Practical Considerations Using Quantisal® Oral Fluid Collection Devices and SPE Method Development by Polymeric Mixed-Mode Cation Exchange

Význam tématu

Orální tekutina se stává preferovanou matricí pro screening a kvantifikaci omamných látek díky snadnému odběru, obtížné adulteraci a možnosti průběžného monitoringu.
Současné sběrné soupravy jako Quantisal® obsahují pufry se solí a esterifikačním činidlem (surfactanty), které komplikují přípravu vzorku pro LC-MS/MS.

Cíle a přehled studie

Cílem bílé knihy je vyhodnotit vliv pufru Quantisal® na recoverii a matrix efekty u 85 běžných drog zneužívaných látek (DOA) při SPE polymerní smíšenou kationtovou výměnou.
Studie porovnává tři matrice: vodu jako surrogate, syntetickou orální tekutinu (UTAK®) a reálné vzorky odebrané za pomoci Quantisal®.
Pro SPE bylo testováno 13 variant organických wash kroků (0–100 % MeOH, MeCN, IPA, acetonu, THF, DMF, DMSO, MTBE) a výsledky byly hodnoceny pomocí recoverie, matrix efektů a post-column infusion (PCI).

Použitá metodika a instrumentace

Metodika SPE:

• Kartridže EVOLUTE EXPRESS CX 60 mg/3 mL: kondice (1 mL MeOH), ekvilibrace (1 mL 4 % HCOOH), naložení (0,5–1 mL vzorku + pufr + 4 % HCOOH), wash #1 (2 mL 4 % HCOOH), wash #2 (2 mL 50 % MeOH/MeCN/IPA/Aceton), sušení, eluce (2 mL DCM/MeOH/NH4OH 78:20:2).
• Rekonstrukce v 100 µL 10 % MeOH v 0,1 % HCOOH s přídavkem ethylenglykolu pro lipofilní analyty.

Chromatografie a MS/MS:

• HPLC Agilent 1260 Infinity, kolona Restek Raptor Biphenyl 50 × 3,0 mm, 2,7 µm, gradient 10–90 % MeOH (0,1 % HCOOH), průtok 0,5 mL/min, 40 °C.
• Detektor Sciex 4000QTRAP ESI+/- s režimem sMRM, Pole curtain 30 V, ionSpray +1,5 kV, teplota 600 °C.
• Post-column infusion: Harvard Apparatus pumpa 20 µL/min, 20 ng/mL analyty.

Hlavní výsledky a diskuse

1) Frekvenční analýza recoverie: 44 % analyzovaných DOA projevilo významnou citlivost na typ wash solentu (> 20 % rozdíl), 56 % bylo vůči solventům odolných.
2) Optimální wash kroky: 50 % vodné roztoky MeOH, MeCN, IPA a acetonu efektivně odstraňují surfaktanty z pufru Quantisal® a poskytují stabilní recoverii a minimální matrix efekty.
3) PCI ukázalo, že detergenty elují při vyšších % organiky (> 50 % MPB), nikoli během wash kroků; čistý ESI spektrum bez polyglykolů bylo dosaženo pouze u 50 % vodných wash systémů a u 100 % MeOH.
4) Srovnání syntetické a pacientské orální tekutiny potvrdilo konzistentní recoverie (v průměru 90–115 %) s variabilními matrix efekty (–40 % až +40 %), přičemž 50 % MeOH obecně vykázal nejlepší kompromis.
5) Lipofilní analyty jako Δ9-THC vyžadují přídavek ethylenglykolu při rekonstrukci pro dosažení dostatečného signálu a optimalizaci % MeOH v rekonstrukčním roztoku.

Přínosy a praktické využití metody

• Poskytnutí konkrétních doporučení pro volbu wash solventů podle chemické třídy analyzátů.
• Minimalizace interferencí z pufru sběrné soupravy a zvýšení reprodukovatelnosti výsledků LC-MS/MS.
• Využití 50 % vodných roztoků MeOH, MeCN, IPA a acetonu jako standardu pro rutinní analýzu orální tekutiny.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj nových sorbentů s nižší afinitou k detergentům.
• Automatizovaná SPE řešení a mikroextrakční techniky.
• Integrace stabilních izotopových interních standart pro eliminaci matrix efektů.
• Rozšíření na multiplexní biomarkerové testy v orální tekutině.

Závěr

Studie demonstrovala, že důsledný výběr wash solventu výrazně ovlivňuje recoverii i matrix efekty při analýze orálních tekutin odebraných zařízeními Quantisal®. 50 % vodné MeOH a IPA obnovují vysokou recoverii a současně odstraňují detergenty. Pro lipofilní analyty je nezbytný přídavek ethylenglykolu. Doporučený protokol poskytuje robustní základ pro rutinní DOA screening metodiky LC-MS/MS.

Použitá instrumentace

• EVOLUTE EXPRESS CX 60 mg/3 mL sorbenty (Biotage®)
• Biotage PRESSURE+ 48 Positive Pressure Manifold
• Biotage TurboVap LV (P/N 415000)
• Agilent 1260 Infinity HPLC s kol Restek Raptor Biphenyl
• Sciex 4000QTRAP Triple Quad s Turbo Ionspray
• Harvard Apparatus pumpa pro post-column infusion

Reference

1. Aps J.K., Martens L.C. The physiology of saliva and transfer of drugs into saliva. Forensic Sci Int. 2005;150(2-3):119–131.
2. Kaufman E., Lamster I.B. The diagnostic applications of saliva – a review. Crit Rev Oral Biol Med. 2002;13(2):197–212.
3. Nauntofte B. Regulation of electrolyte and fluid secretion in salivary acinar cells. Am J Physiol. 1992;263:G823–G837.
4. Zhang L. et al. Salivary transcriptomic biomarkers for non-invasive detection of breast cancer. PLoS One. 2010;5:e15573.
5. Lee Y.H. et al. Salivary transcriptomic biomarkers for detection of ovarian cancer. J Mol Med. 2012;90(4):427–434.
6. Ballehaninna U.K., Chamberlain R.S. Biomarkers for pancreatic cancer. Tumour Biol. 2013;34(6):3279–3292.
7. Bosker W.M., Huestis M.A. Oral fluid testing for drugs of abuse. Clin Chem. 2009;55(11):1910–1931.
8. Coulter C. et al. Antidepressant drugs in oral fluid using LC-MS/MS. J Anal Toxicol. 2010;34(2):64–72.
9. Desrosiers N.A., Scheidweiler K.B., Huestis M.A. Quantification of six cannabinoids in oral fluid by LC-MS/MS. Drug Test Anal. 2015;7(8):684–694.
10. Patteet L. et al. Determination of common antipsychotics in Quantisal-collected oral fluid by UHPLC-MS/MS. Ther Drug Monit. 2016;38(1):87–97.
11. Dams R. et al. Matrix effect in LC-MS/MS bioanalysis of illicit drugs. J Am Soc Mass Spectrom. 2003;14(11):1290–1294.
12. Gosetti F. et al. Signal suppression/enhancement in HPLC-MS/MS. J Chromatogr A. 2010;1217(25):3929–3937.
13. King R. et al. Mechanistic investigation of ionization suppression in ESI. J Am Soc Mass Spectrom. 2000;11(11):942–950.
14. De Nicolo A. et al. Matrix effect management in LC-MS: the internal standard normalized matrix effect. Bioanalysis. 2017;9(14):1093–1105.