The Use of a Multi Purpose Sampler for Headspace GC-MS Analysis of Volatile Organic Compounds in Human Urine

Význam tématu

Analýza těkavých organických sloučenin v lidské moči představuje důležitý nástroj pro neinvazivní sledování metabolických poruch, zejména u pacientů s diabetem nebo jinými onemocněními ovlivňujícími intermediární metabolismus. Hodnocení spektrálních profilů těkavých látek umožňuje identifikovat biomarkery onemocnění a podporuje diagnostiku i monitorování léčby.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo otestovat univerzální automatický vzorkovač Gerstel MPS v režimu headspace GC–MS pro stanovení těkavých organických sloučenin v lidské moči. Auto­matizace, citlivost a opakovatelnost metody byly hodnoceny na vzorcích z klinické rutiny i na vzorcích od dobrovolníků s různým pH moči (akidifikovaná vs. neacidifikovaná).

Použitá metodika

Vzorky moči (1 ml) byly ukládány do 2ml skleněných vialek. Po případné akidifikaci byly vzorky zahřívány v předhřívacím modulu a následně headspace extrahovány plyn-těsnou stříkačkou s řízeným objemem, teplotou a rychlostí. Těkavé sloučeniny byly zamraženy a soustředěny v chladicím injektoru (CIS-3) a poté převedeny na kolonu GC v režimu split či splitless.

Použitá instrumentace

• Gerstel Multi Purpose Sampler (MPS) v headspace režimu s 1000 µl plynotěsnou stříkačkou
• HP-7673 tray na 100 vialek a samostatný předhřívací modul pro 5 vialek
• Cold Injection System CIS-3 (Gerstel) jako chladicí past a interface
• GC–MSD HP 5890/5972 (Hewlett-Packard)
• Kolona DB-5, 60 m × 0,25 mm × 0,25 µm

Hlavní výsledky a diskuse

Acidifikace moči vedla k výraznému nárůstu počtu detekovaných signálů. Bylo identifikováno přes 15 těkavých sloučenin zahrnujících ketony (acetone, 2-butanone, 4-heptanone), sulfidy (dimethylsulfid, dimethyldisulfid), furany, aldehydy a izothiokyanáty. Ion m/z 43 byl využit pro selektivní monitoring ketonových metabolitů. U čtyř vzorků (keton- i glukózapitívní, normální, normální akidifikovaná) byly zjištěny odlišné profily, přičemž 4-heptanone vykazoval nejlepší korelaci s diabetickým stavem.
Reprodukovatelnost vyhodnocená na 10 opakováních ukázala relativní standardní odchylku 3–5 % pro oblast píků 4-heptanone.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou míru automatizace, reprodukovatelnost a citlivost vyhovující klinické rutině. Umožňuje rychlé vyhodnocení spektrálních profilů moči s minimální přípravou vzorku a potenciálně podporuje diagnostiku a monitorování diabetu, ketoacidózy či onemocnění jater a ledvin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Optimalizace parametrů headspace (objem, pH, čas, teplota), vícečetné vzorkování pro zvýšení citlivosti a rozšíření aplikace na další biologické matrice (plasma, CSF) představují klíčové směry dalšího vývoje. Využití speciálních detektorů (pro S, N) může dále zlepšit selektivitu a diagnostickou hodnotu měření.

Závěr

Předběžné výsledky potvrzují, že Gerstel MPS je vhodný pro rutinní headspace GC–MS analýzu moči s dostatečnou citlivostí a opakovatelností. Další práce bude směřovat k optimalizaci provozních podmínek a rozšíření metodiky pro široké klinické nasazení.

Reference

1. E. Jellum, O. Stokke, L. Eldjarn, Clin Chem 18 (1972) 800–809.
2. E. Jellum, J Chromatogr 143 (1977) 427–462.
3. H.M. Liebich, J Chromatogr Biomed Appl 146 (1978) 185–196.
4. A. Zlatkis, H.M. Liebich, Clin Chem 17 (1971) 592–594.
5. G. Rhodes et al., Clin Chem 27/4 (1981) 580–585.
6. M.L. Holland et al., J Chromatogr 306 (1984) 23–37.
7. A. Zlatkis et al., Anal Chem 45 (1973) 763–767.
8. H.M. Liebich, O. Al-Babbili, J Chromatogr 112 (1975) 539–550.
9. H.M. Liebich, J. Wöll, J Chromatogr 142 (1977) 505.
10. A.G. Baker et al., Fifteenth Int. Symp. Capillary Chromatogr. (1993).
11. A. Zlatkis et al., Clin Chem 27/6 (1981) 789–797.
12. G. Rhodes et al., J Chromatogr 228 (1982) 33–42.
13. H.M. Liebich, G. Huesgen, J Chromatogr 126 (1976) 465–474.
14. G.D. DiVincenzo et al., Toxicol. Appl. Pharmacol. 36 (1976) 511–522.
15. G. Rhodes et al., Experentia 38 (1982) 75–77.
16. T. Niwa et al., Clin Chim Acta 110 (1981) 51–57.
17. A.B. Robinson et al., J Chromatogr 85 (1973) 19–29.
18. M.L. McConnell, M. Novotny, J Chromatogr 112 (1975) 559–571.
19. A. Zlatkis et al., J Chromatogr Sci 11 (1973) 299–302.
20. A. Zlatkis, K. Kim, J Chromatogr 126 (1976) 475–485.
21. K.Y. Lee et al., J Chromatogr 158 (1978) 377–386.
22. A. Zlatkis et al., J Chromatogr Biomed Appl 182 (1980) 137–145.
23. Z. Penton, Fifteenth Int. Symp. Capillary Chromatogr. (1993).
24. R. Barcarolo et al., Fifteenth Int. Symp. Capillary Chromatogr. (1993).
25. B.V. Ioffe, A.G. Vitenberg, Head-Space Analysis and Related Methods in GC (1983).
26. C.P. Bicchi et al., J Agric Food Chem 41/12 (1993) 2324–2328.