Vanessa Hinnenkamp, Ulrich Borchers, Peter Balsaa, Stephanie Selke, Torsten C. Schmidt

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Beate Bieber
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1 SUSPECT UND NON-TARGET-ANALYTIK MITTELS LC-IM-QTOF-MS 14. November 2017 Vanessa Hinnenkamp, Ulrich Borchers, Peter Balsaa, Stephanie Selke, Torsten C. Schmidt An-Institut der Mitglied im DVGW- Institutsverbund

2 Einleitung Die zur Gewässer- und Prozessüberwachung hauptsächlich eingesetzte Target-Analytik deckt nur einen kleinen Bereich der gesamten Wasserprobe ab Einsatz von Screening Methoden (Suspect und Non-Target Screening) mittels hochauflösender Massenspektrometrie Kopplung der Ionenmobilitätsspektrometrie mit Q-TOF-MS Geräten (IM-MS) Agilent 6560 Drift Tube IM-MS (Agilent) Synapt/Vion Traveling Wave IM-MS (Waters) SelexION DMS (Sciex) timstof (Bruker) 2

3 IM-QTOF-MS Ionenmobilität als zusätzliche orthogonale Trenndimension zur Chromatographie und Massenspektrometrie T. O. Metz et al. (2017) Bioanalysis 9, 81 Trennung koeluierender Substanzen Trennung von Isobaren 3

4 IM-QTOF-MS Waters Vion IMS-QToF 4

5 Traveling Wave Ionenmobilitätsspektrometrie Ω Analyte =A t DB z µ Collision cross section (CCS-Wert, Einheit: Å²) Abhängig von Größe, Ladung und Struktur des Ions 5

6 CCS-Werte Kleine Moleküle (< 200 Da) 1H-Benzotriazol, 119 Da CCS [M+H] + 121,8 Å² Mittelgroße Moleküle ( Da) CCS [M+H] + 151,7 Å² Saccharin, 183 Da CCS [M-H] - 130,1 Å² CCS [M-H] - 168,7 Å² Atrazin, 215 Da Große Moleküle (> 500 Da) Chloramphenicol, 322 Da Erythromycin, 734 Da CCS [M+H] + 263,8 Å² Iohexol, 821 Da 6 CCS [M+H] + 232,1 Å²

7 CCS - Intraday Precision RSD der CCS-Werte innerhalb einer Sequenz, n=10 0,3 0,2 RSD [%] 0,1 0,0 Atrazin Boscalid Chloramphenicol Imidacloprid Iohexol Isoproturon Substanz Metolachlor Metoprolol Saccharin Trimethoprim 7

8 CCS - Interday Precision RSD der CCS-Werte im Zeitraum von Mai 2017 bis Oktober 2017, n=12 2,0 1,5 RSD [%] 1,0 0,5 0,0 Atrazin Boscalid Chloramphenicol Imidacloprid Iohexol Isoproturon Substanz Metolachlor Metoprolol Saccharin Trimethoprim 8

9 Anwendungsbeispiele Suspect Screening Non-Target Screening Methode Eluenten: Wasser und Methanol (mit je 0,1% Ameisensäure) Flussrate: 0,35 ml/min Säule: HSS T3 (1,8 µm, 2,1x100 mm) mit einer BEH Amid (1,7 µm, 2,1x5mm) Vorsäule Direktinjektion der Probe (100 µl), ph-wert 2,5 Messungen (Triplikate) erfolgen im ESI(+) und ESI(-) Modus HDMS E Modus (Low energy: 4 ev, High energy: ev) 9

10 Suspect Screening Suspect Screening mit einer CCS Datenbank Suche nach 217 Substanzen in einer Rheinprobe Ausschluss von Falsch-Positiven Identifizierungen? Masse, Isotopenverhältnis, Fragmente m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragment müssen übereinstimmen Zusätzliches Identifizierungskriterium durch den CCS-Wert m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragmente müssen übereinstimmen CCS Abweichung < 2% Überprüfung mittels Referenzstandard m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragmente müssen übereinstimmen CCS Abweichung < 2% t R Abweichung < 0,1 min 10

11 Suspect Screening 11

12 Suspect Screening 12

13 Suspect Screening Suspect Screening mit einer CCS Datenbank Suche nach 217 Substanzen in einer Rheinprobe Ausschluss von Falsch-Positiven Identifizierungen Masse, Isotopenverhältnis, Fragmente m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragmente müssen übereinstimmen Zusätzliches Identifizierungskriterium durch den CCS-Wert m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragmente müssen übereinstimmen CCS Abweichung < 2% Überprüfung mittels Referenzstandard m/z ± 2 mda Isotope match error < 30% Mindestens 2 Fragmente müssen übereinstimmen CCS Abweichung < 2% t R Abweichung < 0,1 min 13

14 Suspect Screening 14

15 Suspect Screening 15

16 Suspect Screening - Fenpropimorph Probe CCS 176,6 Å² Abweichung 8,0% Referenzstandard CCS 163,5 Å² t R 9,97 min t R 13,90 min 16

17 Suspect Screening - Metalxyl Probe CCS 165,2 Å² Abweichung 3,0% Referenzstandard CCS 160,4 Å² t R 5,17 min t R 10,30 min 17

18 Non-Target-Analytik Vergleich von zwei Oberflächenwässern Ruhrprobe Rheinprobe Datenreduktion Bildung der Schnittmenge unter definierten Kriterien 18

19 Workflow zur Auswertung der Non-Target-Analytik Peakerkennung Datenreduktion (Anzahl Peaks) 5240 Alignment (Peaks, die in drei Messungen detektiert werden) 1674 Progenesis QI Korrektur von Isotop- und Adduktpeaks 1562 Blank-Korrektur Peakliste 1434 Excel 19

20 Non-Target-Analytik Rhein (ESI +) 1434 Features m/z ± 2 mda t R < 0,1 min 312 Features Ruhr (ESI +) 1671 Features CCS div. < 2% 275 Features 20

21 Non-Target-Analytik Ruhr m/z 413,2861 t R 13,74 min CCS: 219,1 Å² Rhein m/z 413,2853 t R 13,71 min Abw. 5,1% CCS: 208,6 Å² 21

22 Zusammenfassung/Ausblick CCS-Werte können als zusätzliches Identifizierungskriterium in der Target-Analytik und im Suspect-Screening angewendet werden Auch in der Non-Target-Analytik sind CCS-Werte hilfreich Der Aufbau von CCS Datenbanken ist weiterhin erforderlich Nur sehr wenige freizugängliche Datenbanken sind derzeit verfügbar 22

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