Analysis of Urine SRMs Using Solid Phase Micro Extraction, Dynamic Headspace and Liquid Injection with Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography (GCxGC) High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Komplexní analýza moči je klíčová pro klinickou diagnostiku, toxikologii a metabolomiku. Pomáhá odhalit metabolity a biomarkery spojené s fyziologickými i patologickými procesy.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat různé metody zavádění vzorku (SPME, dynamický headspace, Twister, kapalná injekce s derivatizací) spojené s výkonnou GC×GC-HRTOFMS pro profilování těkavých, polotěkavých a polárních sloučenin v referenčních materiálech moči (NIST SRM 3672, 3673).

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: NIST SRM 3672 (non-smoker urine) a SRM 3673 (smoker urine).
• Příprava vzorků: SPME (polyakrylátem potažená vlákna), dynamický headspace (Tenax® trubice), Twister (PDMS stir bars) a kapalná injekce po úpravě ureázou a methanolové extrakci.
• Derivatizace: metoximace (MEOX) při 60 °C a silylace (MSTFA) pro rozšíření póluárních metabolitů.
• Chromatografie: GC×GC s primární kolónou Rxi-5Sil MS a sekundární Rxi-17Sil MS, modulátor s trojstupňovým tepelným offsetem.
• Hmotnostní spektrometrie: LECO Pegasus HRT 4D, rozlišení až 25 000, rozsah 10–1500 m/z, akvizice až 200 spekter/s.

Hlavní výsledky a diskuse

• SPME a DHS umožnily detekci těkavých látek, jako jsou furfuraldehydy, p-kresol či α-cymen.
• Twister zachytil polotěkavé sloučeniny včetně steroidů a aromatických organických látek.
• Kapalná injekce po dvoukrokové derivatizaci odhalila cukry, mastné kyseliny, nukleosidy a další polární metabolity.
• GC×GC přinesla výrazně lepší chromatografické rozlišení a skupinové klastrování sloučenin.
• Vysoce přesná data HR-TOFMS (<1 ppm) umožnila spolehlivou identifikaci a stanovení sumárních vzorců.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje komplexní profilování moči napříč polaritou a těkavostí analyzovaných látek.
• Poskytuje rychlé skrínování diagnostických markerů a biomarkerů v klinických i výzkumných laboratořích.
• Je alternativou k LC-MS pro analýzu těkavých a polotěkavých sloučenin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých analytických nástrojů a strojového učení pro rozpoznávání vzorů a biomarkerů.
• Další miniaturizace a automatizace přípravy vzorků pro vysokokapacitní analýzy.
• Rozšíření do rutinní klinické diagnostiky a environmentální monitoringu.
• Kombinace s dalšími ionizačními technikami a hyphenovanými metodami.

Závěr

Zapojení SPME, DHS, Twister a kapalné injekce s GC×GC-HRTOFMS představuje vysoce efektivní platformu pro hloubkovou analýzu moči. Metoda zajišťuje vynikající chromatografické rozlišení, přesné hmotnostní určení a rychlou identifikaci širokého spektra metabolitů.

Reference

• NIST SRM 3672 – Non-smoker urine.
• NIST SRM 3673 – Smoker urine.