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마이크로원심분리 튜브(Microcentrifuge Tube)내 추출물(Extractables) 및 침출물(Leachables) - 광범위한 HPLC/GC/MS 분석
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작성자 : 사이언스21 | 조회: 69 | 날짜: 2019-02-11 15:58:10


Abstract
플라스틱 소모품에서 나오는 물질은 여러 다른 종류들로 이뤄진 정의되지 않은 화학 물질 그룹으로 구분할 수 있다. 이는 실험에 크게 영향을 미칠 수 있으며 다양한 분석 시스템에서 오류의 원인이 될 수 있다. 본 고에서는 HPLC, UHPLC, GC 및 MS 방법
을 사용한 광범위한 분석을 통해 추출 가능한 물질(최대 1.53g/kg)과 수용성 침출물(Leachable 최대 31mg/L)을 모두 확인했으며, 두가지 모두 여러 브랜드에서 제조된 마이크로원심분리기 튜브에 샘플을 넣고 배양하였다. 추출물은 핵제(Nucleating Agent)와 산화 방지제(Anti-Oxidant)로 확인되었지만, 수용성 침출물에는 사슬 절단제(Chain-Cleaving Agent), 정전기 방지제 및 핵 / 정화제(Clarifier)가 포함되었다. 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)에서 배양한 샘플의 경우, 모든 실험 조건에서 일관되게 샘플로 이동하는 유기 물질이 최저 수준으로 나타났다. 따라서 분석에 부정적인 영향을 미칠 위험이 가장 낮다.


Introduction
의료 및 생명과학 실험실 소모품에 일반적으로 사용되는 재료는 전형적으로 생산 과정에서 첨가되는 광범위하고 이종(Heterogenous)의 화학 물질이 포함된 기본 고분자(Polymer)의 혼합물이다. 이러한 혼합물들은 고분자의 가공성을 용이하게 하거나 고분자 과정을 가속화시키거나, 오랜 기간 안정성을 연장 시키거나, 최종 생성물에서의 성능을 다양한 방법으로 향상 시키는데 도움을 준다. 늘어나는 과학적 증거에 따르면 가공 첨가제의 일부가 샘플로 침출되어 실험에 큰 영향을 줄 수 있음을 보여준다. 결국에 이러한 혼합물들은 다양한 분석 시스템 [1-7]에서 오류의 원인을 너무 과소평가할 가능성이 있다. 본 고에서는 샘플을 유기용매에 넣고 추출한 뒤 표준 마이크로원심분리 튜브에 물과 함께 배양한 뒤 유기 침출물을 포괄적으로 밝혀내고 정량하기 위해 다양한 분석 방법(HPLC, UHPLC, GC, MS)을 사용하였다. 분석은 제약 및 생명 과학 분야의 재료 분석을 일상적으로 수행하는 두 군데 ISO 17025 공인 기관에서 수행되었다.


Materials and Methods
추출물(Extractables)
Dichloromethane(추출물)을 사용하여 철저하게 추출 후 샘플의 HPLC/MS 분석: 대부분의 튜브(A, S, V)들은 산화방지제 / 가공안정제(AO)와 핵제(NA)가 높은 수준으로 확인되었다. (그림 1)


추출 가능 물질의 총량은 마이크로 원심분리 튜브에서 샘플로 이동하는 유기 물질들이 매우 높은 수준으로 나타냈다. 시험관 사이의 큰 차이가 관찰되었다: A 튜브(1,525mg/kg), V 튜브(1,320mg/kg) 및 S 튜브(385mg/kg)가 가장 높았다. 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)에서 배양된 샘플은 A 튜브에 대해 관찰된 16.7% 수준을 나타내는 255mg/kg의 매우 낮은 총 추출 가능 수준을 보였다. Eppendorf Tube에서 저농도로 검출된 유일한 추출물 유형은 Branched Alkanes이다.


그림 1: Microcentrifuge 튜브에서 Incubated 샘플에서 Extractables의 식별 및 정량.


A) 산화 방지제(Antioxidants) / 가공 안정제(Stabilizers AO):고분자 구조 안정화에 널리 사용. 몇몇은 다양한 분석 시스템에 영향을 미치고 치명적인 것으로 평가. [5, 8, 9]
B) 핵제(Nucleating agents NA) / 정화제(Clarifiers): 물성 강화, 성형 생산성 향상 및 투명성 향상에 사용됨. 몇몇 핵제는 생물학적 분석을 방해하고 치명적이라고 평가. [5, 8, 10]
C) Branched Alkanes: 중합 부산물, 일반적으로 중요하지 않은 것으로 간주됨.


수용성 침출물(leachables) - 휘발성 유기화합물(VOC)
Water 샘플에서 휘발성 유기화합물(VOC)의 GC / MS 분석은 Tube A와 S(그림 2)에서 주로 다양한 종류의 유기 물질들이 중간 수준(약 42μg/kg까지)까지 보여졌다. 식별된 VOC에 대한 자세한 설명은 Application note 417 참조.


그림 2: 마이크로 원심분리 튜브에서 배양된 Water 샘플 중 휘발성 유기 화합물의 확인 및 정량


확인된 VOC의 대부분은 사슬 길이를 줄이고 용융 흐름(Melting Flow)을 증가시키는 데 사용되는 사슬 절단제(Chain-Cleaving Reagents 일반적인 공정 첨가제)이다.


수용성 침출물(leachables) - 비휘발성 유기화합물(NVOC)
비휘발성 유기화합물(NVOC) 분석은 중간 추출 가능한 수준을 보여 주는 튜브로 더욱 좁혀졌다: V 튜브와 Eppendorf 튜브(가장 낮은 레벨 표시): 상세한 UPLC / MS 분석은 V 튜브에서 배양한 Water 샘플에서 4가지 화합물을 나타냈다. 그 양은 1,400~23,000μg/L(ppb)이며 물질은 두 종류의 폴리 프로필렌 첨가물에 속한다: 정전기 방지제와 핵제(Nucleating agents) / 정화제(clarifiers) (그림 3)


주목할만한 것은 침전제 Millad 3988 및 관련 화합물이 핵산과 닮은 강한 흡수 신호를 나타내는 것이다. 이것은 표준 분광 광도법을 사용하여 관찰된 자외선 흡수성 침출물 스펙트럼과 부분적으로 관련이 있을 수 있다. V 튜브에서 배양된 샘플에서 검출된 NVOC의 총량은 31,050μg/L로 매우 높았다. 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)에서 배양한 시료에서 화합물을 확인할 수 없었다. (그림 3)


그림 3: 마이크로원심분리 튜브에서 배양한 Water 샘플 중 비휘발성 유기화합물 확인 및 정량.


A) 정정기 방지제: 일반적인 폴리 프로필렌 첨가제; 생물학적 분석을 방해할 수 있으며 잠재적으로 중요 [5, 8, 10, 11, 12].
B) 핵제(Nucleating Agents Na) / 정화제(Clarifiers): 물성 강화, 성형 생산성 향상 및 투명성 향상에 사용됨.


Summary and conclusions
추출 가능하고 물에 용해 가능한 침출물들의 광범위한 분석을 통해 많은 양의 유기 물질들은 대다수 제조사들의 표준 마이크로원심분리 튜브 안에서 배양되는 샘플로 이동됨이 밝혀졌다.


추출 후 샘플의 철저한 분석 결과, 일반적인 산화방지제, 가공안정제, 핵제(Nucleating agents)가 고농도(1,525mg/kg, 튜브 A)로 나타났다. 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)에서 배양된 시료는 255mg/kg의 매우 낮은 총 추출물 수준을 나타내었으며 중합부산물은 곁가지 알칸 화합물(Branched Alkanes)으로 구성된다. 수용성 용출물은 전형적인 가공 및 중합 첨가제(Chain Cleaving Agents, 정전기 방지제 및 핵산 생성제 / 정화제(Clarifiers))로 확인될 수 있다. 확인된 추출물 및 수용성 침출물은 모두 일반적으로 사용되는 폴리프로필렌 첨가물에 속한다. 문헌 [1-5]에서 볼 수 있듯이, 이들은 다양한 분석 시스템에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 또한, 확인된 핵제(Nucleating Agents) / 정화제(Clarifiers): 3, 4-Dimethylbenzaldehyde, Dimethyl-Dibenzylidene Sorbitol(Millad 3988) 및 관련 화합물은 핵산과 유사한 강한 흡수 스펙트럼을 나타낸다.


이것은 표준 분광광도법을 사용하여 관찰된 자외선 흡수성 침출물 스펙트럼과 관련이 있을 수 있다. 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)에서 배양한 샘플들은 모든 실험 조건에서 추출물 및 샘플로 이동하는 수용성 화합물이 가장 낮은 수준으로 나타났다. 검출된 추출물의 유일한 부류는 전형적인 폴리프로필렌 중합 부산물이고 일반적으로 중요하지 않은 것으로 간주되는 낮은 수준의 Branched Alkanes만 검출되었다. 중대한 중합 또는 생산 첨가제가 전혀 검출되지 않았기 때문에 실험 조건(물, 유기 용제)에 관계없이 에펜도르프 튜브(Eppendorf Tubes)가 시료 오염 및 분석 분석에 가장 낮은 위험을 제공함을 나타낸다.


Reference(참고문헌) : APPLICATION NOTE No. 417 : Extractables and Leachables in Microcentrifuge Tubes - Extensive HPLC/GC/MS Analysis.
Data Services(자료제공) : Eppendorf Korea
The Person in Charge(담당자) : Lee Haegyeong(
cs@eppendorf.kr)
Maker(제조사) : Eppendorf
Country of Origin(원산지) : Germany
Model Name(모델명) : Eppendorf Microtube


- 2019년 사이언스21 2월호 -


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