A Complete Toxicology Screening Procedure for Drugs and Toxic Compounds in Urine and Plasma Using LC-MS/MS

Význam tématu

Liquid chromatography-coupled tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) se stává klíčovou metodou pro toxikologické skríningy, protože umožňuje široké spektrum detekovaných látek s vysokou citlivostí a specificitou. Díky nízkým detekčním mezím, možnosti simultánní analýzy potenciálně 275 analyzovaných látek a automatizovanému zpracování dat šetří čas a zvyšuje spolehlivost laboratorních screeningů.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo navrhnout a ověřit úplný protokol pro toxikologický screening ve vzorcích moči a plazmy zahrnující přípravu vzorků, chromatografickou separaci, skenovací MS/MS experimenty s polaritními přepínáním, rozsáhlou spektrální knihovnu a automatizovaný reporting pomocí softwaru ToxID.

Použitá instrumentace

• Iontový pastový hmotnostní spektrometr LXQ s ESI zdrojem Ion Max
• HPLC systém Thermo Scientific Accela pump s kolonkou Hypersil GOLD PFP (50 x 2,1 mm, 5 μm)
• Solid phase extraction (SPE) cartridge Thermo Scientific Hypersep Verify-CX, 200 mg mixed mode

Použitá metodika

• Příprava vzorku: 1 ml moče nebo 0,5 ml plazmy, přídavek interních standardů (Chlorpromazine-D3, Haloperidol-D4, Prazepam-D5), pufr fosfát pH 6, SPE extrakce.
• Chromatografie: gradientní metoda 13 minut, mobile phase A voda s 0,1 % kyseliny mravenčí a 10 mM amonium formiátu, phase B acetonitril s 0,1 % kyseliny mravenčí, flow 200 μl/min, objem injekce 10 μl.
• MS/MS experiment: polarity switching scan dependent, full scan MS a MS/MS na předvybraný seznam hmotností mateřských iontů, stepená kolizní energie 35 % ± 10 %, toleranční okno retenční doby ±0,2 min.
• Softwarové zpracování: ToxID pro automatické porovnání se spektrální knihovnou a generování přehledových a podrobných reportů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekce spiked vzorků: z 275 analyzovaných sloučenin bylo 70 % detekováno při 10 ng/ml, 20 % při 100 ng/ml, 8 % při 1000 ng/ml a 2 % nad 1000 ng/ml.
• Detekční limity v plazmě byly srovnatelné s močí.
• Klinická validace ukázala, že LC-MS/MS identifikuje více analytů než tradiční LC-UV a imunologické metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou propustnost vzorků díky jednoduché SPE přípravě, rychlé chromatografii a automatizované analýze dat. Uživatelé mohou snadno přidávat nové analytické cíle do metody během několika minut, což umožňuje aktuální krytí stále se měnícího seznamu látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření knihovny o nově identifikované toxické látky a jejich metabolity.
• Integrace vysokopevnostních hmotnostních analyzátorů a rychlých skenovacích režimů.
• Využití umělé inteligence pro interpretaci komplexních dat a prediktivní toxikologii.

Závěr

Navržený LC-MS/MS protokol s iontovým pastovým analyzátorem a softwarovým balíkem ToxID poskytuje citlivý, specifický a plně automatizovaný toxikologický screening více než 275 látek v moči a plazmě. Metoda překonává konvenční techniky v počtu a spolehlivosti detekovaných analytů.

Reference

• Kozak M, Rezai T. A Complete Toxicology Screening Procedure for Drugs and Toxic Compounds in Urine and Plasma Using LC-MS/MS. Thermo Fisher Scientific Application Note 449; 2008.