Ethanol Metabolites by Paper Spray Ionization: Method Development in Negative Ion Mode

Význam tématu

Paper spray ionizace v negativním módu představuje inovativní přístup k rychlému screeningu ethanolu a jeho metabolitů v biologických vzorcích bez nutnosti časově náročné chromatografické separace. Tento přístup je zvlášť cenný v toxikologii a forenzní analýze díky minimální přípravě vzorku, jednoduché manipulaci a možnosti rychlého získání kvalitativních i kvantitativních dat.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout a ověřit metodu paper spray ionizace v negativním módu pro detekci a kvantifikaci etylsulfátu (EtS) a etylglukuronidu (EtG) v moči. Studie hodnotila linearitu kalibračních křivek, reprodukovatelnost, maximální dosažitelnou citlivost a vhodnost metody pro screening pozitivních dárců po konzumaci alkoholu.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky moči byly po přidání deuterovaných interních standardů (EtS-d5, EtG-d5) zředěny metanolem (1:3) a centrifugovány.
• Supernatant byl doplněn o analyty v koncentracích 5–1000 ng/mL, nanesen na papírové kazety Velox Sample Cartridges a vysušen.
• Extrakční rozpouštědlo: 100 % metanol s 100 ppm octanovou kyselinou pro negativní ionizaci.
• Ionizační zdroj: Velox 360 paper spray system (Prosolia) spojený s detektorem Orbitrap™ Q Exactive Focus nebo Plus MS (Thermo Scientific).
• Parametry MS: Full MS při rozlišení 70 000 (FWHM při m/z 200), MS/MS při 35 000; HCD fragmentace, pozitivní a negativní spray napětí –4,5 kV.
• Software pro akvizici a zpracování: TraceFinder™ a Xcalibur™.

Hlavní výsledky a diskuse

• EtS vykázal v negativním módu dobré ionizační vlastnosti, lineární odezvu v rozsahu 10–1000 ng/mL s %RSD 5–20 % a vynikající přesnost měření (mass accuracy < 1 ppm).
• EtG se projevoval nižší reprodukovatelností signálu pod použitými podmínkami; doporučuje se zvýšení rozlišení na 70 000 a hledání alternativních substrátů či ošetření papíru pro zlepšení ionizace.
• Analýza tří pozitivních dárců potvrdila přítomnost EtS a EtG, avšak variabilita signálu u EtG brání spolehlivé kvantifikaci bez dodatečné optimalizace.
• Metoda umožňuje simultánní screening a potvrzení na základě MS/MS fragmentů ve velmi krátkém čase (~40 s ionizačního signálu z jednoho vzorku).

Přínosy a praktické využití metody

Paper spray v negativním módu nabízí rychlý forenzní screening ethanolu bez kapalinové chromatografie, šetří čas i náklady na přípravu. EtS může být spolehlivě kvantifikován přímo z papírové kazety, což zvyšuje průchodnost vzorků v toxikologické laboratoři.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace povrchového ošetření papíru či použití alternativních papírových materiálů ke zlepšení ionizace EtG.
• Nastavení vyššího rozlišení a rozšíření panelu metabolitů pro komplexní forenzní analýzu.
• Propojení s automatizovanými systémy pro dávkování vzorků a zkrácení doby analýzy v rutině QA/QC.
• Vývoj kompatibilních mobile-MS řešení pro terénní forenzní aplikace.

Závěr

Vyvinutá metoda paper spray ionizace v negativním módu pro analýzu etylsulfátu a etylglukuronidu v moči prokázala vysokou efektivitu v rapidním screeningu EtS a potenciál pro rychlou potvrzovací analýzu. Ionizace EtG vyžaduje další optimalizaci. Celkově metoda slibuje významné zkrácení doby analýzy a zjednodušení workflow v toxikologii.

Reference

1. Jalbermann J. et al. Journal of Chromatographic Science 50 (2012) 51–56.
2. Manicke N. et al. International Journal of Mass Spectrometry 300 (2011) 123–129.