Магнитная твердофазная экстракция с диспергированием магнитного сверхсшитого полистирола углекислым газом для многокомпонентного выделения остатков 55 ветеринарных лекарственных веществ из речных вод перед их ВЭЖХ-МС/МС-определением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Магнитные шипучие таблетки, состоящие из магнитного сверхсшитого полистирола, гидрокарбоната натрия, лимонной кислоты и ЭДТА, предложены для многокомпонентного выделения остатков 55 ветеринарных лекарственных веществ различных классов (сульфаниламидов и триметоприма, амфениколов, нитроимидазолов, β-лактамов, хинолонов, макролидов, плевромутилинов и линкозамидов) из речных вод методом магнитной твердофазной экстракции перед их ВЭЖХ-МС/МС-определением. За счет интенсивного выделения углекислого газа при растворении таблетки удается обойтись без использования перемешивающих устройств, а магнитные свойства сорбента позволяют отделить его без применения центрифугирования и фильтрации; в результате процедура пробоподготовки (твердофазной экстракции) занимает менее 3 мин. Способ обеспечивает относительные степени извлечения от 79 до 122 % и хорошую воспроизводимость (sr ≤ 0.12). Лекарственные вещества идентифицировали по точным массам ионов аналитов, образующихся при электрораспылительной ионизации с переключением полярности. Матричный эффект для всех лекарственных веществ ниже 20 %. Определение проводили методом матричной градуировки, пределы обнаружения и определения составили 0.012 и 0.04 мкг/л для большинства сульфаниламидов, триметоприма, амфениколов, нитроимидазолов, макролидов, плевромутилинов и линкозамидов и 0.06 и 0.2 мкг/л для β-лактамов и хинолонов соответственно.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. О. Гончаров

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nikatolm@mail.ru

химический факультет

Россия, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

В. В. Толмачева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;
Федеральный центр охраны здоровья животных

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikatolm@mail.ru

химический факультет

Россия, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991; мкр. Юрьевец, Владимир, 600901

А. О. Мелехин

Федеральный центр охраны здоровья животных

Email: nikatolm@mail.ru
Россия, мкр. Юрьевец, Владимир, 600901

М. А. Бирюкова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nikatolm@mail.ru

химический факультет

Россия, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

В. В. Апяри

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nikatolm@mail.ru

химический факультет

Россия, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

С. Г. Дмитриенко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: nikatolm@mail.ru

химический факультет

Россия, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3, Москва, 119991

Список литературы

  1. Sarmah A.K., Meyer M.T., Boxall A.B.A. A global perspective on the use, sales, exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics (VAs) in the environment // Chemosphere. 2006. V. 65. P. 725.
  2. Kuppusamy S., Kakarla D., Venkateswarlu K., Megharaj M., Yoon Y.-E., Lee Y.B. Veterinary antibiotics (VAs) contamination as a global agro-ecological issue: A critical view // Agric. Ecosyst. Environ. 2018. V. 257. P. 47.
  3. Лаврухина О.И., Амелин В.Г., Киш Л.К., Третьяков А.В., Пеньков Т.Д. Определение остаточных количеств антибиотиков в объектах окружающей среды и пищевых продуктах // Журн. аналит. химии. 2022. T. 77. № 11. С. 969. (Lavrukhina O.I., Amelin V.G., Kish L.K., Tretyakov A.V., Pen’kov T.D. Determination of residual amounts of antibiotics in environmental samples and food products // J. Anal. Chem. 2022. V. 77. № 11. P. 1349.)
  4. Tiseo K., Huber L., Gilbert M., Robinson T.P., Van Boeckel T.P. Global trends in antimicrobial use in food animals from 2017 to 2030 // Antibiotics. 2020. V. 9. Article 918.
  5. Gaballah M.S., Guo J., Sun H., Aboagye D., Sobhi M., Muhmood A., Dong R. A review targeting veterinary antibiotics removal from livestock manure management systems and future outlook // Bioresour. Technol. 2021. V. 333. Article 125069.
  6. Cherian T., Ragavendran C., Vijayan S., Kurien S., Peijnenburg W.J.G.M. A review on the fate, human health and environmental impacts, as well as regulation of antibiotics used in aquaculture // Env. Adv. 2023. V. 13. Article 100411.
  7. Duan W., Cui H., Jia X., Huang X. Occurrence and ecotoxicity of sulfonamides in the aquatic environment: A review // Sci. Total Environ. 2022. V. 820. Article 153178.
  8. Li J., Li W., Liu K., Guo Y., Ding C., Han J., Li P. Global review of macrolide antibiotics in the aquatic environment: Sources, occurrence, fate, ecotoxicity, and risk assessment // J. Hazard. Mater. 2022. V. 439. Article 129628.
  9. Szymańska U., Wiergowski M., Sołtyszewski I., Kuzemko J., Wiergowska G., Woźniak M. K. Presence of antibiotics in the aquatic environment in Europe and their analytical monitoring: Recent trends and perspectives // Microchem. J. 2019. V. 147. P. 729.
  10. Anh H.Q., Le T.P.Q., Da Le N., Lu X.X., Duong T.T., Garnier J., Nguyen T.A.H. Antibiotics in surface water of East and Southeast Asian countries: A focused review on contamination status, pollution sources, potential risks, and future perspectives. // Sci. Total Environ. 2021. V. 764. Article 142865.
  11. Solaun O., Rodríguez J.G., Borj A., López-García E., Zonja B, Postigo C. et al. Antibiotics in the Basque coast (N Spain): Occurrence in waste and receiving waters, and risk assessment (2017–2020) // Sci. Total Environ. 2022. V. 847. Article 157563.
  12. Zhang J., Zhang X., Zhou Y., Han Q., Wang X., Song C. et al. Occurrence, distribution and risk assessment of antibiotics at various aquaculture stages in typical aquaculture areas surrounding the Yellow Sea // J. Environ. Sci. 2023. V. 126. P. 621.
  13. Wu H., Liu R., Liu G., He M., Arif M., Li F. et al. Unveiling antibiotic contamination in surface water: A study of the Huaihe River Basin’s Huaibei Plain, a significant Chinese herbal medicine planting region // Sci Total Environ. 2024. V. 933. Article 173125.
  14. Kim C., Ryu H.D., Chung E. G., Kim Y., Lee J. A review of analytical procedures for the simultaneous determination of medically important veterinary antibiotics in environmental water: Sample preparation, liquid chromatography, and mass spectrometry. // J. Environ. Manag. 2018. V. 217. P. 629.
  15. Almeida C.M.M. Overview of sample preparation and chromatographic methods to analysis pharmaceutical active compounds in waters matrices // J. Sep. Sci. 2021. V. 8. Article 16.
  16. Mehata A.K., Nikitha M.L., Gokul P., Malik A.K., Viswanadh M.K., Singh C. et al. Fast and highly efficient liquid chromatographic methods for qualification and quantification of antibiotic residues from environmental waste // Microchem. J. 2022. V. 179. Article 107573
  17. Zeng Y., Chang F., Liu Q., Duan L., Li D., Zhang H. Recent advances and perspectives on the sources and detection of antibiotics in aquatic environments // J. Anal. Methods. Chem. 2022. V. 2022. Article 5091181.
  18. Daniels K., Park M., Huang Z., Jia A, Flores G., Lee H., Snyder S. A review of extraction methods for the analysis of pharmaceuticals in environmental waters // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2020. V. 50. P. 2271.
  19. Gros M., Rodríguez-Mozaz S., Barcelo D. Fast and comprehensive multi-residue analysis of a broad range of human and veterinary pharmaceuticals and some of their metabolites in surface and treated waters by ultrahigh-performance liquid chromatography coupled to quadrupole-linear ion trap tandem mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2012. V. 1248. P. 104.
  20. Gros M., Rodríguez-Mozaz S., Barcelo D. Rapid analysis of multiclass antibiotic residues and some of their metabolites in hospital, urban wastewater and river water by ultra-high-performance liquid chromatography coupled to quadrupole-linear ion trap tandem mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2013. V. 1292. P. 173.
  21. Goessens T., Huysman S., Troyer N.D.E., Deknock A., Goethals P., Lens L., Croubels S. Multi-class analysis of 46 antimicrobial drug residues in pond water using UHPLC-Orbitrap-HRMS and application to freshwater ponds in Flanders, Belgium // Talantа. 2020. V. 220. Article 121326.
  22. Zheng M., Tang S., Bao Y., Daniels K.D, How Z.T., El-Din M.G. et al. Fully-automated SPE coupled to UHPLC-MS/MS method for multiresidue analysis of 26 trace antibiotics in environmental waters: SPE optimization and method validation // Environ. Sci. Pollut. Res. 2022. V. 29. P. 16973.
  23. Di S., Ning T., Yu J., Chen P., Yu H., Wang J. et al. Recent advances and applications of magnetic nanomaterials in environmental sample analysis // Trends. Anal. Chem. 2020. V. 126. Article 115864.
  24. Дмитриенко С.Г., Апяри В.В., Толмачева В.В., Горбунова М.В., Фурлетов А.А. Дисперсионная и магнитная твердофазная экстракция органических соединений. Обзор обзоров // Журн. аналит. химии. 2024. Т. 79. № 2. С. 99. (Dmitrienko S.G., Apyari V.V., Tolmacheva V.V., Gorbunova M.V., Furletov A.A. Dispersive and magnetic solid-phase extraction of organic compounds: Review of reviews // J. Anal. Chem. 2024. V. 79. P. 105.)
  25. Gao S., Guo Y., Li X., Wang X., Wang J., Qian F. et al. Magnetic solid phase extraction of sulfonamides based on carboxylated magnetic graphene oxide nanoparticles in environmental water // J. Chromatogr. A. 2018. V. 1575. P. 1.
  26. Qiao Y., Wang M., Guo E., Wang K., Ma L., Lian K. Fe3O4@SiO2@MPA-TAPA-COF as a novel sorbent in magnetic solid-phase extraction coupling with UPLC-MS/MS for determining 12 sulfonamides in water and milk. // Microchem. J. 2024. V. 200. Article 110293.
  27. Wang H., Zhao X., Xu J., Shang Y., Wang H., Wang P., He X., Tan J. Determination of quinolones in environmental water and fish by magnetic metal organic frameworks based magnetic solid-phase extraction followed by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2021. V. 1651. Article 462286.
  28. Bayatloo M.R., Salehpour N., Alavi A., Nojavan S. Introduction of maltodextrin nanosponges as green extraction phases: Magnetic solid phase extraction of fluoroquinolones. // Carbohydr. Polym. 2022. V. 297. Article 119992.
  29. Duo H., Wang S., Lu X., Wang L., Liang X., Guo Y. Magnetic mesoporous carbon nanosheets derived from two-dimensional bimetallic metal-organic frameworks for magnetic solid-phase extraction of nitroimidazole antibiotics // J. Chromatogr. A. 2021. V. 1645. Article 462074.
  30. Wang Y., Wang J., Guan M., Kallem P., Qiu H., Chen J. Bimetallic nitrogen-doped porous graphene for highly efficient magnetic solid phase extraction of 5-nitroimidazoles in environmental water // Anal. Chim. Acta. 2022. V. 1203. Article 339698.
  31. He Y., Tao J., Zhang X., Guo J., Gao Y., Hu Y. et al. Facile synthesis of magnetic hyper-crosslinked porous polymer for efficient extraction and sensitive determination of nitroimidazole antibiotics // Microchem. J. 2024. V. 200. Article 110285.
  32. Perez R.A., Albero B., Ferriz M., Tadeo J.L. Analysis of macrolide antibiotics in water by magnetic solid-phase extraction and liquid chromatography–tandem mass spectrometry // J. Pharm. Biomed. Anal. 2017. V. 146. P. 79.
  33. Liu Y., Zhang H., Xie D., Lai H., Qiu Q., Ma X. Optimized synthesis of molecularly imprinted polymers coated magnetic UIO-66 MOFs for simultaneous specific removal and determination of multi types of macrolide antibiotics in water // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. Article 108094.
  34. Chen X., Zhao Y., Qiu Q., Zhu Y., Min J., Jin M. A fast and high throughput LC-MS/MS method for the determination of 58 human and veterinary drugs in river water // Anal. Methods. 2017. V. 9. P. 4228.
  35. Lasarte-Aragonés G., Lucena R., Cárdenas S. Effervescence-assisted microextraction – one decade of developments // Molecules. 2020. V. 25. Article 6053.
  36. Hashim N.M., Husani N.I.M., Wardani N.I., Alahmad W., Shishov A., Madurani K.A. et al. Advancements in effervescent-assisted dispersive micro-solid phase extraction for the analysis of emerging pollutants // Anal. Chim. Acta. 2024. V. 1325. Article 342891.
  37. Толмачева В.В., Апяри В.В., Ибрагимова Б.Н., Кочук Е.В., Дмитриенко С.Г., Золотов Ю.А. Полимерный магнитный сорбент на основе наночастиц Fe3O4 и сверхсшитого полистирола для концентрирования антибиотиков тетрациклинового ряда. // Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 11. С. 1149. (Tolmacheva V.V., Apyari V.V., Ibragimova B.N., Kochuk E.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu A. A polymeric magnetic adsorbent based on Fe3O4 nanoparticles and hypercrosslinked polystyrene for the preconcentration of tetracycline antibiotics // J. Anal. Chem. 2015. V. 70. № 11. P. 1313.)
  38. Мелехин А.О., Толмачева В.В., Шубина Е.Г., Дмитриенко С.Г., Апяри В.В., Грудев А.И. Применение сверхсшитого полистирола для многокомпонентной твердофазной экстракции остатков 63 ветеринарных препаратов при их определении в курином мясе методом высокоэффективной жидкостной хроматографии–тандемной масс-спектрометрии // Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 8. С. 708. (Melekhin A.O., Tolmacheva V.V., Shubina E.G., Dmitrienko S.G., Apyari V.V., Grudev A.I. Using hypercrosslinked polystyrene for the multicomponent solid-phase extraction of residues of 63 veterinary preparations in their determination in chicken meat by high-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry // J. Anal. Chem. 2021. V. 76. № 8. P. 946.)
  39. Melekhin A.O., Tolmacheva V.V., Goncharov N.O., Apyari V.V., Dmitrienko S.G., Shubina E.G., Grudev A.I. Multi-class, multi-residue determination of 132 veterinary drugs in milk by magnetic solid phase extraction based on magnetic hypercrosslinked polystyrene prior to their determination by high-performance liquid chromatography – tandem mass spectrometry // Food Chem. 2022. V. 387. Article 132866.
  40. Goncharov N.O., Tolmacheva V.V., Melekhin A.O., Apyari V.V., Dmitrienko S.G. Effervescence-assisted magnetic solid-phase extraction of nitroimidazoles and their metabolites using magnetic hypercrosslinked polystyrene // Food Anal. Methods. 2024. V. 17. P. 382.
  41. Goncharov N.O., Tolmacheva V.V., Lazarevich T.V., Melekhin A.O., Puryskin I.D., Apyari V.V., Dmitrienko S.G. Magnetic solid-phase extraction with dispersion of magnetic hypercrosslinked polystyrene by carbon dioxide for the extraction of amphenicols from honey and milk in their determination by HPLC–MS/MS // J. Anal. Chem. 2024. V. 79. № 9. P. 1296.
  42. Дмитриенко С.Г., Тихомирова Т.И., Апяри В.В., Толмачева В.В., Кочук Е.В., Золотов Ю.А. Применение сверхсшитых полистиролов для концентрирования и разделения органических соединений и ионов элементов // Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 11. С. 830. (Dmitrienko S.G., Tikhomirova T.I., Apyari V.V., Tolmacheva V.V., Kochuk E.V., Zolotov. Yu.A. Application of hypercrosslinked polystyrenes to the preconcentration and separation of organic compounds and ions of elements: A review // J. Anal. Chem. 2018. V. 73. P. 1053.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Степени выделения ветеринарных лекарственных веществ (а) из речной воды и (б) значения матричного эффекта.

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Масс-хроматограммы по выделенным ионам экстракта речной воды с добавлением 0.20 мкг/л лекарственных веществ после их выделения методом магнитной твердофазной экстракции с диспергированием магнитного сверхсшитого полистирола углекислым газом.

Скачать (512KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025