ミュータジェン Xについて詳しく解説

導入

突然変異誘発剤
一般的な
IUPAC名
CAS番号	77439-76-0
パブケム	53665
笑顔
インチチ
化学的性質
生のフォーミュラ	C 5 H 3 Cl 3 O 3
モル質量	217.435 ± 0.011 g・mol -1
生態毒性学
DL	120 mg・kg -1 (マウス、経口)
特に指定のない限り、SI および CNTP 単位。

3-クロロ-4-(ジクロロメチル)-5-ヒドロキシ-2(5H)-フラノン、または一般にミュータジェン X (MX) と呼ばれる物質は、塩素処理による水の消毒の副生成物です。 MX は、塩素が廃水中のフミン酸と反応すると生成されます。 MX は、特定の国における塩素化飲料水に含まれる変異原性の総割合のほぼ 63 ～ 67% の原因となる主要な汚染物質を構成しています。

いくつかの実験では、Mutagen X がマウスに癌性腫瘍の出現を引き起こすことが確認されています。さらに、インビトロおよびインビボで実施された試験では、MX がマウス細胞に対して遺伝毒性効果を引き起こすことが実証されています。変異原 X は、細胞に酸化ストレスを誘導することによってマウスの DNA を破壊することもできます。したがって、塩素化された飲料水に含まれる MX が人間のがん発症のリスクを高めるという仮説を立てる人もいます。国際がん研究機関 (IARC) は、MX をグループ 2B の発がん物質に指定しました。これは、ミュータジェン X がヒトに対して発がん性がある可能性があることを意味します。この汚染物質は人間の健康にとって重要な問題を引き起こすため、変異原 X の進化を定量化し効果的に監視するには、信頼できる分析方法を開発する必要があります。

さらに、この成分は飲料水中に検出されないものから 517 ng/L までの非常に低濃度で存在します。したがって、MX の分析には ng/L オーダーの低い検出限界を持つ分析法の開発が必要です。 MX の分析が難しいのは、誘導体化や分析中に干渉するマトリックス効果だけでなく、pH にも敏感であるためです。突然変異誘発剤したがって、低 pH では、MX は非常に安定しており、半減期はほぼ 38 年です。一方で、pH が上昇するほど、変異原 X はより早く分解されます。pH 7.8 では、MX の半減期は 7日です。

図 1.変異原に対する pH の影響

したがって、MX の 1 つの形態のみを分析し、その分解を避けるために、この化合物の分析は 2 より低い pH で行う必要があります。

分析

Mutagen X を測定するための最も効果的な分析法の 1 つは、Kubwabo、Stewart、Gauthier によって確立されました。後者は、MX の検出限界と定量化を最適化するために、さまざまな抽出技術、事前濃縮、導出、および機器の使用を実行しました。

まず、いくつかの出版物では、Mutagen X の分析は、非極性カラム上の GC-MS デバイスを使用して行われています。 GC 分析を実行するには、MX のヒドロキシル基を化学的に誘導体化する必要があります。これを行うには、化合物の揮発性を高めるプロセスとしてメチル化が考えられます。一方、メチル化には多くの操作が必要であり、分析物の損失が生じる可能性があります。さらに、メチル化 MX では、SIM モードではそのフラグメントを適切に測定できません。これは、良好な検出限界の取得を妨げるマトリックス効果によるものです。

したがって、Kubwabo et al.は、N-メチル-ビス-トリフルオロアセトアミド、または一般に MBTFA と呼ばれるアセチル化による誘導体化を示唆しています。実際、MBTFA はヒドロキシル基に対して非常に強い親和性を持っています。 Mutagen X と強く反応します (図 2)。さらに、MBTFA 誘導体化生成物は非常に揮発性が高いことが知られているため、GC 分析に効果的です。

図 2. N-メチル-ビス-トリフルオロアセトアミドによる変異原 X のトリフルオロアセチル化。

抽出と導出

導出を実行する前に、汚染物質の抽出を実行できる必要があります。これを行うには、C18 カートリッジとOasis HLB カートリッジで構成される固相抽出(SPE) タンデムが使用されます。 C18 カートリッジは基本的に、飲料水に含まれる炭素含有量の高いすべての疎水性物質 (フミン酸など) を保持するために使用されます。さらに、Mutagen X は C18 カートリッジには保持されません。その後、極性化合物と非極性化合物の両方を保持できる疎水性と親水性の特性を持つコポリマー吸着剤で構成されるオアシスカートリッジで抽出が続けられます。

MX は比較的極性の分子であるため、HLB カートリッジはそれを保持できます。 C18 および HLB カートリッジは、アセトン、メタノール、および pH 2 の Super Q 水で調整されます。次に、水道水のサンプルが 10 mL/分の流量で SPE タンデムにロードされます。次に、HLB カートリッジをエア ジェットで乾燥させ、大量のアセトンで溶出します。抽出剤を窒素の軽いジェット流下、 30 °Cでほぼ 2 mL の体積が得られるまで乾燥させます。次に抽出剤を GC バイアルに移し、窒素で完全に乾燥させます。サンプルが乾燥したら、溶媒メチル tert-ブチル エーテル(MTBE) と MBTFA を加えて誘導体化します。次に、バイアルを密閉し、ボルテックスに数分間挿入し、 90 °Cで 2時間インキュベートします。加熱時間が完了すると、バイアルは室温まで冷却され、分析の準備が整います。

較正

塩素化飲料水溶液の校正は、内部校正または ng/L 程度の濃度の計量添加によって実行できます。定量添加法では、C18/HLBタンデムによる抽出前にMX標準物質と内部標準物質の挿入を行います。

さらに、Mutagen X の定量に最も効果的な内部標準はムコ臭素酸(MBA) です。実際、後者は Mutagen X と同様の環状構造 (図 3) を持ち、pH 依存性もあります。さらに、MBA は MBTFA と非常によく反応し、HLB カートリッジによって効果的に保持されます。

図 3. Mutagen X と MBA の化学構造。

分析方法

イオントラップタンデム質量分析計(GC/MS/MS) に接続されたガスクロマトグラムを使用して、さまざまなサンプルの分析を実行できます。 MS/MS検出器は非常に優れた感度と選択性を提供します。これにより、ng/L のオーダーの検出限界を得ることが可能になります (MX の定量に必要)。タンデム MS での MX 定量化に使用される質量遷移は 199 m/z → 171 m/z です。

クブワボら。 1.9 ng/L の変異原について得られました。彼らは、分析方法の平均回収率が124% であることを確立し、これは彼らの方法論の有効性を示しています。

各国における変異原 X の濃度

変異原 X は、オーストラリア、ブラジル、カナダ、中国、フィンランド、日本、ノルウェー、ポーランド、ロシア、スペイン、英国、米国を含む多くの国の飲料水から検出されています。特定の国のさまざまな塩素水処理プラントで測定された変異原 X の濃度を以下に示します。

ND = 未定

水処理施設では例外があり、特にロシア (586 ng/L) と米国 (850 ng/L) では高濃度の変異原 X が測定されていることに注意してください。