密歇根州人血清与牛血清中42种全氟及多氟烷基化合物（PFAS）的新型高通量液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测方法

《Toxics》：Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Michigan: A Novel High-Throughput Method with Liquid Chromatography–Mass Spectrometry (LC-MS/MS) Analysis of 42 PFAS Compounds in Human and Bovine Serum Jessica M. Morrison, Douglas J. Carmack, Sarah Y. Lockwood-O’Brien, Chelsea A. Bielicki, Julia R. Feeley, Robert L. Frisk and Timothy A. Karrer

　　

研究人员提出了一种用于血清中全氟及多氟烷基化合物（Per- and Polyfluoroalkyl Substances, PFAS）分析的新型检测方法。该方法采用基质匹配校准曲线，所需样本量小，通过蛋白沉淀结合过滤实现高通量样本前处理，获得富集纯化后的样本，最终采用液相色谱-串联质谱（Liquid Chromatography–Mass Spectrometry/Mass Spectrometry, LC-MS/MS）进行分析。作为方法验证的一部分，研究人员对准确度、精密度、可报告范围验证、灵敏度、残留、回收率、特异性、干扰、最大稀释倍数及稳定性进行了系统评估。该方法可定量检测涵盖多种类别的42种PFAS化合物，检出限低至ng·L?1级别，所有分析物的定量限均低于首个校准点浓度（25 ng·L?1）。整体方法准确度＞91%，优于预设性能标准（≥85%）；方法精密度＜11%，优于预设性能标准（≤15%）；平均回收率为85%。基质效应有限且微弱，胆汁酸干扰在生物学相关浓度下对该方法无影响。过去八年中，该方法已成功应用于密歇根州居民的生物监测研究。

本研究针对全氟及多氟烷基化合物（PFAS）环境与健康风险日益凸显的背景展开。PFAS因碳-氟键极强而难以自然降解，可在土壤、水体及生物体内长期残留并沿食物链富集，广泛存在于纺织品、食品包装、消防泡沫等消费品与工业场景中。已有流行病学证据显示，PFAS暴露与肾癌、睾丸癌、免疫抑制、生殖发育异常及内分泌紊乱等健康问题存在关联。美国密歇根州自2001年起持续监测PFAS污染，先后发现地表水、地下水及饮用水中PFOS、PFOA等超标，并发布鱼类消费警示、泡沫接触警示，设立密歇根PFAS行动响应小组（MPART）并制定饮用水筛查水平与最大污染物限值（MCLs）。然而，现有检测方法多局限于少数几种常见PFAS，且存在提取回收率低、灵敏度不足或动态范围受限等问题，难以支撑大人群生物监测与精准风险评估需求。为此，研究人员开发并验证了一种可同时定量42种PFAS的高通量液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）血清检测方法，并在过去八年为近8000名密歇根州居民的健康研究提供了数据支持。该研究发表于《Toxics》。

在关键技术方法上，研究人员采用去PFAS污染的炭剥离胎牛血清构建基质匹配校准体系，样本经蛋白沉淀与20 μm滤膜过滤后氮吹复溶，实现约5倍富集；分析平台选用Shimadzu Nexera X2-LCMS-8060与Sciex Exion-6500+两套三重四极杆系统，以Supelco Ascentis C8柱分离，电喷雾负离子多反应监测（MRM）模式检测，并引入延迟柱降低系统污染。研究队列覆盖密歇根州多个PFAS暴露评估项目人群。

研究结果如下：

3.1 准确度

实验室自建验证样本的准确度≥91.33%；北极监测与评估计划（AMAP）能力验证样本Z值均≤3，满足通过标准；美国国家标准与技术研究院（NIST）标准参考物质中除长链PFDA与PFUnA因储存偏差略低于85%外，其余均达标。整体准确度优于同类已发表方法。

3.2 精密度

总不精密度介于3.05%–10.52%，满足≤15%的性能要求，与文献最优水平相当。

3.3 可报告范围

校准曲线各点准确度介于98.29%–104.53%，线性良好（R²≥0.9900）。

3.4 灵敏度与检出限

所有分析物定量限（LOQ）均≤首个校准点25 ng·L^?1，最低可达3.6 ng·L^?1，显著优于多数已报道方法。

3.5 残留

仪器与自动化移液工作站（Tomtec Quadra 3/4）均未检测到高浓度样本后的分析物残留。

3.6 回收率

中位回收率为85.24%，少数无同位素内标的化合物回收率偏低，6:2 FTS受背景污染影响偏高。

3.7 特异性

多数化合物基质效应比值接近1，表明信号抑制可忽略；少数无内标化合物存在轻微增强或抑制。

3.8 干扰与交叉反应

持久性有机污染物（POPs）对PFAS定量影响＜3%；牛磺脱氧胆酸（TDCA）仅在远超生理浓度的极端条件下干扰PFOS与PFNA检测，实际生物样本中无需担忧。

3.9 最大稀释倍数

10倍梯度连续稀释至10000倍的结果偏差＜11%，单步10000倍稀释偏差＜14%，均可接受，推荐梯度稀释。结合校准范围，方法可报告区间达0.025–100000 ng·mL^?1。

3.10 稳定性

?20 ℃储存20个月降解≤11.8%；反复冻融5次降解≤10.8%，均符合稳定性要求。

在讨论与结论部分，研究人员指出，该方法兼顾高通量、高灵敏度与宽动态范围，解决了传统方法检测种类少、回收率不稳定或易受基质干扰的局限。自2016年以来，该方法已支撑北肯特郡暴露评估、密歇根化学暴露监测、奥斯科达地区暴露评估、消防员队列监测及新冠疫苗接种后抗体响应研究等多项公共卫生项目，为密歇根州制定PFAS管控政策提供了关键数据基础。研究人员强调，该方法的推广应用将有助于更全面地描绘人群PFAS暴露谱，推动针对性干预措施与环境治理策略的实施。