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Dried milk spots
a viable approach for assessing the chemical exposome in mothers and their infants by targeted LC-MS/MS
Katharina Pfundt
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Benedikt Warth
DOI
10.25365/thesis.79720
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-22976.96662.240988-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Exposom umfasst die Gesamtheit aller Umweltexpositionen, welche die menschliche Gesundheit bereits ab der Empfängnis beeinflussen, wobei Muttermilch als wichtigste Nahrungsquelle für Neugeborene eine wertvolle Matrix zur Überwachung frühkindlicher Umweltbelastungen darstellt. Dried Milk Spots (DMS), auf Filterpapier getrocknete Milchproben, bieten analog zu Dried Blood Spots eine praktische Alternative zur Analyse von flüssiger Milch. Zu ihren Vorteilen zählen ein minimales Probenvolumen, eine einfache Probennahme und Lagerung sowie potenziell erhöhte Stabilität der Analyten. Neue Microsampling-Technologien wie volumetric absorptive microsampling (VAMS) bieten zusätzlich die Möglichkeit einer simplen quantitativen Arbeitsweise. Das Ziel dieser Arbeit war die Optimierung einer LC-MS/MS-Methode zur Quantifizierung von >200 Xenobiotika in DMS-Proben. Es wurden zwei Extraktionslösungen bewertet, die vergleichbare Ergebnisse lieferten, wobei etwa die Hälfte der nachgewiesenen Verbindungen innerhalb des Akzeptanzbereichs für Matrixeffekte (60–140%) lagen und etwa 80% die Kriterien für die Wiederfindung (42–134%) erfüllten. Da beide Lösungen ähnliche Ergebnisse lieferten, wurde die Lösung bestehend aus ACN/MeOH/H2O (40:40:20; v/v) für eine Proof-of-Principle-Studie ausgewählt. Analysiert wurden sowohl das Standardreferenzmaterial (SRM) 1954 als auch österreichische Muttermilchproben. Insgesamt wurden 30 Verbindungen in SRM 1954 nachgewiesen, von denen 22 auch in den österreichischen Proben gefunden wurden. Dazu gehörten Luftschadstoffe (Cotinin), kunststoffbezogene Chemikalien (Phthalate und Bisphenole), Flammschutzmittel (TBBPA und TCBPA), Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFOA und PFOS), Inhaltsstoffe von Körperpflegeprodukten (Parabene) und Arzneimittelrückstände (Acetaminophen und Fluconazol). Darüber hinaus wurde eine Stabilitätsstudie durchgeführt, indem DMS-Proben zwei Tage, zwei Wochen und zwei Monate lang bei -80, -20, 4, 18 und 37°C gelagert wurden. Bei einer Lagerungstemperatur von 20°C zeigten die Analyten weder temperatur- noch zeitbedingten Veränderungen. Auch bei höheren Temperaturen blieben rund 80 % der Substanzen über einen Zeitraum von bis zu zwei Tagen stabil. Ein Vergleich zwischen DMS und Mitra VAMS ergab eine insgesamt gute Übereinstimmung hinsichtlich der berechneten Matrixeffekte und Wiederfindungsraten. Der wesentliche Unterschied betraf die Konzentration von Hintergrundkontaminanten, die bei Mitra-VAMS geringer ausfiel. Die vorliegende Studie zeigte, dass DMS sich gut eignen, um die Exposition von Säuglingen ausgehend von der Muttermilch zu analysieren. Das durchgeführte Protokoll zeigte außerdem das Vorhandensein verschiedener Xenobiotika in Muttermilchproben aus den USA und Österreich, wenn auch in sehr geringen Konzentrationen. Die vorläufige Stabilitätsstudie ergab eine gute Stabilität für die meisten Analyten, selbst bei erhöhten Temperaturen und längerer Lagerung, was das Potenzial für eine Probenvorbereitung in schlecht ausgestatteten Gebieten hervorhebt. Der Vergleich zwischen DMS und Mitra VAMS ergab eine vergleichbare Leistung, womit Mitra VAMS eine vielversprechende Option für die häusliche Probenahme darstellen und groß angelegte Studien erleichtern könnten.
Abstract
(Englisch)
The chemical exposome, i.e., the sum of environmental exposures, affects human health from conception on-wards. As the primary source of nutrition and immune protections for newborns, human breast milk is a valuable matrix for monitoring early-life exposure to environmental contaminations following maternal exposure. Dried milk spots (DMS), similar to dried blood spots, offer a practical alternative to liquid milk sampling, with advantages including minimal sample volume, ease of collection, transport and storage, and the potential for improved analyte stability. Similarly, new microsampling devices like volumetric absorptive microsampling (VAMS) tips additionally offer the possibility for quantitative sample collection. This thesis aimed to optimize an LC-MS/MS assay for the quantification of >200 xenobiotics in DMS samples. Two extraction solutions were evaluated, yielding comparable results with approximately half of the compounds detected within the acceptance range for matrix effects (60-140%), and about 80% meeting the criteria for recovery (42-134%). Given the minimal difference between both extraction solutions, the solution consisting of ACN/MeOH/H2O (40:40:20; v/v) was selected for a proof-of-principle study, in which compound concentrations were compared between pooled breast milk samples from Austria and the NIST Standard Reference Material (SRM) 1954 (USA). A total of 30 compounds were detected in SRM 1954, 22 of which were also found in the Austrian pooled sample. These included air pollutants (cotinine), plastic-related chemicals (phthalates and bisphenols), flame retardants (TBBPA and TCBPA), perfluoroalkyl substances (PFOA and PFOS), personal care products ingredients (parabens) and drug-related compounds (acetaminophen and fluconazole). A stability assessment was conducted by storing DMS samples at -80, -20, 4, 18 and 37°C for two days, two weeks and two months. No significant changes were observed for the full set of compounds at -20°C throughout all storage durations and for 80% of compounds at 4, 18 and 37°C for up to 2 days. Finally, a comparison between DMS and Mitra tips revealed overall good agreement in number of detectable compounds, SSE and recovery. The main differences between the two methods were related to background contamination in terms of the number and concentration of contaminants. In this study the suitability of DMS for an LC-MS/MS based exposure assessment in both mothers and infants was demonstrated. The workflow revealed the presence of various xenobiotics in breast milk samples from the US and Austria, albeit at very low concentrations. The preliminary stability study revealed good stability for most analytes even at extended storage temperatures and durations, highlighting the potential for sample preparation even in low-resource settings. Furthermore, the comparison between DMS and Mitra tips showed similar performances, making Mitra tips a promising device for at-home sampling and therefore possibly simplifying large-scale studies.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Exposomics human biomonitoring Proben Stabilität Dried Milk Spots LC-MS
Autor*innen
Katharina Pfundt 
Haupttitel (Englisch)
Dried milk spots
Hauptuntertitel (Englisch)
a viable approach for assessing the chemical exposome in mothers and their infants by targeted LC-MS/MS
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
ix, 40 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Benedikt Warth
Klassifikation
35 Chemie > 35.26 Massenspektrometrie
AC Nummer
AC17719900
Utheses ID
78289
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |