การตรวจคัดกรอง (ด้านสิ่งแวดล้อม)
ในสาขาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมการคัดกรองโดยทั่วไปหมายถึงเทคนิคการวิเคราะห์ที่ใช้ในการตรวจสอบระดับของสารประกอบอินทรีย์ ที่อาจ เป็นอันตราย ในสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับเทคนิคแมสสเปกโทรเมตรี[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]เทคนิคการคัดกรองดังกล่าวโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นแบบกำหนดเป้าหมาย ซึ่งเลือกสารประกอบที่สนใจก่อนเริ่มการวิเคราะห์ หรือแบบไม่กำหนดเป้าหมาย ซึ่งเลือกสารประกอบที่สนใจในภายหลังของการวิเคราะห์ เทคนิคทั้งสองนี้สามารถจัดกลุ่มได้เป็นอย่างน้อยสามแนวทาง ได้แก่การคัดกรองแบบกำหนดเป้าหมายโดยใช้สารมาตรฐานอ้างอิงที่คล้ายคลึงกับสารประกอบเป้าหมายการคัดกรองแบบสงสัยซึ่งใช้คลังข้อมูลที่จัดทำเป็นแคตตาล็อก เช่นมวลที่แน่นอนรูปแบบไอโซโทปและเวลา การกักเก็บ โครมาโทกราฟีแทนสารมาตรฐานอ้างอิง และการคัดกรองแบบไม่กำหนดเป้าหมาย โดย ไม่ต้องใช้ความรู้ที่มีอยู่ก่อนสำหรับการเปรียบเทียบก่อนการวิเคราะห์[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 5 ]
ด้วยเหตุนี้ การคัดกรองเป้าหมายจึงมีประโยชน์มากที่สุดเมื่อตรวจสอบการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์เฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อ วัตถุประสงค์ ด้านกฎระเบียบซึ่งต้องการความเลือกสรรและความไว ที่สูงขึ้น เมื่อ ต้องการเพิ่มจำนวนสารประกอบที่ตรวจพบและเมตาบอไลต์ ที่เกี่ยวข้องให้สูงสุดเพื่อค้นพบแนวโน้มด้านสิ่งแวดล้อมใหม่หรือที่เกิดขึ้นใหม่ หรือ ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับโรค วิธีการที่ไม่กำหนดเป้าหมายจึงถูกนำมาใช้มาโดยตลอด[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]อย่างไรก็ตาม การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่องสเปกโทรเมตรมวลสารให้มีความละเอียดสูงขึ้นและมีความไวเพิ่มขึ้น ทำให้การคัดกรองสารต้องสงสัยและแบบไม่กำหนดเป้าหมายมีความน่าสนใจมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นวิธีการแบบเดี่ยวๆ หรือร่วมกับวิธีการที่กำหนดเป้าหมายมากขึ้น[ 1 ] [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 8 ]
แนวทางการคัดกรองด้านสิ่งแวดล้อม
โดยทั่วไปแล้ว วิธีการแมสสเปกโทรเมตรีจะใช้สำหรับการวิเคราะห์การเฝ้าระวังสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมทางน้ำ (แม้ว่าจะสามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่น้ำได้ เช่น การคัดกรองยาฆ่าแมลงบนพืช[ 9 ] ) ร่วมกับโครมาโทกราฟีสำหรับการแยก[ 2 ] [ 4 ] [ 10 ]สำหรับการคัดกรองเป้าหมาย หมายถึงการใช้แก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (GC-MS) หรือลิควิดโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (LC-MS) "ที่ใช้โหมดการตรวจสอบปฏิกิริยาเดี่ยว (SIM) หรือการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เลือก (SRM)" [ 4 ]
อย่างไรก็ตาม สำหรับการคัดกรองสารต้องสงสัยและสารที่ไม่ใช่เป้าหมาย วิธีการเหล่านี้ไม่เพียงพอเนื่องจากบันทึกสารประกอบได้เพียงจำนวนจำกัด และไม่สามารถระบุข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับสารประกอบที่ไม่รู้จักได้อย่างเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงการขาดแคลนไลบรารีเปรียบเทียบ LC-MS [ 4 ]สำหรับวิธีการคัดกรองสารที่ไม่ใช่เป้าหมายเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้เทคนิคสเปกโทรเมตรีมวลความละเอียดสูงและโครมาโทกราฟีที่มีความแม่นยำของมวลสูง การผสมผสานของ เครื่องวิเคราะห์สเปกโทรเมตรีมวลแบบ ควอดรู โพล ไทม์ ออฟไฟลต์ ไอออนแทรปและออร์บิทแทรปได้เกิดขึ้นพร้อมกับโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (และโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงพิเศษ) เพื่อจัดการกับการคัดกรองสารต้องสงสัยและสารที่ไม่ใช่เป้าหมายได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น[ 2 ] [ 6 ] [ 4 ] [ 10 ]
การคัดกรองเป้าหมาย
การคัดกรองหรือการวิเคราะห์เป้าหมายมีประโยชน์เมื่อต้องการค้นหาสารประกอบอินทรีย์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจำนวนเล็กน้อยในตัวอย่าง โดยไม่สนใจสารประกอบอื่นๆ ที่อาจมีอยู่ สารมาตรฐานอ้างอิงที่สอดคล้องกับสารประกอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้ามีอยู่และใช้เพื่อเปรียบเทียบคุณลักษณะต่างๆ เช่น เวลาการกักเก็บโครมาโทกราฟี รูปแบบการแตกตัวและรูปแบบไอโซโทป[ 10 ]ขั้นตอนการทำงานสำหรับการคัดกรองเป้าหมายต้องมีการปรับวิธีการสกัดตัวอย่าง การทำความสะอาดตัวอย่าง และวิธีการใช้เครื่องมือให้เหมาะสมกับสารประกอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเหล่านั้น เพื่อให้ได้ "การวัดที่เฉพาะเจาะจงและแม่นยำ" [ 2 ]ผลการวิเคราะห์ส่วนใหญ่จะเป็นเชิงปริมาณ เนื่องจากจุดเน้นที่แคบของการคัดกรอง[ 2 ] [ 3 ]
ด้วยเหตุนี้ แนวทางที่กำหนดเป้าหมายจึงถูกนำมาใช้ในโครงการตรวจสอบตามกฎระเบียบมาโดยตลอด[ 11 ]อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือ สารประกอบอินทรีย์อันตรายหลายชนิดไม่ได้อยู่ภายใต้ข้อบังคับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงไม่ได้ถูกกำหนดเป้าหมายโดยเฉพาะ[ 8 ]และโดยทั่วไปแล้วแนวทางนี้ไม่เหมาะสมสำหรับแนวทางการตอบสนองอย่างรวดเร็วเพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับเหตุการณ์การปนเปื้อน[ 11 ]
การคัดกรองผู้ต้องสงสัย
การคัดกรองสารต้องสงสัยมีประโยชน์เมื่อต้องการค้นหาสารประกอบที่ต้องสงสัยอย่างน้อยหนึ่งชนิดที่มีโครงสร้างที่ทราบในตัวอย่าง แต่ไม่มีมาตรฐานอ้างอิงหรือไม่มีอยู่ ในกรณีนี้ ฐานข้อมูลที่ผู้ใช้สร้างขึ้นซึ่งมีข้อมูล เช่น ความแม่นยำของมวล เวลาการเก็บรักษา รูปแบบไอโซโทป และข้อมูลโครงสร้างอื่นๆ สำหรับสารประกอบที่ต้องสงสัย จะถูกตรวจสอบ กรอง และเปรียบเทียบกับผลลัพธ์ของการวิเคราะห์สเปกโทรเมตรีมวลความละเอียดสูงโดยใช้ SRM หรือการสแกนแบบเต็ม[ 3 ]จากนั้นโครงสร้างของสารประกอบที่ต้องสงสัยจะถูกอธิบายโดยอาศัยข้อมูลดังกล่าว โดยควรได้รับการยืนยันด้วยมาตรฐานอ้างอิงที่แท้จริง[ 2 ] [ 3 ]เมื่อเปรียบเทียบกับการคัดกรองแบบกำหนดเป้าหมาย งานเริ่มต้นที่ดำเนินการในการคัดกรองสารต้องสงสัยส่วนใหญ่เป็นเชิงคุณภาพ โดยอาจมีงานเชิงปริมาณเพิ่มเติมตามมาในแนวทางที่กำหนดเป้าหมายมากขึ้น[ 10 ]
นอกเหนือจากความสามารถในการวิเคราะห์สารประกอบได้มากขึ้นแล้ว ประโยชน์เพิ่มเติมของแนวทางนี้คือการวิเคราะห์ย้อนหลัง แม้จะผ่านไปหลายปี ก็สามารถทำได้โดยไม่ต้องวิเคราะห์ตัวอย่างซ้ำ[ 4 ] [ 6 ]ข้อเสียของแนวทางผู้ต้องสงสัยคือความซับซ้อนที่เกี่ยวข้อง ซึ่งรวมถึงไม่เพียงแต่การวิเคราะห์ข้อมูล (เช่น การใช้ซอฟต์แวร์การแตกตัวในคอมพิวเตอร์[ 10 ] [ 8 ] [ 6 ] ) แต่ยังรวมถึงการพัฒนารายชื่อการคัดกรองผู้ต้องสงสัยและการเลือกฐานข้อมูลอย่างระมัดระวังด้วย[ 8 ]
การคัดกรองแบบไม่เจาะจงเป้าหมาย
การคัดกรองแบบไม่กำหนดเป้าหมายมีประโยชน์เมื่อต้องการตรวจสอบการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดภายในตัวอย่าง ในกรณีนี้ เนื่องจากไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับสารประกอบที่อยู่ในตัวอย่าง จึงไม่สามารถใช้มาตรฐานอ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบได้ อย่างน้อยก็ในเบื้องต้น ทำให้การคัดกรองแบบไม่กำหนดเป้าหมายเป็นหนึ่งในวิธีการที่ท้าทายที่สุด ในทางกลับกัน จะใช้การสแกนอัตโนมัติแบบเต็มรูปแบบพร้อมการกรองมวล การตรวจจับจุดสูงสุด และคุณลักษณะอื่นๆ เพื่อตรวจจับสารประกอบเบื้องต้น จากนั้นจึงอนุมานองค์ประกอบธาตุของสารประกอบที่ตรวจพบโดยใช้มวลที่แม่นยำของไอออน สามารถทำการค้นหาในฐานข้อมูลเพื่อระบุโครงสร้างที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดโดยพิจารณาจากองค์ประกอบธาตุ[ 4 ] [ 10 ]
เช่นเดียวกับการคัดกรองผู้ต้องสงสัย งานเบื้องต้นที่ดำเนินการในการคัดกรองแบบไม่เจาะจงเป้าหมายส่วนใหญ่เป็นเชิงคุณภาพ โดยอาจมีงานเชิงปริมาณเพิ่มเติมตามมา คล้ายกับการคัดกรองผู้ต้องสงสัย ข้อเสียของแนวทางที่ไม่เจาะจงเป้าหมายโดยสมบูรณ์คือลักษณะที่ต้องใช้ข้อมูลจำนวนมากของกระบวนการ ซึ่งต้องใช้แบบจำลองทางสถิติแบบหลายตัวแปร และเวิร์กโฟลว์การประมวลผลข้อมูลที่หลากหลายที่นักวิจัยใช้ทำให้การประเมินประสิทธิภาพของวิธีการของกระบวนการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านั้นซับซ้อนยิ่งขึ้น[ 6 ]