Summary
Este método para la pirólisis en línea de dos pasos acoplada a la cromatografía de gases con detección de espectrometría de masas y Protocolo de evaluación de datos puede utilizarse para el análisis multicomponente de tintas para tatuajes y la discriminación de productos falsificados.
Abstract
Las tintas para tatuajes son mezclas complejas de ingredientes. Cada uno de ellos posee diferentes propiedades químicas que tienen que ser tratadas sobre el análisis químico. En este método para la pirólisis en línea de dos pasos acoplada a la cromatografía de gases de espectrometría de masas (PY-GC-MS) se analizan compuestos volátiles durante un primer funcionamiento de desorción. En la segunda carrera, la misma muestra seca se piroliza para el análisis de compuestos no volátiles tales como pigmentos y polímeros. Estos se pueden identificar por sus patrones de descomposición específicos. Además, este método se puede utilizar para diferenciar el original de las tintas falsificadas. Se aplican métodos fáciles de cribado para la evaluación de datos utilizando los espectros de masas medios y las bibliotecas de pirólisis autofabricadas para acelerar la identificación de sustancias. Utilizando un software de evaluación especializado para los datos de la pirólisis GS-MS, se puede lograr una comparación rápida y fiable del cromatograma completo. Dado que GC-MS se utiliza como técnica de separación, el método se limita a sustancias volátiles tras la desorción y después de la pirólisis de la muestra. El método se puede aplicar para el cribado rápido de sustancias en las encuestas de control de mercado, ya que no requiere pasos de preparación de muestras.
Introduction
Las tintas para tatuajes son mezclas complejas compuestas por pigmentos, disolventes, aglutinantes, surfactantes, agentes espesantes y, a veces, conservantes1. La creciente popularidad de los tatuajes en las últimas décadas ha llevado al establecimiento de una legislación que aborda la seguridad de la tinta del tatuaje en toda Europa. En la mayoría de los casos, los pigmentos que dan color y sus impurezas están restringidos y, por lo tanto, deben ser monitoreados por encuestas de mercado estatales para controlar su cumplimiento con la ley.
Utilizando el enfoque de la pirólisis-cromatografía de gases en línea espectrometría de masas (PY-GC-MS) descrito aquí, múltiples ingredientes se pueden identificar simultáneamente. Dado que los compuestos volátiles, semi-volátiles y no volátiles se pueden separar y analizar dentro del mismo proceso, la variedad de compuestos de destino es alta en comparación con otros métodos utilizados para el análisis de tinta del tatuaje. Los métodos de cromatografía líquida se realizan principalmente con pigmentos solubilizados en disolventes orgánicos2. La espectroscopía Raman y la espectroscopía de infrarrojos de transformada de Fourier (FT-IR) se han descrito como herramientas adecuadas para la identificación de pigmentos y polímeros, pero están limitadas con mezclas de múltiples ingredientes, ya que no se utiliza ninguna técnica de separación en aplicaciones de laboratorio3,4. La espectrometría de masas de tiempo de vuelo de desorción/ionización por láser (LDI-TOF-MS) también se ha utilizado para la identificación de pigmentos y polímeros5,6. En conjunto, la mayoría de los métodos carecen del análisis de compuestos volátiles. La falta de bibliotecas espectrales comerciales adecuadas es una desventaja común de todos estos métodos. La identificación de pigmentos inorgánicos a menudo se ha llevado a cabo con espectrometría de masasde plasma acoplado inductivamente (ICP-MS)7,8o espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDX)4,9. Además, la espectroscopía FT-IR y Raman se han utilizado para el análisis de pigmentos inorgánicos como el dióxido de titanio o óxidos de hierro en otros campos de investigación10,11,12,13.
El objetivo de este estudio fue establecer un método aplicable en los laboratorios analíticos estándar con costos financieros moderados para actualizar los dispositivos existentes y comunes. Py-GC-MS como se describe aquí es un enfoque no cuantitativo para la identificación de ingredientes orgánicos de las mezclas. Tras la identificación de sustancias sospechosas en un cribado de py-GC-MS, las sustancias objetivo pueden cuantificarse con enfoques más especializados. Es especialmente interesante para el análisis de sustancias no volátiles y no solubles como pigmentos y polímeros.
El método descrito puede ser adaptado para tintas y barnices en otros campos de aplicación. Los métodos de evaluación de datos descritos son aplicables a todas las investigaciones de pirólisis. Además, los productos falsificados, en su mayoría de los mercados asiáticos, muestran una potencial fuente de riesgo para el consumidor y una carga financiera para los fabricantes (comunicación personal en el 3Rd ECTP en Regensburg, alemania, 2017). El método descrito aquí se puede utilizar para comparar las características de las falsas tintas falsificadas con una botella original, similar a los enfoques forenses publicados para la identificación del barniz de coche14.
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Protocol
1. preparación de la tinta del tatuaje y montaje de la muestra
- Utilice un tubo de pirólisis de vidrio hueco de 25 mm como soporte de muestra y lana de cuarzo para la preparación de muestras.
- Coge el tubo de pirólisis con pinzas especializadas para tubos de pirólisis (hornear para descontaminar) e inserte la cantidad necesaria de lana de cuarzo con pinzas puntiagudas en el tubo.
- Inserte dos palos de acero (hornear para descontaminar) a cada lado del tubo de pirólisis y comprima la lana en un tapón de 1 – 2 mm de espesor. El tapón debe colocarse en el tercio inferior del tubo de pirólisis para lograr un calentamiento adecuado durante el proceso de pirólisis.
- Encienda un quemador de gas y hornee el tubo de pirólisis y llene por 2 – 3 s de cada lado para eliminar los contaminantes.
Nota: Utilice guantes limpios y no toque ningún objeto antes de manipular el tubo de pirólisis y la lana. Utilice la protección ocular y retire todos los líquidos y objetos inflamables durante el tubo de pirolisis para hornear. El protocolo se puede detener aquí. Almacene los tubos de pirolisis preparados en un plato de vidrio limpio hasta su uso posterior.
- Agitar las botellas de tinta del tatuaje vigorosamente durante 1 minuto a mano para garantizar la homogeneidad. Además, se pueden colocar en un baño de agua ultrasónico durante 1 min. Algunas tintas todavía pueden mostrar pigmentos sedimentados después de realizar ambos pasos y pueden necesitar una homogeneización prolongada.
- Obtener un microcapilar de 2 μL con un diámetro por debajo del diámetro interior del tubo de pirólisis. Sumergir la punta capilar en la tinta y aspirar aproximadamente 1 μL de tinta llenando la mitad del capilar.
- Inserte el capilar en el tubo de pirólisis y mancha el tapón de lana de cuarzo con la tinta. Una coloración clara del color debe ser visible sin añadir demasiada tinta a la muestra.
- Obtener un adaptador de transporte de acero para la unidad de inyección automatizada y adjuntar el tubo de pirólisis preparado con pinzas para tubos de pirólisis.
- Compruebe que el tubo de pirólisis esté perfectamente vertical y no se caiga durante la agitación.
- Coloque el adaptador de transporte en la bandeja en la posición deseada.
Nota: la tinta podría contaminar el adaptador de transporte de acero al que se adjunta el tubo de pirólisis; por lo tanto, esto necesita una limpieza más exhaustiva después.
2. Análisis de las muestras de tinta por py-GC-MS
- Configure el sistema GC-MS equipado con una unidad de desorción térmica (TDU) y un módulo de pirózer en la parte superior del sistema de inyección en frío (CIS) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Utilice una fuente de iones de impacto de electrones inertes (IE) a 70 eV y helio con una pureza del 99,999% como gas portador (1 mL/min). Fije la relación de división del CIS a 1:50.
- Instale una columna HP-5MS y una columna de protección para la separación. Fije los siguientes parámetros de análisis en el software de control de los instrumentos: inicie la temperatura del horno a 50 ° c, sostenga durante 2 min, y la rampa a 10 ° c/min a 320 ° c. Mantenga la temperatura final durante 5 min adicionales. Fije las temperaturas de la línea de transferencia a 320 ° c.
- Ejecute cada muestra en un modo de ventilación solvente sin pirólisis para analizar compuestos semi-volátiles.
- Utilice la opción de venteo de disolvente del TDU/inyector y la rampa de la temperatura TDU después de 0,5 min a partir de 50 ° c a 90 ° c a una velocidad de 100 ° c/min. La ventilación del disolvente se apagará después de 1,9 min.
- Calentar la temperatura de la TDU a 320 ° c a una velocidad de 720 ° c/min durante 3,5 min. Los compuestos volátiles se capturan en el CIS a-150 ° c.
- Mantenga la temperatura CIS durante 2 min y la rampa a 320 ° c a una tasa de 12 ° c/min.
Nota: el tiempo prolongado entre la preparación de la muestra y el análisis conduce a la evaporación de compuestos volátiles desde que el soporte de la muestra está abierto. Analice las muestras dentro de unas horas después de la preparación si los compuestos volátiles están siendo atacados.
- Realizar una segunda corrida de la misma muestra en la que la unidad de pirólisis se utiliza para investigar compuestos no volátiles.
- Utilice el mismo programa de horno que para el primer desorción Run.
- Mantenga la temperatura de la CIS constante a 320 ° c y utilice una proporción de división de 1:100.
- Rampa de la TDU directamente de 50 ° c a 320 ° c a una tasa de 720 ° c/min y mantener constante durante 1,6 min.
- Programar una pirolisis de 6 s a la temperatura deseada (aquí 800 ° c) en el segmento de temperatura final de la TDU.
Nota: Asegúrese de utilizar una cantidad adecuada de la muestra y la proporción de división para evitar la contaminación de la columna y la EM. adapte las proporciones de división para los instrumentos individuales de ajuste si es necesario.
- Utilice un estándar de poliestireno para comprobar el rendimiento del instrumento. Ejecute al menos tres muestras de poliestireno antes y después de cada experimento. Inserte 2 μL de un estándar de poliestireno de 4 mg/mL en diclorometano en la lana de vidrio y realice una pirólisis a 500 ° c durante 0,33 min.
- Comprobar si la relación de la zona de cresta del monómero de poliestireno y el dímero está entre 3 y 4 y el siguiendo del dímero es inferior a 2 en el cromatograma resultante (también llamado pirograma). Mantenga los datos históricos de los parámetros de poliestireno y calibre la temperatura de la pirólisis si la relación de cresta está fuera de rango.
Nota: los valores para el monómero de poliestireno y la relación de dímero, así como el siguiendo deben tomarse de los valores históricos de los sistemas operativos bien.
3. los enfoques de evaluación de datos
Nota: la evaluación de los datos debe adaptarse en función de las cuestiones analíticas individuales, por ejemplo, la búsqueda de volatiles, compuestos no volátiles, productos de escisión peligrosos de pigmentos AZO o similares.
- Evaluación de datos para compuestos volátiles
- Para la evaluación de datos de compuestos volátiles, inicie el software de búsqueda de biblioteca MS/análisis GC-MS (consulte la tabla de materiales) y abra el cromatograma de la ejecución de desorción.
- Seleccione bibliotecas comerciales haciendo clic en Spectrum y Seleccione biblioteca. Cargue la biblioteca de interés.
- Seleccione los parámetros de integración y realice una búsqueda de biblioteca haciendo clic en espectro y biblioteca informe de búsqueda.
Nota: tenga especial cuidado en comparar los espectros de las bibliotecas de compuestos identificados con los espectros obtenidos en el análisis de la tinta. A veces se pueden lograr buenos partidos a pesar de la presencia de picos de masa molecular adicionales en los espectros desconocidos. Para una identificación inequívoca, los estándares analíticos deben analizarse utilizando los parámetros de ajuste y de instrumento para verificar los tiempos de retención y los espectros.
- Detección rápida de compuestos no volátiles
Nota: la identificación de compuestos no volátiles de la pirólisis se basa en la presencia de múltiples productos de descomposición específicos del compuesto parental dentro del mismo pirograma. Dado que los pirogramas pueden contener hasta varios cientos de compuestos, la evaluación manual es difícilmente factible. Empiece con un enfoque de evaluación de datos rápido utilizando los espectros de masas promedio (AMS). Esto es útil para la identificación del pigmento o polímero más abundante dentro de la muestra. Este enfoque sólo es adecuado para la detección rápida de fraude de declaración de tinta y para tener un punto de partida para la evaluación manual de pirogramas.- Para la evaluación de datos de pirólisis, marque el cromatograma completo en el software de evaluación GC-MS (consulte la tabla de materiales) con el botón derecho del ratón pulsado para obtener una AMS.
- Crear una biblioteca de espectros obtenidos de sustancias de referencia conocidas de todos los compuestos de interés, por ejemplo, pigmentos y polímeros, haciendo clic en Spectrum y Editar biblioteca (haga clic en crear nueva biblioteca si no está presente).
- Seleccione Agregar nueva entrada y rellene toda la información de interés.
Nota: seleccione los espectros de AMS de estándares o tintas, y haga clic en Spectrum y NIST Search si se desea reenviar a otro software capaz de búsquedas de bibliotecas ms. - Genere una AMS del pirograma de tinta investigado y utilice la búsqueda de la biblioteca para comparar con la biblioteca de AMS autofabricada15. Excluir masas de sangrado de columna u otros ruidos de columna.
Nota: la coincidencia más alta en la lista de búsqueda de la biblioteca será probablemente el pigmento o polímero más abundante en las tintas. Para comprobarlo, compare los productos de descomposición característicos únicos de la sustancia observados en la pirólisis de la sustancia estándar en el pirograma de la tinta analizada (ver sección 3,4 y tabla complementaria 1).
- Identificación de compuestos no volátiles con software especializado de evaluación de pirogramas
- Convierta los pirogramas de interés al formato necesario como se indica en las instrucciones del software. Integrar el pirograma de una manera que se encuentran un máximo de 200 compuestos. De lo contrario, el tiempo de evaluación de datos en el sofware de evaluación de pirogramas aumenta significativamente.
- Construya una carpeta en su computadora con todas las entradas de pirograma que deben servir como una biblioteca, por ejemplo, la biblioteca de pirogramas pigmentarios para la identificación de pigmentos o pirogramos de una tinta original para compararlo con productos falsificados.
- Cargue el pirograma desconocido en la biblioteca de fichas Buscar haciendo clic en examinar.
- Cargue la carpeta de la biblioteca y seleccione solo MS matching y RT matching en las Opciones de búsqueda, ya que la abundancia general variará en comparación con el pirograma de pigmentos de referencia.
- Haga clic en avanzado en las opciones de búsqueda. Seleccione el parámetro "utilizar sólo picos con espectros MS especificados" y utilice un umbral de ajuste de 850 en el software de evaluación de pirogramas.
- Haga clic en añadir para guardar los espectros MS especificados (espectros MS de 3 – 5 de los picos más abundantes) de cada pirograma de pigmentos de referencia o polímeros de la biblioteca en las opciones de búsqueda avanzada (cf. tabla complementaria 1). De esta manera sólo se comparan los picos relacionados con el pigmento incluso en una tinta de varios componentes con picos de interferencia alta abundantes.
- Pulse OK para volver a la ventana principal.
- Haga clic en Buscar para iniciar la comparación.
- Si es necesario, vaya a la pestaña coincidencia de cromatogramas , seleccione un compuesto y haga clic en enviar al NIST para reenviar los espectros al software de la biblioteca MS e identificar el compuesto.
Nota: haga clic en Enviar a las opciones de MS para incluir los espectros en las Opciones de búsqueda avanzada (cf. paso 3.3.6).
- Identificación manual de sustancias
Nota: Si no hay disponible un software especializado de evaluación de pirogramas, utilice la evaluación de datos mediante el programa de búsqueda de la biblioteca MS estándar y la biblioteca comercial junto con los fragmentos reportados (tabla 1 complementaria) y nuestra biblioteca de pirólisis15. También se lleva a cabo una comparación manual de compuestos de pirograma con productos de descomposición conocidos para verificar los impactos dados en la AMS.- Para la evaluación de datos para compuestos no volátiles, inicie el software de búsqueda de bibliotecas de GC-MS Analysis/MS y abra el cromatograma de la ejecución de pirólisis.
- Seleccione bibliotecas de pirólisis comerciales y (autofabricadas) (p. ej., nuestra biblioteca de pirólisis proporcionada15) haciendo clic en espectro y Seleccione biblioteca. Cargue todas las bibliotecas de interés.
- Integrar el pirograma en el software de evaluación GC-MS y considerar todos los picos con un área ≥ 0,2% del área total (se puede adaptar de manera que se integre una cantidad manejable de picos).
- Inicie la búsqueda de la biblioteca haciendo clic en espectro y biblioteca informe de búsqueda.
- Compare manualmente todas las coincidencias de la biblioteca con productos específicos de descomposición de pigmentos y polímeros en la tabla 1 o fragmentos que se indica en la literatura16,17,18, 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26. en el caso de los pigmentos, se necesitan 2 a 3 productos de descomposición para identificar inequívocamente el pigmento utilizado.
Nota: todas las coincidencias espectrales con las bibliotecas correspondientes deben evaluarse cuidadosamente. Picos adicionales más altos que el pico de masa a menudo representan estructuras similares con grupos secundarios adicionales. Si es posible, se deben analizar las sustancias de referencia para obtener el tiempo de retención individual en la preajuste analítica.
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Representative Results
El método incluye un enfoque cromatográfico de dos pasos para cada muestra (figura 1). En la primera ejecución, la muestra se seca dentro del sistema inyector a 90 ° c antes de que los compuestos volátiles se transfieran a la columna. Dado que el proceso de secado es incompleto en la mayoría de los casos, se transfieren y analizan disolventes residuales y compuestos volátiles. En la segunda carrera, la muestra previamente seca se pirolyza posteriormente para facilitar el análisis de componentes orgánicos no volátiles.
Figura 1: diagrama esquemático del flujo de trabajo de pirólisis. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Las tintas bien producidas con ingredientes muy puros y un número limitado de componentes resultan en cromatogramas fáciles de interpretar con bibliotecas estándar, ya que la mayoría de los picos se pueden identificar (figura 2). Pero incluso en las tintas de alta calidad, se han encontrado ingredientes no declarados. Por ejemplo, el propilenglicol se encuentra a menudo además del glicerol declarado (figura 2 y figura 3).
Otras sustancias como el formaldehído pueden añadirse como conservante. 1-hidroxi-2-propanona puede resultar como una impureza de la síntesis de pigmento y por lo tanto es un ejemplo de una sustancia no intencionalmente añadida (NIAS).
Figura 2: resultados representativos del análisis py-GC-MS de una tinta de tatuaje con solo unos pocos ingredientes puros. (A) 1St Run: desorción para la identificación de compuestos volátiles. (B) 2ND Run: pirólisis para la identificación de compuestos menos y no volátiles. Los ingredientes declarados e identificados se indican a continuación. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Las tintas que contengan múltiples ingredientes e impurezas resultarán en un pirograma difícil de interpretar (figura 3). La mayoría de los picos que ocurren en la segunda carrera puede no ser la línea de base separada entre sí, lo que dificulta la identificación, incluso cuando se utiliza la deconvolución de datos. Algunas sustancias también pueden resultar en picos por debajo del umbral fijado durante la evaluación de datos (por ejemplo, 0,2% del área de pico total). Una solución a este problema podría ser un acercamiento gradual usando 400 ° c, 600 ° c, y 800 ° c en pasos de pirólisis consecutivos para la misma muestra (ver figura 4).
Algunos productos de descomposición de pigmentos pueden descender de múltiples pigmentos ( tabla complementaria 1). Por ejemplo, en la figura 3 y la figura 4, el acetil cianuro puede derivar de múltiples pigmentos amarillos o naranjas. El producto de degradación 2-metoxifenilisocianato también puede derivar del pigmento rojo 9, y o-anisidina de los pigmentos rojo 170 y rojo 9. Sin embargo, debido a la combinación con el producto de degradación 4-methoxy-2-nitro-aniline y la apariencia amarilla de la tinta, sólo los pigmentos amarillos 65 y 74 serían plausibles como compuestos parentales. Estos dos pigmentos son isómeros regionales y no pueden distinguirse de otro con este método. No se ha identificado el pigmento naranja 13 — que se declaró en la botella de tinta —. Si el pigmento sólo estaba presente en cantidades bajas, podría haber estado por debajo del límite de detección. Por otro lado, las tintas a menudo se declaran falsamente27.
Figura 3: resultados representativos del análisis de py-GC-MS de la tinta amarilla del tatuaje "crema de plátano" con muchos ingredientes impuros. (A) 1St Run: desorción para la identificación de compuestos volátiles. (B) 2ND Run: pirólisis para la identificación de compuestos menos y no volátiles. Los ingredientes declarados e identificados se indican a continuación. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: pirólisis gradual de la tinta amarilla "crema de plátano" que se muestra en la figura 3. A-C) la pirólisis consecutiva se ejecuta A 400 ° c, 600 ° c y 800 ° c. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
En el siguiente ejemplo se muestra un resultado positivo para la identificación de productos falsificados (figura 5). Tres tintas "amarillo limón" se han comprado ya sea de un distribuidor con licencia del fabricante de tinta estadounidense, a través de una plataforma de subasta de Internet o a través de un mercado asiático. Todas las tintas se han analizado con el método py-GC-MS de dos pasos. En este ejemplo, las diferencias en los números de pico y los tiempos de retención ya son visibles por ojo.
El cromatograma del funcionamiento de la desorción de 1St y el pirograma de la tinta original 2ND se compararon con tres adquisiciones independientes de la tinta original y los dos productos falsificados utilizando software de evaluación de pirogramas. El software fue encontrado para ser muy útil en la distinción de las diferentes tintas. El factor de partido delantero estaba por encima de 0,9 (siendo 1 el partido perfecto) solo hacia pirogramas o cromatogramas de desorción de la misma tinta, respectivamente.
Además, los partidos hacia adelante por encima de 0,9 sólo se lograron con la misma tinta al comparar la tinta a la biblioteca contenía pirogramas de 84 tintas de varios colores y fabricantes.
Alternativamente, se puede aplicar una comparación estadística propuesta por Yang et al. para barnices de coche14.
Figura 5: identificación de productos falsificados por py-GC-MS. Se han analizado tres tintas de "amarillo limón" del distribuidor autorizado (a), una plataforma de subastas en línea (B) y un mercado asiático (C). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Py-GC-MS es un método de cribado útil para una amplia gama de sustancias en tintas para tatuajes que también pueden utilizarse para el análisis de otros productos. En comparación con otros métodos, py-GC-MS se puede llevar a cabo con una preparación de muestra mínima. Los dispositivos GC-MS se pueden encontrar en la mayoría de los laboratorios analíticos en comparación con métodos más especializados como MALDI-ToF-MS y EDX.
La evaluación de los pirogramas puede ser difícil, ya que la lista de posibles ingredientes es infinita en la teoría y las búsquedas de bibliotecas que también tienen en cuenta la combinación de sustancias hacia un compuesto parental en la biblioteca son necesarias. Los métodos de evaluación de datos descritos aquí permiten un cribado rápido y fiable de las sustancias que se han añadido a las bibliotecas de pirogramas estándar. Por el contrario, las pruebas de productos falsificados son un enfoque rápido y directo que puede realizarse sin bibliotecas previas a la construcción, ya que la identificación de sustancias únicas es irrelevante.
Para obtener los mejores resultados posibles, la cantidad de tinta añadida a la pirólisis no debe ser demasiado alta ni demasiado baja. Esto resultará en una contaminación de la unidad de pirólisis, revestimiento o columna o la falta de picos significativos para la interpretación adecuada de pirograma. Por lo tanto, es muy recomendable utilizar un volumen de tinta definido como se describe en este método con relaciones de división ajustadas. Como se muestra en la figura 3, las impurezas o los polímeros pueden sobrecargar el pirograma con picos que perjudican la identificación de sustancias únicas. Por lo tanto, el límite de detección de pigmentos depende en gran medida de las mezclas correspondientes. En tales casos, los pigmentos pueden separarse primero de otros ingredientes de tinta por dilución y precipitación en solventes de agua y alcohol.
La limitación del método es el análisis de pigmentos orgánicos sin guarniciones específicas como quinacridones, perylenes y perinonos16,17,18. Además, si se produce una mezcla de múltiples pigmentos con el mismo grupo de hendiedades (p. ej., con pigmentos AZO), la identificación podría ser un desafío (cf. tinta mostrada en la figura 3). Además, los productos de pirólisis deben poder entrar en la fase gaseosa. Los polímeros como la hidroxietil-celulosa consistente en monómeros de azúcar que tienen que ser modificados químicamente para el análisis de GC-MS no pueden ser detectados por py-GC-MS. Al igual que en todos los demás métodos, sólo se pueden identificar pigmentos con pirogramas conocidos. Sin embargo, los principales productos de descomposición se pueden concluir a partir de la estructura del pigmento, especialmente en el caso de los pigmentos AZO. Por lo tanto, la comprobación de la plausibilidad de un pigmento declarado puede llevarse a cabo incluso si el pigmento nunca se ha analizado en py-GC-MS antes.
El método se puede utilizar para discriminar las tintas originales de los productos falsificados. Sin embargo, una muestra fiable de la tinta original debe estar disponible. Dado que la composición de las tintas puede cambiar con el tiempo, las tintas producidas en el mismo intervalo de tiempo o en el mejor de los mismos lotes deben utilizarse para la comparación. En el futuro, py-GC-MS podría ser utilizado para monitorear los ingredientes de la tinta del tatuaje y así revelar el fraude de la declaración y el uso de pigmentos prohibidos y posibles otros ingredientes. Otra aplicación de estos métodos podría ser la identificación de productos falsificados14.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por el proyecto de investigación intramuros (SFP #1323-103) en el Instituto Federal alemán de evaluación de riesgos (BfR).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 99.999% Helium carrier gas | Air Liquide, Düsseldorf, Germany | - | |
| 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detectors | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| 7890A gas chromatograph | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| AMDIS software (Version 2.7) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | can be used for GC/MS peak integration, e.g. for transfer to pyrogram evaluation software |
| Cold Injection System (CIS) | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| electron impact (EI) source | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | |
| Enhanced ChemStation (E02.02.1431) | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | used to generate Average Mass Spektra (AMS), can be used for peak integration and standard GC/MS library search |
| J&W HP-5MS GC Column, 30 m, 0.25 mm, 0.25 µm, 5975T Column Toroid Assembly | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | 29091S-433LTM | |
| MassHunter Software | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | - | no Version specified, can be used for GC/MS peak integration and standard GC/MS library search |
| Microcapillary tube Drummond Microcaps, volume 2 µL | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | P1549-1PAK | |
| MS ChromSearch (Version 4.0.0.11) | Axel Semrau GmbH & Co. KG, Sprockhövel, Germany | - | specialized pyrogram evaluation software |
| NIST MS Search Program (MS Search version 2.0g) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | used for MS and AMS library generation and corresponding substance search with selfmade and commercial libraries |
| NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library (EI) mainlib & replib (Data version: NIST v11) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | - | used commercial mass spectral library |
| Polystyrene (average Mw ~192,000) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 430102-1KG | |
| Pyrolysis tubes, tube type - quartz glass - lenght 25 mm; 100 Units | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018131-100-00 | |
| Pyrolyzer Module for TDU | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Quartz wool | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-076-00 | |
| Steel sticks | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Thermal Desorption Unit (TDU 2) | Gerstel, Mühlheim, Germany | - | |
| Transport adapter | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018276-010-00 | |
| Tweezers for Pyrolysis tubes | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-074-00 | |
| Zebron Z-Guard Hi-Temp Guard Column, GC Cap. Column 10 m x 0.25 mm, Ea | Phenomenex Ltd. Deutschland, Aschaffenburg, Germany | 7CG-G000-00-GH0 |
References
- Dirks, M. Tattooed skin and health. Vol. 48. Current Problems in Dermatology. Serup, J., Kluger, N., Bäumler, W. , Karger. 118-127 (2015).
- Engel, E., et al. Establishment of an extraction method for the recovery of tattoo pigments from human skin using HPLC diode array detector technology. Analytical Chemistry. 78 (15), 6440-6447 (2006).
- Poon, K. W. C., Dadour, I. R., McKinley, A. J. In situ chemical analysis of modern organic tattooing inks and pigments by micro-Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy. 39 (9), 1227-1237 (2008).
- Timko, A. L., Miller, C. H., Johnson, F. B., Ross, V. In vitro quantitative chemical analysis of tattoo pigments. Archives of Dermatology. 137, 143-147 (2004).
- Boon, J. J., Learner, T. Analytical mass spectrometry of artists' acrylic emulsion paints by direct temperature resolved mass spectrometry and laser desorption ionisation mass spectrometry. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 64, 327-344 (2002).
- Hauri, U. Inks for tattoos and permanent make-up / pigments, preservatives, aromatic amines, polyaromatic hydrocarbons and nitrosamines. Department of Health, Kanton Basel-Stadt. Swiss National Investigation Campaign. , (2014).
- Bocca, B., Sabbioni, E., Mičetić, I., Alimonti, A., Petrucci, F. Size and metal composition characterization of nano- and microparticles in tattoo inks by a combination of analytical techniques. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 32 (3), 616-628 (2017).
- Schreiver, I., et al. Synchrotron-based nano-XRF mapping and micro-FTIR microscopy enable to look into the fate and effects of tattoo pigments in human skin. Scientific Reports. 7, 11395 (2017).
- Taylor, C. R., Anderson, R. R., Gange, R. W., Michaud, N. A., Flotte, T. J. Light and electron microscopic analysis of tattoos treated by Q-switched ruby laser. Journal of Investigative Dermatology. 97, 131-136 (1991).
- Namduri, H., Nasrazadani, S. Quantitative analysis of iron oxides using Fourier transform infrared spectrophotometry. Corrosion Science. 50 (9), 2493-2497 (2008).
- Burgio, L., Clark, R. J., Hark, R. R. Raman microscopy and x-ray fluorescence analysis of pigments on medieval and Renaissance Italian manuscript cuttings. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (13), 5726-5731 (2010).
- Manso, M., et al. Assessment of toxic metals and hazardous substances in tattoo inks using Sy-XRF, AAS and Raman spectroscopy. Biological Trace Element Research. 187 (2), 596-601 (2017).
- Yakes, B. J., Michael, T. J., Perez-Gonzalez, M., Harp, B. P. Investigation of tattoo pigments by Raman spectroscopy. Journal of Raman Spectroscopy. 48 (5), 736-743 (2017).
- Yang, S. -H., Shen, J. Y., Chang, M. S., Wu, G. J. Differentiation of vehicle top coating paints using pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry and multivariate chemometrics with statistical comparisons. Analytical Methods. 7, 1527-1534 (2015).
- Schreiver, I., Hutzler, C., Luch, A. Data from: Two-step pyrolysis-gas chromatography method with mass spectrometric detection for identification of tattoo ink ingredients and counterfeit products. Dryad Digital Repository. , (2019).
- Schreiver, I., Hutzler, C., Andree, S., Laux, P., Luch, A. Identification and hazard prediction of tattoo pigments by means of pyrolysis—gas chromatography/mass spectrometry. Archives of Toxicology. 90 (7), 1639-1650 (2016).
- Ghelardi, E., et al. Py-GC/MS applied to the analysis of synthetic organic pigments: characterization and identification in paint samples. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 407 (5), 1415-1431 (2015).
- Russell, J., Singer, B. W., Perry, J. J., Bacon, A. The identification of synthetic organic pigments in modern paints and modern paintings using pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 400 (5), 1473-1491 (2011).
- Silva, M. F., Domenech-Carbo, M. T., Fuster-Lopez, L., Mecklenburg, M. F., Martin-Rey, S. Identification of additives in poly(vinylacetate) artist's paints using PY-GC-MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 397 (1), 357-367 (2010).
- Peris-Vincente, J., Baumer, U., Stege, H., Lutzenberger, K., Gimeno Adelantado, J. V. Characterization of commercial synthetic resins by pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry: application to modern art and conservation. Analytical Chemistry. 81, 3180-3187 (2009).
- Kleinert, J. C., Weschler, C. J. Pyrolysis gas chromatographic-mass spectrometric identification of polydimethylsiloxanes. Analytical Chemistry. 52 (8), 1245-1248 (1980).
- Scalarone, D., Chiantore, O. Separation techniques for the analysis of artists' acrylic emulsion paints. Journal of Separation Science. 27 (4), 263-274 (2004).
- Sonoda, N. Characterization of organic azo-pigments by pyrolysis-gas chromatography. Studies in Conservation. 44, 195-208 (1999).
- Chiantore, O., Scalarone, D., Learner, T. Characterization of artists' crylic emulsion paints. International Journal of Polymer Analysis and Characterization. 8 (1), 67-82 (2003).
- Schossler, P., Fortes, I., Figueiredo Júnior, J. C. D., Carazza, F., Souza, L. A. C. Acrylic and Vinyl Resins Identification by Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry: A Study of Cases in Modern Art Conservation. Analytical Letters. 46 (12), 1869-1884 (2013).
- Wallisch, K. L. Pyrolysis of random and block copolymers of ethyl acrylate and methyl methacrylate. Journal of Applied Polymer Science. 18, 203-222 (1974).
- Hauri, U. Inks for tattoos and PMU (permanent make-up) / Organic pigments, preservatives and impurities such as primary aromatic amines and nitrosamines. State Laboratory of the Canton Basel City. , (2011).
