Tomorrow's quantitation

Význam tématu

Quantitativní analýza stopových sloučenin hraje zásadní roli v řadě oblastí analytické chemie – od kontroly bezpečnosti potravin přes monitorování životního prostředí až po klinický výzkum, forenzní toxikologii a objevování léčiv. Přesnost, selektivita a robustnost metod LC-MS/MS přímo ovlivňují kvalitu rozhodnutí v laboratoři i v terénu, a proto je volba vhodné instrumentace a workflow klíčová pro spolehlivé výsledky.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předloženého přehledu je představit moderní přístupy k cílené a necílené kvantifikaci organických analy­tů v různých typech vzorků. Zahrnujeme klíčové oblasti aplikací: testování potravinových contaminantů, sledování kontaminantů ve vodách, klinickou a forenzní toxikologii a farmaceutický objevovací výzkum. Pro každou oblast shrnujeme principy workflow, významné instrumentální konfigurace (QQQ i HRAM Orbitrap), příklady validovaných metod a hlavní výsledky publikovaných studií.

Použitá metodika a instrumentace

• LC-MS/MS v módu selektivního reakčního monitoringu (SRM) na triple kvadrupólech (QQQ) – standard pro cílenou kvantifikaci.
• LC-Orbitrap HRAM (Q Exactive, Q Exactive Focus) – full-scan i PRM/DIA strategie pro současnou kvantifikaci a necílené screening.
• Vzorkovací techniky: QuEChERS, SPE, iontová chromatografie a ultrafast či mikroflow LC.
• Software pro zpracování a reporting: TraceFinder, Chromeleon CDS, Compound Discoverer, ToxID.

Hlavní výsledky a diskuse

• Potravinářská analýza: HRAM Orbitrap umožnil detekci a potvrzení stovek pesticidů, mykotoxinů a veterinárních léků s LOQ v ppb i nižší úrovni a retrospektivní analýzou full-scan dat.
• Životní prostředí: Multi-reziduální metody na QQQ i HRAM LC-MS pro pesticidy, PFAS, perzistentní organické kontaminanty a pesticidní by-produkty s citlivostí pod µg/L.
• Klinický výzkum: Kvantifikace 25-hydroxyvitaminu D, imunosupresiv, steroidů a malých peptidů v plasmě pomocí QQQ Altis i HRAM Orbitrap s LOQ na úrovni ng/mL.
• Forenzní toxikologie: Sledování drog a jejich metabolitů (opiáty, benzodiazepiny, syntetické katinony) v moči s LOQ v pg/mL, rychlé 1–2minutové analýzy, adaptace PaperSpray ionizace.
• Sportovní doping: Detekce stanozolol-glukuronidů, rHuEPO peptidů a α-kobra toxinů v plasmě koní s LOQ v ng/L a pg/mL, vysoká selektivita bez složité derivatizace.
• Discovery-stage ADME/DMPK: Full-scan HRAM screening až 32 kandidátů najednou, Quan/Qual workflow šetřící čas a zkracující vývoj metod.

Přínosy a praktické využití metody

• HRAM Orbitrap poskytuje vysoké rozlišení, přesnost hmoty < 5 ppm, možnost retrospektivy a necíleného screeningu bez nutnosti definice seznamu tranzicí.
• QQQ MS nabízí nejvyšší citlivost pro cílenou SRM analýzu, nízké LOQ a ověřenou robustnost pro rutinní kvantifikaci.
• Progresivní workflow (QuEChERS, iontová chromatografie, PaperSpray, mikroflow LC) zvyšují throughput a minimalizují dobu přípravy vzorků.
• Centralizovaný software (TraceFinder, Chromeleon, Watson LIMS) zajišťuje sledovatelnost dat, automatizaci zpracování a soulady s regulačními požadavky (21 CFR Part 11, GLP/GMP).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro predikci retencí a fragmentací, zrychlenější metodický vývoj.
• Rozvoj dostupných HRAM systémů s vyšším transferem dat a zkrácením cyklů kalibrace.
• Konvergence HRAM full-scan a QQQ SRM do hybridních režimů pro současnou selektivitu a citlivost.
• Vyšší miniaturizace a přenositelnost (paper-spray, ambientní ionizace) pro on-site analýzy.

Závěr

Dnešní analytická chemie vyžaduje optimalizované kombinace triple kvadrupólových a HRAM Orbitrap technologií pro cílenou kvantitaci i necílený screening spojený s retrospektivní analýzou. Volba vhodné instrumentace a workflow závisí na požadavcích na citlivost, selektivitu, rychlost a flexibilitu. Kombinace moderních čistících technik, ultrafast separací a výkonných softwarových nástrojů umožňuje dosahovat spolehlivých výsledků napříč disciplínami – od potravin, přes životní prostředí až po klinickou diagnostiku, forenzní toxikologii a farmaceutický vývoj.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific™ TSQ Quantis™, TSQ Altis™, TSQ Fortis™ triple quadrupole MS
• Thermo Scientific™ Q Exactive™, Q Exactive Focus™ Orbitrap MS
• Thermo Scientific™ UltiMate™ 3000 RSLC / Vanquish™ / Chromeleon™ CDS
• Dionex™ ICS-5000+ Ion Chromatography

Reference

1. Del Mar Gómez-Ramos et al., Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407:6317–6326
2. Wang J. et al., J. Agric. Food Chem. 2012, 60:12088–12104
3. Zomer P. & Mol H.G.J., Food Addit. Contam. 2015
4. Dahmane E. et al., Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406:2627–2640
5. Negreira N. et al., Sci. Total Environ. 2015, 506–507:36–45