Quantitative and Semi-Quantitative Determination of PPCPs and Their By-products in Wastewater Treatment Plants Samples Using UHPLC-Orbitrap MS and Data Mining Technologies

Význam tématu

V posledních letech roste význam kapalinové chromatografie v tandemu s hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS) v klinických laboratořích. Tato technologie umožňuje vícenásobné kvantitativní stanovení analytů z malého objemu vzorku, zkrácení doby analýzy a zajištění vysoké specificity i citlivosti. Výzvou zůstávají robustnost metodiky, stabilita měření během dlouhodobého provozu a efektivní zpracování dat.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo otestovat kombinaci nového dvoukanálového HPLC systému Prelude MD, tandemového hmotnostního spektrometru Endura MD a softwaru ClinQuan MD pro zpracování dat. Studie se zaměřila na:

• stabilitu retenčních časů a kvantifikace při kontinuálním provozu,
• preciznost měření v různých ionizačních režimech (HESI vs. APCI) v syntetické sérové a močové matrici,
• časovou efektivitu a spotřebu mobilních fází,
• schopnost softwaru pro rychlé a auditovatelně vedené zpracování výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: syntetická sérum a moč napuštěné známými koncentracemi Alprazolamu, Reserpinu, Chloramfenikolu, Testosteronu a Estradiolu s izotopově značenými interními standardy.
Chromatografie: Prelude MD HPLC se dvěma paralelními kanály, každý vybaven online čištěním TurboFlow sloupcem a analytickým Accucore aQ sloupcem. Cross-channel sekvenování zajišťuje dvojí využití hmotnostního spektrometru.
Hmotnostní spektrometrie: Endura MD, triple-quadrupolový tandemový MS, až 500 SRM přechodů/s, ionizace HESI a APCI v režimu polarity switching.
Zpracování dat: ClinQuan MD prototype software s hierarchií uživatelských rolí (technici, supervizoři, ředitel laboratoře) a audit trail funkcí pro kompletní sledovatelnost.

Hlavní výsledky a diskuse

Robustnost: Při 500 po sobě jdoucích injekcích Alprazolamu bylo dosaženo retenčního času 0,74 min (RSD 0,85 %) a koncentrace 10,48 ng/mL (RSD 1,39 %) během 24hodinového nepřetržitého provozu.
Preciznost: Čtyři modelové sloučeniny v syntetické matrici prokázaly následující %RSD koncentrací: Reserpine (HESI+): 1,74 %, Chloramphenicol (HESI–): 4,48 %, Testosterone (APCI+): 1,84 %, Estradiol (APCI–): 7,20 %.
Stabilita iontových poměrů: Průměrné iontové poměry kvantifikačního a konfirmativního přechodu vykázaly RSD < 2,5 %.
Spotřeba mobilních fází: Na jednu injekci se spotřebovalo v průměru 2,83 mL fáze A, 1,40 mL fáze B, 1,00 mL fáze C a 2,40 mL elující směsi.
Produktivita: Díky sekvenování dvou kanálů se efektivně zdvojnásobila využitelnost MS a vzorková propustnost bez navýšení doby běhu.

Přínosy a praktické využití metody

Nový systém přináší klinickým laboratořím:

• stabilní a opakovatelná měření během dlouhodobého provozu,
• redukovanou spotřebu organických rozpouštědel,
• vyšší propustnost vzorků díky paralelní chromatografii,
• plynulé workflow a kontrolu kvality pomocí vestavěného softwaru s audit trail.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření vícekanaálové chromatografie, integrace pokročilých ionizačních technik a využití umělé inteligence pro automatizaci optimalizace metod. Další oblastí je miniaturizace přístrojů pro bodové diagnostické aplikace a cloudové zpracování dat pro vzdálené sledování výkonu analytických laboratoří.

Závěr

Testovaná kombinace Prelude MD HPLC, Endura MD MS a softwaru ClinQuan MD prokázala vysokou robustnost, preciznost a provozní efektivitu vhodnou pro rutinní klinické použití. Systém umožňuje dlouhodobé spolehlivé sledování biologických vzorků bez výrazného rušení pracovníků a s úsporou spotřebního materiálu.

Reference

• Lai S-T J, Wang J, Hart B, Van Natta K, Kozak M, Valdivia J, Wang H, Diri E. Evaluation of a New HPLC, a New Tandem MS and a New Data Processing Software for General Clinical Use. Thermo Fisher Scientific Poster Note PN64361-EN, 2015.