SOFT: Toxicology Screening of Human Blood using Quadrupole-Time of Flight (QTOF) Mass Spectrometry

Význam tématu

Rychlé a spolehlivé skríningové testy na detekci psychotropních a léčivých látek v lidské krvi jsou klíčové pro forenzní toxikologii, klinickou diagnostiku i kontrolu kvality. Tradiční imunochemické metody často postrádají šíři pokrytí a selektivitu, zatímco moderní vysoce přesná hmotnostní spektrometrie umožňuje širší záchyt známých i nových látek v jediném analytickém běhu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout robustní skríningový protokol pro detekci více než 900 toxikologicky významných sloučenin v krevních vzorcích využitím kvadrupolové doby letu (QTOF) v režimu data independent analysis (DIA) s následnou verifikací proti rozsáhlé spektrální knihovně.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky krve byly solid-phase extrakcí obohaceny panelem devíti běžně zneužívaných látek (např. benzoylecgonin, metamfetamin, kokain) v koncentracích 5–5000 ng/ml. Chromatografická separace proběhla na Shim-pack Velox kolonce (2,1×100 mm, 2,7 μm) s mobilními fázemi vody a methanolu s 2 mM formiátu amonného a 0,002 % kyseliny formové. Data se akvírovala v pozitivním iontovém módu MS TOF scanem (m/z 40–900) a DIA-MS/MS s variabilní šířkou prekurzorové izolace a kolizními energiemi v rozmezí 5–55 V.

• Hmotnostní spektrometr: LCMS-9030 QTOF (Shimadzu)
• Kolonka: Shim-pack Velox 2,1×100 mm, 2,7 μm
• Režim akvizice: MS TOF + DIA-MS/MS
• Databáze: >900 toxikologických sloučenin s definovanými RT a produktovými ionty

Hlavní výsledky a diskuse

Všech devět testovacích látek bylo ve vzorcích detekováno s vysokou shodou (similarity > 80 %) a přesností hmotnostního určení do ±5 ppm. Chromatogramy pro krevní vzorky A a B prokázaly spolehlivou identifikaci morfinu, kokainu, fluoxetinu, alprazolamu a dalších. DIA protokol umožnil simultánní kvantitativní cílené stanovení a necílené screeningové ověření proti spektrální knihovně.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí komplexní pokrytí širokého spektra legálních i nelegálních látek v jediném běhu, eliminuje potřebu více specializovaných imunotestů a zvyšuje důvěryhodnost výsledků díky vysokému rozlišení hmotnostní spektrometrie a robustní knihovně referenčních spekter.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření knihoven o nové psychoaktivní látky, integrace strojového učení pro rychlejší vyhodnocení fragmentačních vzorců a zdokonalení standardizace DIA přístupů. Metoda lze dále adaptovat pro screening jiných biologických matic (moč, sliny) a pro klinickou toxikoterapii.

Závěr

Popsaný QTOF-DIA skríningový workflow prokázal vysokou citlivost, selektivitu a schopnost identifikovat stovky toxikologicky relevantních sloučenin v krevních vzorcích. Díky kombinaci cílené kvantifikace a necíleného screeningového přístupu nabízí univerzální řešení pro forenzní a klinickou toxikologii.

Reference

• Wang E.H., Loftus N.J., Davis J., Lieberman R., Gilles C.T. Toxicology Screening of Human Blood using Quadrupole-Time of Flight (QTOF) Mass Spectrometry. Shimadzu Scientific Instruments, 2023.