A Comparison of Several LC/MS Techniques for Use in Toxicology

Význam tématu

Liquidní chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií (LC/MS) se stává nenahraditelnou technikou v toxikologii pro detekci a kvantifikaci léčiv i nelegálních substancí v biologických vzorcích. Nabízí vysokou selektivitu, citlivost a širší aplikační pole než tradiční GC/MS a imunoanalytické screeningové testy.

Cíle a přehled studie

Tento článek porovnává výkon pěti LC/MS přístrojů Agilent (single quadrupole, triple quadrupole, ion trap, TOF, QTOF) při analýze postmortem a DUID (řízení pod vlivem) krevních vzorků. Vzorky byly připraveny standardizovaným SPE postupem a analyzovány ve stejných LC podmínkách za účelem objektivního srovnání.

Použitá instrumentace

• Agilent 1200 Series LC: ZORBAX Eclipse Plus C18 kolona (2,1×100 mm, 1,8 µm), mobilní fáze A (5 mM amonný formiát + 0,05 % kys. mravenčí), B (0,05 % kys. mravenčí v acetonitrilu), gradient 5–95 % B, tok 0,25 mL/min.
• Agilent 6140A single quadrupole LC/MS
• Agilent 6410A triple quadrupole LC/MS
• Agilent 6330A ion trap LC/MS
• Agilent 6220A TOF LC/MS
• Agilent 6520A QTOF LC/MS
• SPEware karty pro extrakci z celkové krve

Použitá metodika

Vzorky krve (1 mL) byly extrahovány SPE, eluovány, vysušeny a rekonstituovány ve startovní složce LC gradientu. Pro SQ byl injektován objem 5 µL (u TOF/QTOF 2–0,1 µL pro eliminaci saturace). MS podmínky: pozitivní ESI, SIM u SQ, MRM u QQQ, AutoMS(n) u ion trap, full-scan MS u TOF a AutoMS/MS u QTOF. Kvalifikace produktových iontů v QQQ vycházela z poměru qualifier/quantifier ±20 % a pro IT/QTOF se využívala spektrální knihovna a přesná hmotnost fragmentů.

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity u všech přístrojů dosahovaly jednotek ng/mL. Triple quadrupole vykázal nejlepší reprodukovatelnost (<1 % RSD) a robustní kvantifikaci; single quadrupole byl cenově výhodný a vhodný pro základní konfirmaci. Ion trap exceloval v kvalitativním screeningu díky MS/MS a MS3 otiskům, ale kvantifikace byla omezena šířkou píků (~10 s). TOF a QTOF umožnily přesné stanovení hmotnosti (≤2 ppm) a selektivní extrakci iontových chromatogramů (±10 ppm), čímž nabídly dobrou kvantifikaci i možnost identifikace neznámých vzorků na základě určených chemických vzorců fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

Výsledky ukazují, že:

• QQQ je ideální pro cílenou kvantitativní analýzu s vysokou citlivostí.
• SQ poskytuje jednoduché a rychlé SIM analýzy, vhodné pro rutinní testy.
• Ion trap je silný screeningový nástroj pro potvrzení identity na základě MSn spekter.
• TOF/QTOF spojují vysokou hmotnostní přesnost s možností zjištění neznámých látek a zpětného návrhu jejich struktur.

Budoucí trendy a možnosti využití

Řešení založená na vysokém rozlišení (HRMS) budou nadále posilovat kvalitu kvantifikace i identifikace. Očekává se rozšíření databází přesných MS/MS spekter, automatizované zpracování dat s chemickými vzorci a využití ambientních ionizačních technik pro rychlejší screening. Integrace výsledků s velkými jazykovými modely a pokročilou vizualizací dat podpoří širší sdílení znalostí a standardizaci postupů.

Závěr

Srovnání pěti typů LC/MS instrumentace pro toxikologii odhalilo komplementární výhody jednotlivých systémů. Volba přístroje závisí na konkrétní aplikaci: QQQ pro přesnou kvantifikaci, ion trap pro detailní kvalitativní analýzu a TOF/QTOF pro špičkovou selektivitu a identifikaci neznámých látek.

Reference

• DeBoeck G., Wood M., Samyn N. Recent Applications of LC-MS in Forensic Science. LCGC Europe, 2002.
• Zahlsen K., Aamo T., Zweigenbaum J. Screening Drugs of Abuse by LC/MS. Agilent Technologies, 2004.
• van Bocxlaer J., Clauwaert K., Lambert W. et al. Liquid Chromatography–Mass Spectrometry in Forensic Toxicology. Mass Spectrom Rev., 2000.
• Jeanville P.M., Estapé E.S., Needham S.R., Cole M.J. Rapid confirmation/quantification of cocaine and benzoylecgonine in urine by LC-MS/MS. J. Mass Spectrom., 1998.