Rapid Analysis of Pharmaceuticals in Human Tissues Using the ACQUITY UPLC with 2D Technology

Význam tématu

Forenzní toxikologie vyžaduje rychlé a spolehlivé stanovení stopových množství farmak v komplexních biologických vzorcích, jako jsou lidské tkáně, kde standardní metody často selhávají v citlivosti, robustnosti a čase analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je demonstrovat rychlou přípravu vzorku a analýzu řady farmaceutik v lidských tkáních pomocí technologie ACQUITY UPLC s 2D chromatografií (trap & elute a at-column dilution), dvourozměrného dělení a tandemové hmotnostní spektrometrie (MS/MS).

Použitá metodika a instrumentace

• Vysokovýkonná kapalinová chromatografie UPLC 2D (Waters ACQUITY UPLC with 2D Technology, BEH C18 analytická kolona, Oasis HLB trap kolona).
• Dvojitá SPE extrakce: mixed-mode WCX a MCX sorbenty pro dělení kyselých/neutrálních a zásaditých sloučenin.
• Homogenizace tkáně: 1 g vzorku + 4 mL acetonitrilu, 90 s při 6000 rpm s keramickými kuličkami.
• 2D LC-MS/MS: Xevo TQ-S, ESI⁺, optimalizované MRM přechody pro 21 analyzovaných substancí.

Hlavní výsledky a diskuse

• Rychlá příprava vzorku včetně homogenizace a SPE trvá méně než 60 min bez nutnosti evaporace.
• Detekční limity dosahují úrovně 0,001 ng/mL (1 ppt) s lineárním rozsahem 0,01–10 ng/mL, R² ≥ 0,995.
• Optimalizace 2D chromatografie odhalila pH 7 na trap fázi (40 mg HLB) s elučním gradientem MeCN + 0,5 % FA na BEH C18.
• SPE sorbenty: silná ionex MCX nevykazovala dostatečný recovery pro několik analyz; slabá ionex WCX doplnila protokol pro 6 problematických látek.
• V reálných lidských tkáňových vzorcích (mozek, játra, ledviny, plíce, srdce, slezina) byly farmaka identifikovány a kvantifikovány od stopových úrovní po stovky ng/g.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlená a automatizovaná validace pro forenzní a klinickou toxikologii.
• Omezení matrix efektů a opotřebení kolony díky 2D chromatografii.
• Vysoká průchodnost: přes 1000 injekcí při zachování výkonu.
• Flexibilita pro různé matrice (krev, plazma, orgány) a analytické třídy (drogy, metabolity, jedy).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších rozměrů separace (iontová chromatografie, HILIC) pro širší spektrum látek.
• Miniaturizované SPE a mikrofluidní systémy pro terénní či rapidní aplikace.
• Pokročilá datová analýza s umělou inteligencí pro automatizovanou identifikaci a kvantifikaci.

Závěr

Metoda spojující rychlou homogenizaci, dual-mode SPE a 2D UPLC-MS/MS přináší vynikající citlivost, robustnost a průchodnost pro forenzní analýzu farmaceutik v lidských tkáních, což významně urychluje a zkvalitňuje toxikologická šetření.

Reference

• The Forensic Toxicology Council. What is Forensic Toxicology? SWGTOX, 2010.
• Federal Aviation Administration, Civil Aerospace Medical Institute.
• Mallet C.R. et al. J. Anal. Toxicol., 2016.
• Mallet C.R. Multi-Dimensional Chromatography Compendium, Waters, 2014–2015.