała B., Namieśnik J., Trends Anal. Chem., 32, 76, 2012.

62

E-nos (sztuczny zmysł) detektor działający na zasadzie programu, do którego zostały wprowadzone dane matematyczne umożliwiające rozpoznanie przez sprzęt zapachów rzeczywistych i zdefiniowanie ich przez porównanie z zapachami wzorcowymi.

E-NOS

E-nos (sztuczny nos, nos mechaniczny, czujniki zapachu, system

wyczuwania zapachu)

ANALIZA FAZY NADPOWIERZCHNIOWEJ


Dymerski T. M., Chmiel T. M., Wardencki W., Rev. Sci. Instrum., 82, 1, 2011.

63

Nos elektroniczny


REJESTRATOR WYNIKÓW

SYSTEM PORÓWNANIA DO DANYCH WZORCOWYCH

porównanie wyników z danymi umieszczonymi w bazie programu

SYSTEM PRZETWARZANIA DANYCH

proces przetwarzania danych

CZUJNIKI ZMYSŁU

czujniki lub spektrometr mas

KOMORA NA PRÓBKĘ

ustalenie równowagi międzyfazowej

UKŁAD DO POBIERANIA PRÓBKI

PRÓBKA

63

64

KATEDRA CHEMII ANALITYCZNEJ

64

http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/


http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/

65

Wykorzystanie kapusty białej na potrzeby fitoremediacji i biofumigacji gleby (AGROBIOKAP)

Wykonanie strony współfinansowane przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

Oś priorytetowa: 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii

Działanie: 1.3. Wsparcie projektów B+R na rzecz przedsiębiorstw realizowanych przez jednostki naukowe

Poddziałanie: 1.3.1. Projekty rozwojowe

Nr projektu: UDA-POIG.01.03.01-00-138/09-00 ANEKS NR UDA-POIG.01.03.01-00-138/09-02

Rekomendowana kwota dofinansowania: 3 391 950,00 PLN Termin realizacji projektu: 01/04/2007-01/07/2013


KONTAKT Politechnika Gdańska

ul. G. Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk

tel. 0048 58 347 26 25 fax.0048 58 347 26 25

e-mail: [email protected] www.chem.pg.gda.pl/agrobiokap/

66 66

„Opracowanie i atestacja nowych typów materiałów odniesienia niezbędnych do uzyskania akredytacji europejskiej przez polskie

laboratoria zajmujące się analityką przemysłową”

Rekomendowana kwota dofinansowania 8 720 000 zł W ramach projektu MODAS planuje się wyprodukowanie 5 materiałów

odniesienia – CRM: •osad denny,

•wątroba rybia, •tkanka mięśniowa kormorana,

•tkanka mięśniowa foki, • zanieczyszczona gleba.

Te materiały mają odzwierciedlić poziom ksenobiotyków w poszczególnych ogniwach łańcucha troficznego.


http://www.pg.gda.pl/chem/modas/

67

KURSY I SZKOLENIA

67

• Kursy indywidualne "Na zamówienie„ • Techniki łączone • Technika HPLC w analizie żywności • ABC techniki SPE • Przygotowanie próbek do analizy • Chromatografia Gazowa - poziom podstawowy • Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa - poziom podstawowy • Wysokosprawna Chromatografia Cieczowa - poziom zaawansowany • Aspekty praktyczne wykorzystania Chromatografii Gazowej • Biotesty w ocenie zanieczyszczenia środowiska • Kurs Kontrola i jakość wyników pomiarów analitycznych


http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/index.php?option=com_content&task=view&id=100&Itemid=77

68

OCENA I KONTROLA JAKOŚCI WYNIKÓW POMIARÓW ANALITYCZNYCH

68

Praca zbiorowa pod. red. P. Konieczki i J. Namieśnika ISBN: 978-83-204-3255-8


69

QUALITY ASSURANCE AND QUALITY CONTROL IN THE ANALYTICAL CHEMICAL LABORATORY : A PRACTICAL APPROACH

69

Piotr Konieczka, Jacek Namieśnik Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland Series: Analytical Chemistry ISBN: 9781420082708 ISBN 10: 1420082701 CAT #: 82701 Pub Date: 2/23/2009 CRC Press Inc - Taylor & Francis Ltd


70

ANALYTICAL MEASUREMENTS IN AQUATIC ENVIRONMENTS

70

Piotr Szefer Medical University of Gdansk, Poland Jacek Namieśnik Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland ISBN: 9781420082685 ISBN 10: 142008268X CAT #: 8268X Pub Date: 6/26/2009 CRC Press Inc - Taylor & Francis Ltd


71 71

EUROPEAN MASTER IN QUALITY IN ANALYTICAL LABORATORIES- EMQAL

http://eacea.ec.europa.eu/erasmus_mundus/


72

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ


analityka pozostaŁoŚci ksenobiotykÓw w prÓbkach … · 2013-02-20 · niskie i nawet bardzo...

Documents