高効率な機能性ポリアクリロニトリルナノファイバー膜を用いた水源水中の複数クラスの抗生物質の高スループット検出

科学分野:

• 環境化学
• 分析化学
• 材料科学

背景:

• 水源における抗生物質汚染は、重大な環境および健康リスクをもたらします。
• 既存の抗生物質検出法は、しばしば様々な抗生物質の多様な物理化学的特性に対処するのに苦労しています。
• 水質モニタリングには、効率的かつ高スループットな分析技術の開発が不可欠です。

研究 の 目的:

• 機能性ナノファイバー膜を用いた新規固相抽出（SPE）法を開発し、水源水中の多様な抗生物質の共抽出を行うこと。
• 新規SPE技術と超高速液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（UPLC-MS/MS）を組み合わせることで、高スループット分析法を確立すること。

主な方法:

• ポロドパミンとジルコニウム（IV）フマレート金属有機構造体（MOF-801）を共修飾したポリアクリロニトリルナノファイバー膜（PDA@PAN/MOF-801 NFMs）を、ハイブリッドエレクトロスピニングとドーパミン自己重合により合成しました。
• 効率的な抗生物質抽出と検出のために、SPEおよびUPLC-MS/MSパラメータを最適化しました。
• この方法を、14の飲料水供給源からの水源水サンプル中の抗生物質汚染の分析に適用しました。

主要な成果:

• PDA@PAN/MOF-801 NFM吸着剤は、静電相互作用、水素結合、π-π相互作用の相乗効果により、6クラス32種類の抗生物質を効果的に吸着しました。
• 開発されたSPE-UPLC-MS/MS法は、検出限界（LOD）が0.001～0.05 ng/L、定量限界（LOQ）が0.005～500 ng/Lの範囲で高スループット検出を達成しました。
• この方法は、優れた感度、精度（回収率70.14％～111.50％）、および精度（日内RSD < 14.12％、日内RSD < 15.07％）を示しました。

結論:

• 環境水中における複数抗生物質の高スループット検出のための新規かつ効率的な分析法を開発しました。
• 機能性ナノファイバー膜吸着剤は、水質モニタリングのための有望な新しい技術的参照を提供します。
• この方法は、水源水中の抗生物質汚染を評価する上で実用的な応用が期待されます。