นับตั้งแต่มนุษย์กลุ่มแรกถือกำเนิดขึ้นบนโลก เผ่าพันธุ์ของเราก็ได้เปลี่ยนแปลงโลกไปตลอดกาล จิตใจที่ฉลาดและความต้องการดำรงอยู่ตลอดกาล ทำให้มนุษย์สร้างสิ่งประดิษฐ์และแนวคิดที่เปลี่ยนแปลงชีวิตได้ เช่น ยาที่ช่วยรักษาโรคภัยไข้เจ็บ และทำให้ชีวิตยืนยาวขึ้น หรือเทคโนโลยีที่เชื่อมโยงเราในแบบที่เราไม่เคยคิดว่าจะเป็นไปได้ มนุษย์คิดสิ่งที่น่าทึ่งขึ้นมา แต่ไม่ใช่ว่าทุกสิ่งจะดีต่อโลก – หรือสิ่งมีชีวิตที่อยู่ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการวิจัยเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากเราได้ค้นพบว่าสารเคมีที่มนุษย์สร้างขึ้น (PFAS) บางชนิดเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม แต่ไม่เพียงเท่านั้นสารนั้นยังเป็นอันตรายต่อร่างกายของเราด้วย ความสามารถในการระบุสารเหล่านี้เป็นการแข่งขันบทเรียนหนึ่งต่อการดำรงอยู่ของมนุษย์
PFAS คืออะไร?
PFAS เป็นตัวย่อของสาร perfluoroalkyl และ polyfluoroalkyl สารเหล่านี้อธิบายได้ว่าเป็นกลุ่มของสารเคมีที่ใช้ในการผลิตสารเคลือบฟลูออโรโพลีเมอร์และผลิตภัณฑ์ที่ทนความร้อน น้ำมัน คราบสกปรก จาระบี และน้ำ ดังนั้น PFAS จึงถูกเรียกว่าอีกชื่อหนึ่งว่า “สารเคมีตลอดกาล” เนื่องจากสารเหล่านี้จะไม่สลายตัวในสิ่งแวดล้อมทันที ด้วยเหตุนี้พวกมันจึงสามารถสะสมภายในร่างกายและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ได้ การวิจัยเกี่ยวกับวิถีการย่อยสลายยังคงดำเนินอยู่ เนื่องจากนักวิจัยยังคงเปิดเผยหลักฐานเพิ่มเติมว่า PFAS บางชนิดเป็นอันตราย การทำความเข้าใจสารเคมีที่มนุษย์สร้างขึ้นเหล่านี้จะช่วยให้เราตัดสินใจได้ว่าต้องทำอย่างไรเพื่อปกป้องตนเองและโลกรอบตัวเรา Dr. Dave Alonso นักเคมีด้านการประยุกต์ใช้งานของ LECO Corporation ตัดสินใจทำการวิจัยเกี่ยวกับ PFAS โดยพิจารณาว่ามีหลักฐานของ PFAS ในสารละลายป้องกันฝ้า (anti-fog) หรือไม่
การใช้ GC-MS เพื่อตรวจจับ PFAS
การตรวจสอบความเป็นพิษที่เกี่ยวข้องการ PFAS ค่อนข้างน้อย (เช่น PFOS, PFOA) และ literature ที่มีอยู่ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่สารวิเคราะห์ที่แยกและระบุได้ดีที่สุดผ่าน LC-MS/MS และ LC-IMS-MS อย่างไรก็ตามสารประกอบบางประเภท เช่น ฟลูออโรเทโลเมอร์ แอลกอฮอล์ (fluorotelomer alcohols), เพอร์ฟลูออโรอัลคิล อีเทอร์ (perfluoroalkyl ethers) และเพอร์ฟลูออโรอัลเคนสายสั้น (short chain perfluoroalkanes) สามารถแยกผ่านเทคนิคแก๊สโครมาโตกราฟีได้ง่ายกว่า เนื่องจากมีขั้วและน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า
(Kwiatowski et al. 2020)
เนื่องจากการใช้ GC-MS สำหรับงานประเภทนี้หาได้ยาก สารเคมีมาตรฐานและการมีอยู่ของ PFAS ในฐานข้อมูลแมสสเปกตรัมจึงเป็นเรื่องยาก แต่ด้วยเครื่องมือที่ล้ำสมัยซึ่งสามารถวิเคราะห์ด้วยวิธีการขั้นสูงและไม่ต้องระบุสารจำเพาะเจาะจง (non-targeted) ได้ Dr. Alonso เชื่อว่าการระบุและจำแนกลักษณะเฉพาะของสารกลุ่มนี้เป็นไปได้
การทดสอบด้วย Pegasus® BT
Dr. Alonso เริ่มทำงานโดยการทดสอบตัวอย่างสารละลายป้องกันฝ้าที่ต่างกัน 5 ตัวอย่างกับ Pegasus BT ของ LECO เครื่อง BT ถือเป็นอุปกรณ์ที่แข็งแกร่งและใช้งานได้จริง อีกทั้งยังขึ้นชื่อในด้าน Sensitivity ที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย เมื่อจับคู่กับการได้มาแบบเต็มสเปกตรัม (full-spectrum) แล้วคุณจะได้รับการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของตัวอย่างที่ละเอียดตั้งแต่องค์ประกอบที่พบได้ชัดเจนไปจนถึงส่วนประกอบที่มีเพียงเล็กน้อย
ผลการทดสอบของ Dr. Alonso เผยให้ซีรีส์กลุ่มสารฟลูออโรเทโลเมอร์แอลกอฮอล์ท่ามกลางกลุ่มสารวิเคราะห์ที่มีการระบุชื่อแล้ว แต่อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบสเปกตรัมกับ reference PFAS libraries พบว่าสารวิเคราะห์เพิ่มเติมหลายรายการไม่เหมือนกัน
ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องมีข้อมูลเพิ่มเติมเพื่ออธิบาย PFAS เหล่านี้ซึ่งไม่ปรากฏใน commercial libraries นั้นจึงทำให้ Dr. Alonso หันไปหาอีกครื่องมือหนึ่งนั่นคือ Pegasus HRT เพื่อตรวจสอบสารวิเคราะห์ Unknown เหล่านี้
การวิเคราะห์เพิ่มเติมด้วย HR
Pegasus HRT ของ LECO ผสมผสานการไอออนไนซ์ทางเคมีเข้ากับการวิเคราะห์มวลที่แม่นยำและความละเอียดสูง (HRAM) เพื่อให้สามารถระบุสารในตัวอย่างที่ซับซ้อนได้อย่างมั่นใจ การเลือกใช้การวิเคราะห์ตัวอย่างด้วย HRT ทำให้ Dr. Alonso ได้รับข้อมูลอันมีค่า เช่น องค์ประกอบของธาตุ พันธะคู่ที่เทียบเท่ากันของวงแหวน และการตรวจสอบความถูกต้องของไอโซโทปบนกระจุกไอออน
ผลลัพธ์/ข้อสรุป
หลังจากพิจารณาการค้นพบครั้งใหม่แล้ว Dr. Alonso ก็สามารถอธิบายองค์ประกอบของโมเลกุลเป็นชุดสารประกอบ PFAS ที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งลงทะเบียนกับแดชบอร์ดทางเคมีของ CompTox ซึ่งยังไม่มีอยู่ในไลบรารีสเปกตรัม GC-MS โดยทั่วไป
ซึ่งอาจเกิดจากขาดการวิจัยที่ทำกับ GC-MS แต่ตอนนี้ทำให้ทราบว่ามีวิธีมากมายที่สามารถค้นพบเกี่ยวกับกลุ่มสาร PFAS ได้ด้วยวิธีนี้ ทั้ง BT และ HRT มีบทบาทสำคัญในการระบุลักษณะของสารละลายป้องกันฝ้า ด้วยลักษณะเฉพาะที่ต้องยกเครดิตให้กับเครื่องเหล่านี้ว่ามีความโดดเด่นสำหรับการวิเคราะห์ที่ไม่จำเพาะเจาะจงหรือ Non-targeted analysis โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ HRT ที่มีความโดดเด่น เนื่องจากความยืดหยุ่นในความสามาถที่จะเลือกใช้แหล่งกำเนิดไอออนและการค้นพบองค์ประกอบของสาทำให้เป็นเครื่องมือที่สมบูรณ์แบบสำหรับการค้นพบ ” unknown unknowns. “
ติดต่อเรา หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องมือสำหรับวิทยาศาสตร์การแยกและ GC-MS หรือเลือกดูเครื่องมือของ LECO ได้ที่นี่
เอกสารอ้างอิง
- Carol F. Kwiatkowski, David Q. Andrews, Linda S. Birnbaum, Thomas A. Bruton, Jamie C. DeWitt, Detlef R. U. Knappe, Maricel V. Maffini, Mark F. Miller, Katherine E. Pelch, Anna Reade, Anna Soehl, Xenia Trier, Marta Venier, Charlotte C. Wagner, Zhanyun Wang, and Arlene Blum Environmental Science & Technology Letters 2020 7 (8), 532-543DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00255
