Method development and application for screening and quantification of plasticizers in mussels by lc-hrms

Elrawy, Abdelrahman Khaled Fouad

Publication

Method development and application for screening and quantification of plasticizers in mussels by lc-hrms

2024-09-16Master thesis

datacite.subject.fos	Ciências Médicas::Outras Ciências Médicas
dc.contributor.advisor	Silva, José Paulo Da
dc.contributor.author	Elrawy, Abdelrahman Khaled Fouad
dc.date.accessioned	2025-07-29T11:07:49Z
dc.date.available	2025-07-29T11:07:49Z
dc.date.issued	2024-09-16
dc.description.abstract	Plasticizers are widely used in the polymer industry to enhance flexibility and durability of plastics materials. However, their widespread use and effects raise significant environmental and public health concerns. Sensitive and accurate analytical methods are necessary to screen and determine their concentration in the environment and food products. A liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry method (LC-HRMS), with Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI), was implemented and optimized for quantification of Dipentyl phthalate (DPP), benzyl butyl phthalate (BBP), bis(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), Dicyclohexyl phthalate (DCHP), Diethyl Phthalates (DEP), Diisobutyl phthalate (DIBP), and Di-n-octyl Phthalate (DNOP) and screening of other phthalates in mussels. Different extraction solvents and acquisition conditions were tested. Extraction with dichloromethane followed by evaporation and resuspension in methanol was chosen for sample preparation procedure. All Ion Fragmentation (AIF) was selected for screening while quantification was performed using accurate mass-extracted ion chromatograms (AM-XIC) taken from Full Scan profiles. The limits of quantification (LOQs) of the target analytes after optimization was ranged from 2.59 to 12.99 μg/kg Average recoveries of the target analytes typically ranged from 46.39% to 110.86% for 500 nM and 70.02% to 90.76% for 50 nM. The matrix effects ranged from 29.50 to 192.94%. The method was successfully applied for screening of phthalates plasticizers in mussels and sediments samples collected from various locations in Macau and Algarve and was useful for the fast screening and quantifying of various phthalates. Our results suggest the use of AIF acquisition for screening and AM-XIC for quantification. Analysis using LC-HRMS provided reliable performance as well as high sensitivity and selectivity in complex samples as biological tissues and sediments.	eng
dc.description.abstract	Os plastificantes são um aditivo químico amplamente utilizado na indústria de polímeros para aumentar a durabilidade e flexibilidade dos materiais plásticos. No entanto, o recente aumento do seu consumo levantou preocupações ambientais e de saúde significativas. Os plastificantes não estão ligados covalentemente às cadeias poliméricas e por isso apresentam elevado potencial de lixiviação para o ambiente, originando contaminação dos ecossistemas, incluindo organismos marinhos. Entre esses plastificantes estão os ftalatos, considerados a principal classe de plastificantes e conhecidos pelo seu efeito desregulador endócrino e outros riscos para a saúde. Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento, validação e otimização de um método analítico utilizando Cromatografia Líquida acoplada à Espectrometria de Massas de Alta Resolução (LC-HRMS) para rastreio e quantificação de ftalatos em mexilhões. A escolha dos mexilhões prende-se com o factor de serem organismos filtrantes, levando à acumulação de contaminantes nos seus tecidos sendo por isso excelentes bioindicadores de poluição ambiental. Neste trabalho, analisámos a presença de dipentil ftalato (DPP), benzil butil ftalato (BBP), bis (2-etilhexil) ftalato (DEHP), diciclohexil ftalato (DCHP), dietil ftalato (DEP), diisobutil ftalato (DIBP) e Di-n-octil ftalato (DNOP). O método desenvolvido envolveu várias etapas: colheita de amostras, extração e análise LC-HRMS. Vários solventes de extração e condições espectrométricas de massa foram empregados para otimizar a metodologia de preparação da amostra. Verificou-se que a extração com diclorometano seguida de evaporação e ressuspensão em metanol foi o procedimento que deu melhores resultados. A análise por LC-HRMS foi conduzida usando um analisador de massa de alta resolução do tipo orbitrap e dois modos de aquisição: varrimento de todos os iões (full scan, FS) e fragmentação de todos os iões (All Ion Fragmentation, AIF). A quantificação foi feita a partir dos perfis de FS por construção de cromatogramas obtidos por extração da massa exata (Accurate Mass Extracted Ion Chromatograms, AM-XIC AM-XIC). O AIF foi selecionado para rastreio devido à sua poderosa capacidade de fragmentar todos os íons precursores e posterior seleção dos característicos de cada composto. Os resultados mostraram a presença de um fragmento comum de m/z 149,023 para todos os ftalatos alvo sob AIF que pode ser utilizado para triagem de ftalatos. A presença de fragmentos m/z 149,023 indica a presença de contaminação significativa por ftalatos. Os parâmetros de validação do método foram determinados incluindo limites de detecção (LODs), limites de quantificação (LOQs), linearidade, recuperação e efeito de matriz. Após a otimização do método, os LOQs variaram de 2.59 a 12.99 μg/kg. As recuperações médias variaram de 46,39% a 110,86% e 70,02% e 90,76% para 500 e 50 nM, respectivamente. O efeito de matriz variou entre 29,50% e 192,94%. A robustez do método desenvolvido foi demonstrada com sucesso através da sua aplicação na análise de amostras de mexilhões e sedimentos recolhidas em diferentes locais de Macau (China) e do Algarve (Portugal). Os resultados mostraram que o DPP e o DEHP são os ftalatos mais frequentes em amostras de mexilhões e sedimentos, com concentrações até 1500 ng/g e 1200 ng/g, respectivamente. Análise utilizando LC-HRMS proporcionou um desempenho confiável, bem como alta sensibilidade e seletividade para analisar matrizes biológicas complexas. Este estudo demonstra a importância da utilização das técnicas analíticas avançadas para a análise de amostras ambientais. No futuro podem ser consideradas para o desenvolvimento do trabalho, incluindo taxa de recuperação e otimização de extração de amostras, expandindo o método para outras matrizes ambientais e aplicando o modo de fragmentação de todos os iões para quantificação em vez de triagem.	por
dc.description.sponsorship	FCT IP-Aga-Khan Developmental network (HealthyBi4Namibe), and the Operational programs CRESC Algarve 2020 and COMPETE 2020 through project EMBRC.PT are gratefully acknowledged. This study received Portuguese national funds from FCT - Foundation for Science and Technology through projects EXPL/CTA-AMB/1613/2021 (DOI: 10.54499/EXPL/CTA-AMB/1613/2021), MACAU/0001/2019 (DOI 10.54499/MACAU/0001/2019), UIDB/04326/2020 (DOI:10.54499/UIDB/04326/2020), UIDP/04326/2020 (DOI:10.54499/UIDP/04326/2020) and LA/P/0101/2020 (DOI:10.54499/LA/P/0101/2020), and from Macao Science and Technology Development Fund (FDCT), project FDCT0004/2019/AP.
dc.identifier.tid	203943368
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.1/27508
dc.language.iso	eng
dc.relation	Algarve Centre for Marine Sciences
dc.relation	Centre for Marine and Environmental Research
dc.relation	FDCT0004/2019/AP
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject	Plastificantes
dc.subject	Ftalatos
dc.subject	Efeito matriz
dc.subject	Amostras biológicas
dc.title	Method development and application for screening and quantification of plasticizers in mussels by lc-hrms	eng
dc.type	master thesis
dspace.entity.type	Publication
oaire.awardTitle	Algarve Centre for Marine Sciences
oaire.awardTitle	Centre for Marine and Environmental Research
oaire.awardURI	info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDP%2F04326%2F2020/PT
oaire.awardURI	info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/LA%2FP%2F0101%2F2020/PT
oaire.fundingStream	6817 - DCRRNI ID
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project.funder.identifier	http://doi.org/10.13039/501100001871
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project.funder.name	Fundação para a Ciência e a Tecnologia
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relation.isProjectOfPublication	15f91d45-e070-47d8-b6b8-efd4de31d9a8
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relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery	15f91d45-e070-47d8-b6b8-efd4de31d9a8
thesis.degree.grantor	Universidade do Algarve. Faculdade de Ciências e Tecnologia
thesis.degree.level	Mestre
thesis.degree.name	Mestrado Erasmus Mundus em Qualidade em Análises