GC-MS × LC-MS/MS para a determinação de hormônios esteroidais em amostras ambientais aquosas

Abstract

A determinação de compostos em nível de traços em amostras ambientais é sempre um desafio analítico, tanto no que diz respeito à concentração dos compostos alvo bem como aos problemas relacionados à matriz. A infraestrutura necessária para um laboratório com condições de realizar este tipo de análise sempre demanda alto investimento inicial (equipamentos e instalações) e altos valores de manutenção (aquisição de padrões, reagentes, solventes, vidrarias, gases e outros), o que exige mão de obra especializada. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo comparativo entre duas técnicas analíticas, a cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) e a cromatografia a líquido acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS), na determinação de hormônios esteroidais em amostras aquosas ambientais. Foram escolhidos os hormônios como compostos alvo porque podem ser analisados tanto por GC-MS como por LC-MS/MS. Além disso, estes compostos fazem parte de monitoramento realizado pelo Laboratório de Química Analítica e Ambiental (LQAA) na água do Arroio Dilúvio, Rio dos Sinos e Rio Gravataí, possibilitando a discussão da problemática ambiental. Os compostos alvos foram: estrona, β-estradiol, 17α-etinilestradiol, estriol, progesterona, alopregnanolona, gestodeno e drospirenona, os quais foram analisados nos corpos hídricos citados. A metodologia analítica para análise por GC-MS foi definida e validada em trabalho anterior e por LC-MS/MS foram utilizados dados da literatura. Em ambos os casos considerou-se a extração em fase sólida (SPE) como preparo de amostra. A análise por GC-MS necessitou de derivatização prévia com MSTFA ativado III e análise no modo de Monitoramento de Íons (SIM) com curva de calibração externa. Os limites de detecção obtidos foram de 5 ng mL-1 (estrona) a 100 ng mL-1 (gestodeno). A análise por LC-MS/MS foi avaliada com base em artigos científicos publicados sobre determinação de hormônios esteroidais em matrizes aquosas publicados no último período de 2012 a 2017. Avaliou-se o custo de instrumentação de um laboratório para realizar estas análises, bem como o custo por análise e o treinamento de técnicos para operação dos instrumentos. O laboratório com GC-MS tem custo de implantação em torno de 14% do necessário para LC-MS/M, enquanto o custo por análise é aproximadamente 25% menor. No que diz respeito à mão de obra qualificada, as exigências são muito maiores para o LC-MS/MS.

The determination of trace level compounds in environment samples is always an analytical challenge, regarding both concentration of target chemicals and matrix related problems.The required infrastructure of a laboratory with condition to perform this type of analysis always demands high initial investment (equipment and installations) and high maintenance values (acquisition of standards, reagents, solvents, glassware, gases and others), which requires specialized labor. In this context, this work presents two analytical techniques, gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS), in the determination of steroidal hormones in aqueous enviromental samples. Hormones were choses as target compounds because they can be analyzed by both GC-MS and LC-MS/MS. In addition, these compounds are part of monitoring performed by the Laboratório de Química Analítica e Ambiental (LQAA) in the water from Arroio Dilúvio, Rio dos Sinos e Rio Gravataí, enabling the discussion of the environmental issues. The target compounds were: estrone, β-estradiol, 17α-ethinylestradiol, estriol, progesterone, allopregnanolone, drospirenone and gestodene, which were analysed in the mentioned superficial water bodies. The analystical methodology for GC-MS analysis was defined and validated from previous work, and for LC-MS/MS data from literature was used. In both cases solid phase exctraction (SPE) was considered as sample preparation. GC-MS required derivatization with activated MSTFA III prior to analysis in Selected Ion Monitoring (SIM) with external calibration curve. Detection limits were between 5 ng mL-1 (estrone) and 100 ng mL-1 (gestodene). LC-MS/MS analysis was evaluated based on scientific articles on determination of steroid hormones in aqueous matrices published between 2012 - 2017. It was evaluated the cost of instrumentation of a laboratory to perform these analyzes, as well as the cost per analysis and the training of technicians to operate the instruments. A GC-MS laboratory has an implementation cost around 14% of the required for LC-MS/MS, while the cost per analysis is 25% less expensive. As fas as technical personnel are concenerned, the requiriments are much higher for LC-MS/MS.