Определение содержания метаболитов полиароматических углеводородов в моче методом хроматографии с масс-селективным детектированием

Введение. Полиароматические углеводороды (ПАУ) метаболизируются в гидроксильные производные, которые выводятся из организма человека с мочой. Газовая хроматография с масс-селективным детектированием – наиболее чувствительный и эффективный метод для разделения и последующего определения содержания гидроксильных ПАУ.

Материалы и методы. В исследовании использовали газовый хроматограф с масс-селективным детектором и капиллярной колонкой HP-5MS. Извлечение проводили с помощью дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции, экстрагирующим растворителем служил хлороформ, а диспергирующим растворителем – этанол. Дериватизацию гидроксильных ПАУ выполняли в онлайн-режиме, одновременно вводя в испаритель хроматографа хлороформный экстракт и силилирующий реагент.

Результаты. Рассчитаны характеристики разделения гидроксильных ПАУ в виде триметилсиланов на капиллярной колонке: эффективность, коэффициент разделения, разрешение. Исследовано влияние температуры испарительного порта на сигнал детектора. Осуществлён подбор диспергирующего растворителя (этанола, ацетона, ацетонитрила, метанола) для изучения его влияния на степень экстракции. Максимальная степень экстракции отмечена при применении этанола. Исследованы закономерности изменения степени экстракции от объёма этанола и времени встряхивания. Оценены следующие метрологические характеристики: повторяемость, воспроизводимость, полнота извлечения, точность.

Ограничения исследования. Совершенствование методического похода к измерению гидроксильных ПАУ в моче проведено без апробации метода на реальных биопробах работников, подвергающихся воздействию токсикантов в производственных условиях.

Заключение. В усовершенствованном методическом подходе к определению содержания гидроксильных ПАУ методом газовой хроматографии с масс-селективным детектированием использование дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции вместо классической жидкостной экстракции ускорило пробоподготовку, исключило стадию упаривания экстракта. Степень экстракции составила 70–100%. Дериватизация реагентом силил-991 в испарительном порте обеспечила экспрессность реакции.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Алексеенко А.Н. – концепция и дизайн исследования, поиск источников литературы, обработка данных, написание текста;
Журба О.М – сбор и обработка материала, лабораторные исследования;
Меринов А.В. – сбор данных литературы, статистическая обработка, написание текста;
Шаяхметов С.Ф. – организация исследования, редактирование, обсуждение результатов.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа выполнена в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

Поступила: 25.04.2025 / Поступила после доработки: 13.08.2025 / Принята к печати: 19.09.2025 / Опубликована: 20.10.2025

1. Hemminki K., Dickey C., Karlsson S., Bell D., Hsu Y., Tsai W.Y., et al. Aromatic DNA adducts in foundry workers in relation to exposure, life style and CYP1A1 and glutathione transferase M1 genotype. Carcinogenesis. 1997; 18(2): 345–50. https://doi.org/10.1093/carcin/21.4.849

2. Shaw G.R., Connell D.W. Prediction and monitoring of the carcinogenicity of polycyclic aromatic compounds (PACs). Rev. Environ. Contam. Toxicol. 1994; 135: 1–62. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2634-5_1

3. Jongeneelen F.J., Anzion R.B.M., Henderson P.T. Determination of hydroxylated metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in urine. J. Chromatogr. 1987; 413: 227–32. https://doi.org/10.1016/0378-4347(87)80230-x

4. Bentsen-Farman R.K., Botnen I.V., Noto H., Jacob J., Ovrebo S. Detection of polycylic aromatic hydrocarbon metabolites by high-pressure liquid chromatography after purification on immunoaffinity columns in urine from occupationally exposed workers. Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1999; 72(3): 161–8. https://doi.org/10.1007/s004200050355

5. Carmella S.G., Le K.A., Hecht S.S. Improved method for determination of 1-hydroxypyrene in human urine. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2004; 13(7): 1261–4.

6. Santos F.J., Galceran M.T. Modern developments in gas chromatography-mass spectrometry-based environmental analysis. J. Chromatogr. A. 2003; 1000(1–2): 125–51. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(03)00305-4

7. Djatmika R., Ding W.H. Optimization of silylation for parabens determination by Gas Chromatography-Mass Spectrometry. ALCHEMY: Journal of Chemistry. 2016; 5(2): 55–62. https://doi.org/10.18860/al.v5i2.3743

8. Wang Q., Ma L., Yin C.R., Xu L. Developments in injection port derivatization. J. Chromatogr. A. 2013; 1296: 25–35. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2013.04.036

9. Shin H.S., Lim H.H. Simultaneous determination of 2-naphthol and 1-hydroxy pyrene in urine by gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2011; 879(7–8): 489–94. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2011.01.009

10. Smith C.J., Huang W., Walcott C.J., Turner W., Grainger J., Patterson D.G. Jr. Quantification of monohydroxy-PAH metabolites in urine by solid-phase extraction with isotope dilution-GC-MS. Anal. Bioanal. Chem. 2002; 372(1): 216–20. https://doi.org/10.1007/s00216-001-1123-8

11. Wang Y., Zhang W., Dong Y., Fan R., Sheng G., Fu J. Quantification of several monohydroxylated metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in urine by high-performance liquid chromatography with fluorescence detection. Anal. Bioanal. Chem. 2005; 383(5): 804–9. https://doi.org/10.1007/s00216-005-0066-x

12. Li Z., Romanoff L.C., Trinidad D.A., Hussain N., Jones R.S., Porter E.N., et al. Measurement of urinary monohydroxy polycyclic aromatic hydrocarbons using automated liquid-liquid extraction and gas chromatography/isotope dilution high-resolution mass spectrometry. Anal. Chem. 2006; 78(16): 5744–51. https://doi.org/10.1021/ac0606094

13. Campo L., Rossella F., Fustinoni S. Development of a gas chromatography/mass spectrometry method to quantify several urinary monohydroxy metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in occupationally exposed subjects. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2008; 875(2): 531–40. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2008.10.017

14. Luan T., Fang S., Zhong Y., Lin L., Chan S.M., Lan C., et al. Determination of hydroxy metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons by fully automated solid-phase microextraction derivatization and gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 2007; 1173(1–2): 37–43. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.10.038

15. Rezaee M., Assadi Y., Milani Hosseini M.R., Aghaee E., Ahmadi F., Berijani S. Determination of organic compounds in water using dispersive liquid-liquid microextraction. J. Chromatogr. A. 2006; 1116(1–2): 1–9. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.03.007

16. Rezaee M., Yamini Y., Faraji M. Evolution of dispersive liquid-liquid microextraction method. J. Chromatogr. A. 2010; 1217(16): 2342–57. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.11.088

17. Nuhu A.A., Basheer C., Saad B. Liquid-phase and dispersive liquid-liquid microextraction techniques with derivatization: recent applications in bioanalysis. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2011; 879(17–18): 1180–8. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2011.02.009

18. Benedé J.L., Chisvert A., Salvador A., Sánchez-Quiles D., Tovar-Sánchez A. Determination of UV filters in both soluble and particulate fractions of seawaters by dispersive liquid-liquid microextraction followed by gas chromatography-mass spectrometry. Anal. Chim. Acta. 2014; 812: 50–8. https://doi.org/10.1016/j.aca.2013.12.033

19. Campone L., Piccinelli A.L., Pagano I., Carabetta S., Di Sanzo R., Russo M., et al. Determination of phenolic compounds in honey using dispersive liquid-liquid microextraction. J. Chromatogr. A. 2014; 1334: 9–15. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2014.01.081

20. Cortada C., dos Reis L.C., Vidal L., Llorca J., Canals A. Determination of cyclic and linear siloxanes in wastewater samples by ultrasound-assisted dispersive liquid-liquid microextraction followed by gas chromatography-mass spectrometry. Talanta. 2014; 120: 191–7. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.11.042

21. Tseng W.C., Chen P.S., Huang S.D. Optimization of two different dispersive liquid-liquid microextraction methods followed by gas chromatography-mass spectrometry determination for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) analysis in water. Talanta. 2014; 120: 425–32. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.11.073

22. Дмитриенко С.Г., Апяри В.В., Толмачёва В.В., Горбунова М.В. Дисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракция органических соединений. Обзор обзоров. Журнал аналитической химии. 2020; 75(10): 867–84. https://doi.org/10.31857/S0044450220100059 https://elibrary.ru/gappgg

23. Wang X., Lin L., Luan T., Yang L., Tam N.F. Determination of hydroxylated metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediment samples by combining subcritical water extraction and dispersive liquid-liquid microextraction with derivatization. Anal. Chim. Acta. 2012; 753: 57–63. https://doi.org/10.1016/j.aca.2012.09.028