Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques

Význam tématu

Forenzní analýza moče vyžaduje rychlé a spolehlivé metody pro detekci širokého spektra látek včetně léků, drog a jejich metabolitů. Ultravysoce rezolucní hmotnostní spektrometrie (UHRMS) umožňuje vysokou selektivitu, citlivost a retrospektivní vyhodnocení dat, což je klíčové pro moderní toxikologii a soudní expertizu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo porovnat výkonnost Exactive Plus UHRMS s konvenčními technikami (imunoanalýza, GC-MS) při cíleném screeningu moči. Studie zahrnovala analýzu 40 vzorků moči a vyhodnocení schopnosti detekovat jak původní látky, tak jejich konjugáty.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky moči byly ředěny 20× vodou a doplněny interními standardy. Analýza probíhala pomocí 15minutové gradientní LC metody s polarity switchingem a all-ion fragmentation (AIF). Data byla zpracována softwarem ExactFinder s oknem přesnosti 5 ppm, potvrzení totožnosti zajišťovalo porovnání fragmentů a izotopového vzoru.

Použitá instrumentace

• Kapalinová chromatografie: Thermo Scientific Accela 600 pumpa, Accela open autosampler, kolona Hypersil GOLD PFP 100×2,1 mm, 5 µm.
• Mobilní fáze: A – 10 mM amonná forma­tová sůl ve vodě, B – methanol, C – acetonitril:1-propanol:acetone (45:45:10).
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Exactive Plus Orbitrap s HESI zdrojem, full-scan (50–2000 m/z) a AIF (50–1000 m/z), rozlišení 50 000/25 000, NCE 35.
• GC-MS: Thermo CSQ II EI GC-MS, kolona TR-5 MS, derivatizace BSTFA, SPE příprava.
• Imunoanalýza: EMIT na Siemens DB RxL.

Hlavní výsledky a diskuse

• LC-MS detekovala všechny látky zjištěné imunoanalýzou, GC-MS i Remedy a identifikovala navíc větší počet sloučenin a metabolitů.
• Imunoanalýza byla citlivější na THC a jeho metabolity, které LC-MS při 20× ředění nezachytila.
• GC-MS a kombinace Remedy+imunoanalýzy nevykryly všechny přítomné látky, zatímco LC-MS poskytla nejkomplexnější pokrytí.
• Díky možnosti detekce konjugovaných metabolitů není nutná enzymatická hydrolýza, což zrychluje vyšetření.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý skríning s jednoduchou přípravou vzorku (ředění místo SPE/LLE).
• Vysoká selektivita a spolehlivost díky rozlišení až 100 000 a HCD fragmentaci.
• Možnost retrospektivního vyhledávání neznámých látek v archivovaných datech.
• Široké spektrum detekovaných látek, včetně velmi polar­ních glukuronidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření databáze látek a vylepšení algoritmů pro peak picking a dekonvoluci, integrace ion mobility spektrometrie pro vyšší selektivitu, automatizace kvantifikace a využití strojového učení k predikci nových metabolitů.

Závěr

Implementace Exactive Plus UHRMS pro cílený screening moči výrazně zvyšuje počet detekovaných analytů a metabolitů ve srovnání s tradičními metodami. Metoda nabízí rychlou přípravu, vysokou kvalitu dat a schopnost retrospektivní analýzy, což posouvá hranice forenzní toxikologie.

Reference

• Kozak M., Durez B., Lee M., Wang E., Stefan C. Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques. Thermo Fisher Scientific & CAMH, 201X.