Utilizing HRAM Orbitrap mass spectrometry to quantitate 106 drugs of abuse in urine

Význam tématu

Metody přesné a spolehlivé kvantifikace drog v biologických vzorcích jsou klíčové pro forenzní toxikologii a klinické laboratoře vzhledem k nárůstu počtu případů předávkování a diverzity zneužívaných látek. Vysoce výkonné přístupy na bázi kapalinové chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektrometrií (LC–MS) umožňují rychlou analýzu širokého spektra strukturálně odlišných sloučenin, včetně izomerů, s vysokou přesností hmotnosti a citlivostí, což je nezbytné pro správnou identifikaci a kvantifikaci drog v moči.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout kompletní kvantitativní workflow pro 106 nejčastěji sledovaných drog zneužití v moči s využitím UHPLC systému Vanquish Horizon a vysokorozlišovacího Orbitrap Exploris 120 MS.
Autoři demonstrovali:

• Potenciál technologie Orbitrap pro vysoce přesnou detekci a kvantifikaci
• Rychlý pětiminutový chromatografický gradient pro vysokou propustnost
• Schopnost rozlišit izomerní páry s nulovým překryvem

Použitá metodika a instrumentace

Vzor: lidská moč fortifikovaná kalibračními a kontrolními standardy 0,1–5000 ng/mL.
Pre‐uprav a extrakce:

• SOLAµ SCX SPE desky – kondicionování 2% kyselinou, MeOH, eluce v dvou krocích (vodní směs metanolu a organické eluční směsi obsahující acetonitril/methanol/amoniak)
• Odpaření eluátů a znovurozpuštění v mobilní fázi

UHPLC:

• Kolona Accucore C18+ (1,5 μm, 50 × 2,1 mm) s instalovanou silnou smáčecí smyčkou pro zlepšení tvaru píků
• 7minutový gradient od ~97 % vodné fáze A (2 mM formiátu amonného, 0,01 % kyseliny mravenčí) k 99 % organické fáze B (ACN:MeOH 50:50) s návratem do výchozího stavu
• Průtok 0,5 mL/min, objem injekce 5 μL

MS:

• Orbitrap Exploris 120 ve full‐scan režimu (60 000 FWHM při m/z 200) a datově závislém MS/MS (15 000)
• Cílené DDA podle seznamu přesných m/z, retenčních časů a kolizních energií
• Zdrojové podmínky: ESI +3,5 kV/–2,0 kV, teplota iontové transferové trubice 325 °C, vaporizer 350 °C, plyny (sheath 55 AU, aux 10 AU, sweep 1 AU)

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala LOQ v rozsahu 0,1–25 ng/mL a lineární rozsahy až do 5000 ng/mL pro 89 ze 106 analyzovaných látek (R2 > 0,99). Izomerní páry (např. codein/hydrokodon, morfin/hydromorfon) byly plně rozlišené mezi 0,45 a 5 min. Přesnost hmotnosti dosahovala <1 ppm i při nejnižších koncentracích. Vnitřní standardy vykázaly dobrou opakovatelnost (~4,5 % RSD).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlý běh (<7 min) umožňující vysokou propustnost vzorků
• Široký dynamický rozsah pro současné sledování stopových i vyšších koncentrací
• Jednoduchou rozšiřitelnost o další analyty díky flexibilitě TraceFinder softwaru

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat:

• Rozšíření knihovny o nové syntetické drogy a metabolity
• Automatizaci přípravy vzorků a integraci s robotickými systémy
• Nasazení ve standardizovaných klinických a forenzních protokolech

Závěr

Předložená metoda využívající UHPLC a HRAM Orbitrap MS poskytuje rychlou, přesnou a vysoce spolehlivou kvantifikaci 106 drog zneužití v moči. Vysoké rozlišení, přesnost hmotnosti a možnost snadných úprav seznamu analyzovaných látek zajišťují široké uplatnění v klinické toxikologii i forenzních laboratořích.

Reference

1. United Nations Office on Drugs and Crime. World Drug Report 2021.
2. Thermo Fisher Scientific. Technical Note 74138: Evaluation of custom injection programs and larger internal diameter capillary for strong solvent sample effects mitigation in liquid chromatography.