Optimization and Quantification of Antibiotics in Dried Plasma Spots Utilizing Paper Spray Mass Spectrometry

Význam tématu

Poddávkování nebo předávkování antibiotiky může vést k terapeutickému selhání, rozvoji rezistence a nežádoucím účinkům.
Rychlé a spolehlivé stanovení hladin v krvi je klíčem k individualizované terapii beta-laktamových antibiotik.
Metoda paper spray mass spectrometry nabízí přímou analýzu surových biofluidních vzorků bez složité přípravy.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a optimalizovat rychlý, uživatelsky přívětivý PS-MS protokol pro kvantifikaci linezolidu, meropenemu, ampicillinu a piperacillinu v plasmatické matrici.
Studie zahrnovala hodnocení různých papírových nosičů, způsobů řezání papíru, složení rozpouštědel a podmínek oplachu s cílem minimalizovat blank signál a maximalizovat citlivost.

Použitá metodika a instrumentace

• Aplikace vzorku: Kapky plasmy potažené stabilně značenými izotopovými standardy nanesené na chromatografický papír.
• Suchý bod biofluidu detekován přímým paper spray ionizátorem.
• Rozpouštědlo: Organicko-vodní směs (60:30:10 acetonitril:THF:voda s 0,1 % kyselinou mravenčí) pro stabilní generování paprsku iontů.
• Instrumentace: Thermo TSQ Altis tandemový hmotnostní spektrometr spojený s Verispray autosamplerem.

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace nosiče: Řezání břitvou vedlo k nižšímu blank signálu než laserové řezání, které generovalo pyrolyzační produkty s potlačením signálu.
• Vlivy parametrů: Významně ovlivnily výslednou citlivost pórovitost papíru, objem vzorku, objem rozpouštědla a způsob uchycení papíru.
• Blank signál: Úspěšné snížení díky kyselinovému a protickému oplachu papíru u laserově řezaných vzorků.
• Analytické parametry: LODs 0,01–0,09 µg/mL a LOQs 0,03–0,28 µg/mL pro sledovaná antibiotika s relativní chybou menší než 7 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimalizace přípravných kroků díky přímé analýze suchého biofluidu.
• Rychlý čas analýzy vhodný pro terapeutický monitoring v klinickém prostředí.
• Vysoká citlivost a reproducibilita umožňují stanovit bezpečnostní a účinné koncentrace v reálném čase.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na širší spektrum farmak a biomarkerů s využitím modifikovaných papírových povrchů (silanylace).
• Integrace s přenosnými MS zařízeními pro point-of-care diagnostiku.
• Automatizace přípravy papírových nosičů a optimalizace oplachu pro komplexní biofluidy.

Závěr

Studie prokázala, že optimalizovaný PS-MS protokol umožňuje kvantifikovat klíčová antibiotika v plasmatické matrici s dostatečnou citlivostí a nízkým blank pozadím.
Metoda nabízí rychlý, jednoduchý a klinicky aplikovatelný přístup pro terapeutický monitoring a personalizovanou léčbu.

Reference

• Espy R.D., Manicke N.E., Ouyang Z., Cooks R.G. Rapid analysis of whole blood by paper spray mass spectrometry for point-of-care therapeutic drug monitoring. Analyst. 2012;137:2344-2349.
• Manicke N.E. et al. Quantitative Analysis of Therapeutic Drugs in Dried Blood Spot Samples by Paper Spray Mass Spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2011;22:1501-1507.
• Manicke N.E. et al. Assessment of paper spray ionization for quantitation of pharmaceuticals in blood spots. Int. J. Mass Spectrom. 2011;300:123-129.
• Wang H., Liu J., Cooks R., Ouyang Z. Paper Spray for Direct Analysis of Complex Mixtures Using Mass Spectrometry. Angew. Chem. 2010;122(5):889-892.
• Wang H. et al. Direct Quantitative Analysis of Nicotine Alkaloids from Biofluid Samples using Paper Spray Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2013;85:11540-11544.