Screening (miljö)

Inom miljövetenskapen hänvisar screening i stort sett till en uppsättning analytiska tekniker som används för att övervaka nivåer av potentiellt farliga organiska föreningar i miljön, särskilt i tandem med masspektrometritekniker . Sådana screeningtekniker klassificeras vanligtvis som antingen riktade, där föreningar av intresse väljs innan analysen börjar, eller icke-målinriktade, där föreningar av intresse väljs i ett senare skede av analysen. Dessa två tekniker kan organiseras i åtminstone tre tillvägagångssätt: målscreening , med användning av referensstandarder som är analoga med målföreningen; misstänkt screening , som använder ett bibliotek med katalogiserade data såsom exakt massa , isotopmönster och kromatografiska retentionstider i stället för referensstandarder; och icke-målscreening , utan användning av någon redan existerande kunskap för jämförelse före analys. Som sådan är målscreening mest användbar när man övervakar närvaron av specifika organiska föreningar - särskilt för regulatoriska ändamål - vilket kräver högre selektivitet och känslighet . När antalet upptäckta föreningar och associerade metaboliter behöver maximeras för att upptäcka nya eller framväxande miljötrender eller biomarkörer för sjukdomar, har traditionellt sett ett mer icke-riktat tillvägagångssätt använts. Den snabba förbättringen av masspektrometrar till mer högupplösta former, med ökad känslighet, har dock gjort suspekt och icke-målscreening mer attraktiv, antingen som fristående tillvägagångssätt eller i samband med mer riktade metoder.

Tillvägagångssätt för miljöscreening

Masspektrometri används i samband med kromatografi för miljöscreeningsprocesser.

Masspektrometrimetoder används i allmänhet för analys av miljöföroreningsövervakning, särskilt i vattenmiljöer (även om de kan användas i icke-akvatiska miljöer, till exempel med screening av bekämpningsmedel på växtmaterial), tillsammans med kromatografi för separation . För målscreening innebär det att man använder för gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS) eller vätskekromatografi-masspektrometri (LC-MS) "som använder singelreaktionsövervakning (SIM) eller utvalda reaktionsövervakningslägen (SRM). Men för misstänkt och icke-målscreening är dessa metoder otillräckliga på grund av att endast registrera ett begränsat antal föreningar och otillräcklig användbar information kan fastställas om okända föreningar, särskilt med tanke på bristen på LC-MS-jämförelsebibliotek. För dessa icke-riktade screeningmetoder krävs högupplösta masspektrometri och kromatografitekniker med hög massnoggrannhet. Kombinationer av kvadrupol- , time-of-flight- , jonfälla och orbitrap -masspektrometrianalysatorer har uppstått, tillsammans med högpresterande vätskekromatografi (och ultrahögpresterande vätskekromatografi), för att snabbare och mer effektivt ta itu med misstänkta och icke-mål undersökning.

Målscreening

Detta avsnitt handlar om miljöanalys av organiska föreningar. För militär bestämning av mål, se Målanalys .

Målscreening eller analys är användbar när man letar efter en kort lista över förutbestämda organiska föreningar i ett prov, samtidigt som man ignorerar andra föreningar som kan förekomma. Referensstandarder som är i linje med de förutbestämda föreningarna finns tillgängliga och används för att jämföra attribut som kromatografisk retentionstid, fragmenteringsmönster och isotopmönster. Arbetsflödet för målscreening kräver optimering av provextraktion, provsanering och instrumenteringsmetoder till de förutbestämda föreningarna för att uppnå "en specifik och exakt mätning." De flesta analytiska resultat kommer att vara kvantitativa till sin natur, med tanke på screeningens snäva fokus. Som sådan har riktade tillvägagångssätt traditionellt använts i regelverk för övervakning. Nackdelen är dock att många farliga organiska föreningar inte omfattas av miljöövervakningsbestämmelser och därför inte är specifikt riktade, och tillvägagångssättet är i allmänhet inte skickligt för snabbinsatser för att ge tidig varning om föroreningshändelser.

Misstänkt screening

Misstänkt screening är användbart när man letar efter en eller flera misstänkta föreningar med kända strukturer i ett prov, men referensstandarder är inte tillgängliga eller existerar inte. I det här fallet konsulteras, filtreras och jämförs användarbyggda databaser som innehåller information som massnoggrannhet, retentionstid, isotopmönster och annan strukturinformation för de misstänkta föreningarna mot resultaten av högupplösta masspektrometrianalyser med SRM eller full skannar. Strukturen av de misstänkta föreningarna klarläggs sedan baserat på den informationen, idealiskt bekräftad med autentiska referensstandarder. Jämfört med riktad screening är det initiala arbetet som utförs vid misstänkt screening till stor del kvalitativt, med mer kvantitativt arbete att potentiellt följa i ett mer riktat tillvägagångssätt. Förutom att kunna analysera för fler föreningar, är en ytterligare fördel med detta tillvägagångssätt att retrospektiv analys, även år senare, är möjlig utan att analysera provet på nytt. En nackdel med det misstänkta tillvägagångssättet är komplexiteten som är involverad, inklusive inte bara med dataanalys (t.ex. att använda i silico- fragmenteringsprogramvara) utan också noggrant utveckla listor för misstänkta screening och val av databaser.

Icke-målscreening

Icke-målscreening är användbar när man behöver undersöka förekomsten av alla organiska föreningar i ett prov. I det här fallet, eftersom ingen information är känd om föreningarna i provet, kan ingen referensstandard användas för jämförelse, åtminstone initialt, vilket totalt sett gör icke-målscreening till en av de mest utmanande metoderna. Snarare används en helautomatisk skanning med massfiltrering, toppdetektion och andra egenskaper för att göra initial föreningsdetektion. Sedan härleds elementär sammansättning av detekterade föreningar med hjälp av exakt massa av jonerna. Databassökningar kan utföras för att få en låsning på vilka de mest rimliga strukturerna som ges till grundämnessammansättningen. Liksom misstänkt screening är det initiala arbetet som utförs i icke-målscreening till stor del kvalitativt, med mer kvantitativt arbete att potentiellt följa. I likhet med misstänkt screening är nackdelen med ett helt icke-riktat tillvägagångssätt processernas dataintensiva natur, som kräver multivariata statistiska modeller, och det stora utbudet av arbetsflöden för databearbetning som används av forskare komplicerar ytterligare utvärderingen av metodprestanda för dessa dataanalyser. processer.