Denna metod för två-stegs pyrolys online kopplad till gaskromatografi med masspektrometriska detektering och data utvärdering protokoll kan användas för multi-komponent analys av tatuering bläck och diskriminering av förfalskade produkter.
Tattoo bläck är komplexa blandningar av ingredienser. Var och en av dem har olika kemiska egenskaper som måste åtgärdas vid kemisk analys. I denna metod för två steg pyrolys online kopplad till gaskromatografi masspektrometri (py-GC-MS) flyktiga föreningar analyseras under en första desorption springa. I den andra körningen, samma torkade provet pyrolyzed för analys av icke-flyktiga föreningar såsom pigment och polymerer. Dessa kan identifieras genom sina specifika nedbrytnings mönster. Dessutom kan den här metoden användas för att skilja original från förfalskade bläck. Enkla screening metoder för data utvärdering med hjälp av de genomsnittliga massa spektra och egentillverkade pyrolys bibliotek används för att påskynda ämnes identifieringen. Med hjälp av specialiserad utvärderingsprogram vara för pyrolys GS-MS-data kan en snabb och pålitlig jämförelse av hela kromatogrammet uppnås. Eftersom GC-MS används som separations teknik är metoden begränsad till flyktiga ämnen vid desorption och efter pyrolys av provet. Metoden kan användas för snabb substans screening i marknads kontroll undersökningar eftersom det inte krävs några prov berednings steg.
Tattoo bläck är komplexa blandningar som består av pigment, lösnings medel, bindemedel, tensider, förtjockning agenter, och, ibland, konserverings medel1. Den ökade populariteten för tatueringen under de senaste decennierna har lett till upprättandet av lagstiftning som behandlar tatuering bläck säkerhet i hela Europa. I de flesta fall, färg givande pigment och deras orenheter är begränsade och därför bör övervakas av statliga laboratorie marknaden undersökningar för att kontrol lera deras efterlevnad av lag.
Med hjälp av metoden för online pyrolys-gaskromatografi masspektrometri (py-GC-MS) beskrivs här, kan flera ingredienser identifieras samtidigt. Eftersom flyktiga, semi-flyktiga och icke-flyktiga föreningar kan separeras och analyseras inom samma process, är mångfalden av mål föreningar hög jämfört med andra metoder som används för tatuering bläck analys. Vätskekromatografi metoder utförs mesta dels med pigment solubilized i organiska lösnings medel2. Ramanspektroskopi samt Fourier-Transform infraröd (FT-IR) spektroskopi har beskrivits som lämpliga verktyg för identifiering av pigment och polymerer men är begränsade med blandningar med flera ingredienser eftersom ingen separations teknik används i standard laboratorie applikationer3,4. Laserdesorption/joniseringstid-of-Flight masspektrometri (LDI-TOF-MS) har också använts för pigment-och polymeridentifiering5,6. Sammantaget, de flesta metoder saknar analys av flyktiga föreningar. Avsaknaden av lämpliga kommersiella spektralbibliotek är en vanlig nackdel med alla dessa metoder. Identifieringen av oorganiska pigment har ofta utförts med antingen induktivt kopplad plasmasspektrometri (ICP-MS)7,8 eller energidispersiv röntgenspektroskopi (EDX)4,9. Också, ft-IR och Raman spektroskopi har använts för analys av oorganiska pigment såsom titandioxid eller järn oxider i andra forsknings områden10,11,12,13.
Syftet med denna studie var att fastställa en metod som är tillämplig i standardiserade analytiska laboratorier med måttliga finansiella kostnader för att uppgradera befintliga och gemensamma enheter. Py-GC-MS som beskrivs här är en icke-kvantitativ metod för identifiering av ekologiska ingredienser från blandningar. Vid identifiering av misstänkta ämnen i en py-GC-MS screening, kan mål ämnen kvantifieras med mer specialiserade metoder. Det är särskilt intressant för analys av icke-flyktiga och icke-lösliga ämnen som pigment och polymerer.
Den beskrivna metoden kan anpassas för tryck färger och lacker inom andra användnings områden. De metoder för data utvärdering som beskrivs är tillämpliga på alla pyrolysundersökningar. Dessutom, förfalskade produkter, främst från asiatiska marknader, visar en potentiell källa till risk för konsumenten och en ekonomisk börda för tillverkarna (personlig kommunikation på 3: e ECTP i Regensburg, tyskland, 2017). Den metod som beskrivs här kan användas för att jämföra egenskaperna hos förmodade förfalskade bläck till en original flaska, liknande publicerade kriminal tekniska metoder för bil lack identifiering14.
Py-GC-MS är en användbar screening metod för ett brett spektrum av ämnen i tatuerings bläck som också kan användas för analys av andra produkter. Jämfört med andra metoder kan py-GC-MS utföras med endast minimal prov beredning. GC-MS-enheter kan hittas i de flesta analytiska laboratorier jämfört med mer specialiserade metoder såsom MALDI-ToF-MS och EDX.
Data utvärdering av pyrogram kan vara utmanande, eftersom listan över möjliga ingredienser är oändlig i teorin och bibliote…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av det intramurala forskningsprojektet (SFP #1323-103) vid det tyska federala institutet för riskbedömning (BfR).
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 |