Utilizing an Automated Platform to Streamline Workflow Processes: Sample Preparation and Extraction for Definitive Drug Testing on the Hamilton Microlab STAR

Význam tématu

Forenzní toxikologie a klinický výzkum v oblasti detekce drog vyžadují robustní a reprodukovatelné analytické postupy, které minimalizují lidské chyby a zvyšují produktivitu laboratoře. Automatizace přípravy biologických vzorků je klíčová pro zrychlení procesů, zajištění konzistence výsledků a umožnění efektivního využití kapacit moderních LC-MS/MS zařízení.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na přenos již validované metody pevné fáze extrakce (SPE) drog z moči na automatizovaný platformu Hamilton Microlab STAR. Hlavním cílem bylo ověřit přesnost, přesnost a reprodukovatelnost automatizované přípravy a srovnat ji s manuálním postupem. Klíčovým požadavkem bylo dosažení analytických parametrů vyhovujících pokynům SWGTOX i FDA pro bioanalytické metody.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla použita Oasis MCX µElution desorpční deska a následující přístroje:

• Automatizovaný manipulátor Hamilton Microlab STAR se specializovaným skriptem pro kompletní SPE workflow
• Ultra vysokotlaká kapalinová chromatografie ACQUITY UPLC I-Class FTN s analytickým sloupcem BEH C18 1,7 µm, 2,1 × 100 mm
• Hmotnostní spektrometrie Xevo TQ-S micro v režimu ESI plus
• Softwarové nástroje Venus 3 pro kontrolu liquid handleru, MassLynx v4.2 pro řízení LC-MS a TargetLynx pro kvantifikaci

Hlavní výsledky a diskuse

Kvantitativní srovnání automatizované a manuální SPE ukázalo srovnatelné nebo lepší výsledky při automatizaci. Mezi hlavní body patří:

• Kalibrační křivky s koeficientem korelace vyšším než 0,99 pro všechny analyty
• Přesnosti kvalifikačních vzorků (QC) v rozmezí 85–115 % (u nízké úrovně 80–120 %)
• Mezní hodnoty opakovatelnosti (%RSD) obvykle pod 5 %, maximálně do 10 %
• Odvození a přidání interního standardu plně automatizováno, minimalizace lidských chyb

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované SPE výrazně snižuje pracovní zátěž analytika a eliminuje rutinní chyby, jako je nesprávné pipetování nebo nekonzistentní technika. Metoda umožňuje vysokou propustnost vzorků, standardizaci postupu mezi laboratořemi a snadnou implementaci existujících validovaných protokolů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj automatizace v analytické chemii povede k integraci přípravy vzorků s on-line LIMS systémy, rozšíření panelů analyzovaných látek a plné robotizaci práce s různými typy biologických matic. Využití umělé inteligence pro optimalizaci parametrů extrakce a prediktivní údržbu přístrojů představuje perspektivní směr pro zvýšení efektivity a spolehlivosti.

Závěr

Implementace automatizované SPE na platformě Hamilton Microlab STAR pro stanovení drog v moči představuje rychlý, spolehlivý a reprodukovatelný workflow. Metoda splňuje mezinárodní validační požadavky, zvyšuje produktivitu laboratoře a minimalizuje riziko lidských chyb.

Reference

1. Automation Tools and Strategies for Bioanalysis, in Progress in Pharmaceutical and Biomedical Analysis, D. A. Wells, Elsevier 2003, p. 135–197
2. Lehmann S. et al., Determination of 74 New Psychoactive Substances in Serum Using Automated In‐line SPE-LC-MS/MS, J. Chromatogr. B 2017, 1064, 124–138
3. Wei D. et al., Online and Automated Sample Extraction, Bioanalysis 2015, 7(17), 2227–2233
4. Zheng N., Jiang H., Zeng J., Current Advances and Strategies Towards Fully Automated Sample Preparation for Regulated LC–MS/MS Bioanalysis, Bioanalysis 2014, 6(18), 2441–2459
5. Ramírez Fernández M. d. M. et al., Validation of an Automated SPE Method for Analysis of 23 Opioids, Cocaine and Metabolites in Urine by UPLC-MS/MS, J. Anal. Toxicol. 2014, 38(5), 280–288
6. Danaceau J. P., Freeto S. M., Calton L. J., Comprehensive Method for Pain Management Drugs and Drugs of Abuse with Rapid Mixed-Mode SPE and UPLC-MS/MS, Waters Application Note 720006187EN, 2019
7. Scientific Working Group for Forensic Toxicology (SWGTOX), Recommendations of the Research, Development, Testing, and Evaluation Committee, J. Anal. Toxicol. 2013, 37(3), 187–191
8. Bansal S., DeStefano A., Key Elements of Bioanalytical Method Validation for Small Molecules, AAPS J. 2007, 9(1), E109–E114