A Novel Benchtop Time-of-Flight GC-MS System for High Performance Analysis of Human Urine

Význam tématu

Analýza moči je klíčová pro sledování expozice životnímu prostředí a jejího vlivu na zdraví člověka. Metabolomické přístupy umožňují rychlé a citlivé zachycení změn v koncentraci drobných molekul, což usnadňuje studium účinků stravy, léků, mikrobioty a toxických látek.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo vyvinout a otestovat výkonný bench­-top GC-TOFMS systém pro komplexní profilování derivatizovaných vzorků lidské moči. Studie porovnává vzorky ne­kuřáků a kuřáků za účelem identifikace a kvantifikace klíčových metabolitů a xenobiotik.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek moči (200 µl) byl ošetřen ureázou za 37 °C po 15 min. pro odstranění močoviny, poté extrahován 800 µl metanolu, odstředěn a vysušen. Derivatizace proběhla reakční směsí MTBSTFA + 1 % TBDMCS při 100 °C po 1 h. Analýza byla provedena systémem LECO Pegasus® BT GC-TOFMS (Agilent 7890 GC, MPS2 autosampler) se split ratio 20:1 a dobou analýzy 12 min.

Hlavní výsledky a diskuse

Bylo detekováno a anotováno více než 30 metabolitů včetně kreatininu, fenolu, p-cresolu, kyselin (mléčná, šťavelová, citronová), aminokyselin a xenobiotik jako ibuprofen, naproxen, kotinin, kofein a theobromin. Kuřáci vykazovali zvýšené hladiny fenolů, kyselin i farmakologických látek oproti nekuřákům. Spektrální shoda s knihovnami překračovala 800/1000 pro většinu sloučenin. Kombinace totálního iontového chromatogramu (TIC), analytického iontového chromatogramu (AIC) a dekonvoluce umožnila spolehlivou identifikaci i při vysoké komplexitě matice.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a robustní příprava vzorku a derivatizace pro široké spektrum metabolitů.
• Vysoká rozlišovací schopnost benchtop TOFMS pro detekci stopových látek a kvantitativní srovnání vzorků.
• Software NonTarget Deconvolution™ a Target Analyte Finding pro retrospektivní analýzu a rychlé zpracování dat.
• Vhodné pro farmakokinetiku, toxikologii, environmentální a klinickou analýzu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření knihoven o nově odhalené metabolity, automatizace derivatizačních protokolů a integrace s ortogonálními metodami (LC-MS, NMR). Další směřování zahrnuje strojové učení pro pokročilou anotaci dat a vysokopropustné screeningové platformy pro populační studie.

Závěr

Popsaný workflow kombinuje efektivní přípravu vzorku, derivatizaci, špičkový benchtop GC-TOFMS a výkonný softwarový balík pro komplexní a rychlou analýzu moče. Metoda poskytuje citlivé a reprodukovatelné výsledky vhodné pro kvantitativní i kvalitativní studie expozice a metabolických změn.

Reference

Alonso DE, Binkley JE, Fell LM. A Novel Benchtop Time-of-Flight GC-MS System for High Performance Analysis of Human Urine. Anal. Bioanal. Chem., 2015, 407, 2945-2954.