Retention Time, Product Ion, and CCS Characterization of the Constituents of a FDA-Approved Small Molecule Pharmaceuticals Library

Význam tématu

Aplikace složených knihoven založených na UPLC-IM-MS nabízí vysokou selektivitu při identifikaci malých molekul v komplexních vzorcích. Zařazení iontověmobilitní separace (IMS) a kolizních průřezů (CCS) zvyšuje specifitu, což je klíčové pro klinické, toxikologické a environmentální analýzy, kde je třeba spolehlivě detekovat léčiva, jejich metabolity a další xenobiotika.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vytvořit rozsáhlou UPLC-IM-MS knihovnu FDA schválených malých molekul zahrnující retence, prekurzorové a produktové ionty a CCS hodnoty pro 1343 sloučenin v ES+ a 950 v ES− módu. Knihovna byla ověřena netargetovaným screeningem lidské moči za účelem detekce terapeutických a endogenních látek.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala na ACQUITY UPLC I-Class se kolonou HSS T3 C18 (100×2,1 mm, 1,8 µm) při 40 °C a průtoku 0,5 mL/min. Mobilní fáze byla voda/acetonitril s 0,1 % formic acid. Iontová mobilita a MS byly provedeny na SYNAPT G2-Si v režimu HDMSE (ESI+, m/z 50–1200, 10 spekter/s, kolizní energie 15–25 eV). IMS parametry zahrnovaly TWIM oddělení v plynné buňce He/N2 (~3,2 mBar) s kalibrací CCS standardním kitem. Zpracování dat a výpočet průměrných CCS hodnot zajišťoval software MassLynx a UNIFI.

Hlavní výsledky a diskuse

Knihovna obsahuje 1343 záznamů v ES+ módu (1277 [M+H]+, 958 [M+Na]+) a 950 v ES− (903 [M−H]−, 238 [M−H+HCOO]−). Netargetovaný screening moči odhalil karbamazepin, jeho 10,11-epoxid metabolit, acetaminofen, teofylin a endogenní látky jako DL-karnitin a hydrokortison. Z původních 60 kandidátů bylo po aplikaci tolerance tr ±0,1 min a hmotnostní přesnosti ±5 ppm zúženo na 37 po filtrování dle ΔCCS <2 % a dále na 5 po vyžádání ≥1 produktového iontu, čímž se výrazně snížil počet falešných pozitiv.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená analytická selektivita díky vícerozměrné autentifikaci (retence, m/z, produktové ionty, CCS).
• Snížení falešně pozitivních nálezů v komplexních matricích.
• Široké uplatnění v klinické toxikologii, QA/QC, farmacii a environmentálních analýzách.
• Flexibilita detekce i při odlišných chromatografických podmínkách díky hodnotám CCS.

Budoucí trendy a možnosti využití

Iontová mobilita se stává standardní součástí malomolekulárních analýz ve farmacii, metabolomice a potravinářské chemii. Další rozvoj a sdílení CCS knihoven napříč platformami povede k automatizaci screeningů, retrospektivní analýze dat a rozšíření in silico predikce CCS.

Závěr

Byla vytvořena a ověřena rozsáhlá UPLC-IM-MS knihovna FDA schválených léčiv s hodnotami retence, prekurzorových a produktových iontů a CCS. Netargetovaný screening lidské moči prokázal vysokou selektivitu, nízkou míru falešných pozitiv a flexibilitu metody napříč různými aplikacemi v analytické chemii.

Reference

1. Sundström M, Pelander A, Ojanperä I. Drug Test. Anal. 2015;7:420–427.
2. Mollerup CB et al. Drug Test. Anal. 2016; DOI:10.1002/dta.2120.
3. Dzumana Z et al. Anal. Chim. Acta. 2015;863:29–40.
4. Pérez-Ortega P et al. Talanta. 2016;160:704–712.
5. Pérez-Ortega P et al. Food Anal. Methods. 2017;10:1216–1244.
6. Romero-González R. Anal. Methods. 2015;7:7193–7201.
7. Coscollà C et al. J. Chromatogr. A. 2014;1368:132–142.
8. Sjerps RMA et al. Water Res. 2016;93:254–264.
9. Goshawk J, Barknowitz G, McCullagh M. Application Note 2020.
10. Giles K et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004;18:2401–2414.
11. Pringle SD et al. Int. J. Mass Spectrom. 2007;261:1–12.
12. Goscinny S, McCullagh M. ASMS Proc. 2013.
13. Goscinny S et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2019;33(S2):34–48.
14. McCullagh M et al. Application Note 2020.
15. McCullagh M et al. Application Note 2019.
16. McCullagh M et al. Application Note 2020.
17. McCullagh M et al. Application Note 2020.
18. Giles K et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004;18:2401.
19. Pringle SD et al. Int. J. Mass Spectrom. 2014;26:1–12.