Anti-Doping Control Using Comprehensive Multidimensional Gas Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometry (GCxGC-TOFMS) for Enhanced Detection of Anabolic Steroids in Urine

Význam tématu

V oblasti antidopingové kontroly je klíčová citlivá a selektivní analýza androgenických anabolických steroidů v moči. Tradiční jednorozměrná chromatografie často nedokáže dostatečně rozlišit strukturálně podobné deriváty steroidů v komplexních biologických matricích. Nasazení komprehensivní dvourozměrné GCxGC-TOFMS zvyšuje kapacitu oddělení a umožňuje detekci stopových koncentrací pod limity stanovenými WADA.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři demonstrovali:

• enzymatickou hydrolyzu a derivatizaci pěti anabolických steroidů v moči,
• efekt dvourozměrné GCxGC na rozlišení koelujících analýz,
• rychlou akvizici a dekonvoluci TOFMS spekter pro stopové koncentrace,
• kvantitativní linearitu v rozsahu 2–100 ng/ml s LOD ≤ 2 ng/ml.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika přípravy vzorku:

• 2 ml moči + fosfátový pufr pH 6 + ISTD (methyltestosteron, 200 ng/ml),
• hydrolyza β-glukuronidázou (1 h, 50 °C),
• neutralizace a extrakce MTBE (5 ml),
• osušení dusíkem, derivatizace MSTFA-NH4I-ethanethiol (30 min, 60 °C).

GCxGC-TOFMS parametry:

• GC: Agilent 7890 + LECO quad-jet modulátor + Gerstel MPS2,
• 1. dimenze: Rxi-5ms (30 m×0,25 mm, 0,25 µm), 2. dimenze: BPX-50 (1,2 m×0,10 mm, 0,10 µm),
• program kolony: 140 °C→260 °C→315 °C (celkem 39,2 min), modulace 4 s,
• TOFMS: LECO Pegasus 4D, 45–750 m/z, 100 spekter/s, ionizace 70 eV, přístrojová teplota 230 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Komplexní GCxGC dodala výrazně vyšší počet oddělených špiček a rozlišení plně/částečně derivatizovaných steroidů, které by v 1D GC zcela spolupyrovaly. Deconvoluce TOFMS umožnila extrakci unikátních iontových stop m/z 315 a 241 a identifikaci skrytých stopových látek (19-norandrosteron) s odstupem apexů ~20 ms. Kalibrace pěti steroidů vykazovaly korelační koeficienty ≥ 0,999 a limity detekce ≤ 2 ppb, což splňuje i překračuje WADA MRPL požadavky. S/N poměry na 2 ppb se pohybovaly 85–1353.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné snížení rizika falešných negativních výsledků díky lepšímu rozlišení koelujících látek.
• Schopnost analyzovat více cílových látek v jedné analýze s vysokou citlivostí.
• Využití dekonvolučních algoritmů zkracuje dobu interpretace a zvyšuje přesnost kvalifikace i kvantifikace.
• Přímé napojení na vysokofrekvenční TOFMS umožňuje zachytit rychlé eluce a stopy nízkých koncentrací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace GCxGC-TOFMS s vysokorozlišenou Orbitrap či iontovou mobilitou pro ještě vyšší selektivitu.
• Automatizovaná příprava vzorků a zpracování dat s umělou inteligencí pro rychlejší rozhodování v laboratořích.
• Expanze metody na sledování nových dopingových sloučenin, steroidních prekurzorů nebo jejich konjugátů.
• Využití cloudových databází knihoven hmotových spekter pro okamžitou identifikaci neznámých látek.

Závěr

Studie potvrzuje, že GCxGC-TOFMS představuje efektivní nástroj pro antidopingovou kontrolu, nabízející vyšší kapacitu oddělení, citlivou detekci stopových steroidů v moči a spolehlivé kvantitativní výsledky pod WADA limity.

Reference