A Comprehensive Comparison of Solid Phase Extraction (SPE) vs. Solid Liquid Extraction (SLE) vs. Liquid Liquid Extraction (LLE) Sample Prep Techniques in Bioanalysis and Forensic Toxicology Analyses

Význam tématu

Efektivní extrakce analytů z biologických matric je zásadní pro spolehlivou bioanalýzu a forenzní toxikologii. Volba vhodné techniky (SPE, SLE, LLE) ovlivňuje rychlost, výtěžnost analytů a míru matričních interferencí.

Cíle a přehled studie

Studie porovnává tři přípravné techniky: Oasis PRiME HLB SPE, podporovanou kapalnou extrakci (SLE) a kapalně-kapalinovou extrakci (LLE) v plazmě a moči. Testováno bylo 22 farmaceutik a drog v plazmě a 23 látek zneužívaných v moči. Hodnoceny byly jednoduchost protokolu, výtěžnost a matriční efekty.

Použitá metodika

Pro SPE byla použita tříkroková metoda: vzorek (400 µl plazmy naředěné 1:1 s 4 % H3PO4 nebo hydrolyzované moče) se nabíral přímo na µElution desku Oasis PRiME HLB, následovalo promytí (2×200 µl 5 % MeOH) a eluční krok (2×25 µl ACN:MeOH 90:10). Eluát byl naředěn vodou a aplikován bez odpařování. SLE probíhala na podporované matrici s extrakcí MTBE (2×800 µl), následnou evaporací a rekonstitucí (200 µl 30 % ACN). LLE se prováděla ve zkumavkách s MTBE (1 ml) po 5 min vortexu a centrifugaci, extrakt se odpařil a rekonstituoval obdobně jako u SLE. Urinární vzorky prošly β-glukuronidázovou hydrolýzou.

Hlavní výsledky a diskuse

Oasis PRiME HLB dosáhlo v plazmě průměrné výtěžnosti 98 ± 8 % (všechny analyty 75–110 %) a v moči 86 ± 6,6 %. Matriční efekty byly minimální (průměrné absolutní hodnoty 6 % pro plazmu a 12 % pro moč). SLE vykázala průměrnou výtěžnost v plazmě 89 ± 7 % s nízkou extrakcí kyselých látek, LLE dosáhlo 70 ± 10 %. Úprava pH moči zlepšila extrakci polárních látek u SLE/LLE, avšak zhoršila kyselé metabolity. Pro SLE/LLE jsou nutné dodatečné protokoly pro kompletní panel analytů.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchý a univerzální protokol bez kondicionování a rovnovážení
• Zkrácení přípravy 96 vzorků na 15 minut
• Žádné odpařování a přestřiky – přímá injekce eluátu
• Vysoké a konzistentní výtěžnosti pro širokou škálu látek
• Minimalizace matričních interferencí

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší adopce univerzálních SPE sorbentů, miniaturizace µElution formátů a automatizace procesů. Trendem je využití zelených rozpouštědel, online integrace přípravy vzorků s LC-MS a aplikace strojového učení pro optimalizaci protokolů.

Závěr

Oasis PRiME HLB prokázalo nejvyšší účinnost, konzistentní výtěžnosti a nejnižší matriční efekty ve srovnání se SLE a LLE. Technologie nabízí zjednodušený postup vhodný pro rutinní bioanalytické a forenzní laboratorní aplikace.

Použitá instrumentace

• Waters Oasis PRiME HLB µElution plate
• Waters ACQUITY UPLC I-Class System
• Waters ACQUITY UPLC CORTECS C18 Column (2.1×100 mm, 1.6 µm)
• Waters Xevo TQ-S mass spectrometer
• 1 mL 96-well collection plates a cap mats

Reference

• Hennion M.-C.: Solid-phase extraction: method development, sorbents, and coupling with liquid chromatography. J. Chromatogr. A 856 (1999) 3–54.
• Augusto F., Hantao L. W., Mogollón N. G. S., Braga S. C. G. N.: New materials and trends in sorbents for solid-phase extraction. TrAC Trends Anal. Chem. 43 (2013) 14–23.
• Danaceau J. P., Chambers E. E., Fountain K. J.: A simplified, mixed-mode sample preparation strategy for urinary forensic toxicology screening by UPLC-MS/MS. Application note 720005290EN, Waters Corporation (2017).
• Zhang X., Iraneta P. C., Chambers E. E., Fountain K. J.: Advantages of Ostro pass-through sample preparation versus solid supported liquid extraction (SSLE). Application note 720005199EN, Waters Corporation (2017).