High spatial-resolution MS imaging of longitudinal- and transverse- cross sections of drug-incorporated ha

Význam tématu

Vlasové spektrální zobrazování pomocí hmotnostní spektrometrie (MS imaging) poskytuje cenné prostorové informace o distribuci látek v jednotlivých vrstvách vlasu. Vzhledem k tomu, že vlasy akumulují drogy po dobu měsíců a více, tato metoda otevírá nové možnosti ve forenzní toxikologii a uplatnění v QA/QC či průmyslové analytice.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat možnost vysokorozlišovacího MS zobrazování (až ~5 μm) pro vizualizaci distribuce modelové látky methoxyfenaminu (MOP) ve dvou typech vzorků: ve vlasech po perorálním podání u dobrovolníků („user’s hair“) a ve vlasech vložených do roztoku MOP („soaked hair“). Studie zahrnovala analýzu podélných i příčných řezů vlasů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly připraveny:

• Podélné řezy: krájené mikrořezákem a upevněné na ITO sklíčko vodivou lepící páskou
• Příčné řezy: embedované v karboxymethylcelulóze a krájené kryostatem

Pro matriční nanášení byl použit matrix CHCA nanesený vrstvou 0,7 μm přístrojem iMLayer. MS zobrazování probíhalo na hmotnostním mikroskopu iMScope TRIO (Q-TOF) s pozitivní ionizací, m/z rozsahem 100–185, s prostorovým rozlišením 5, 10 a 50 μm, včetně MS/MS pro prekurzorový ion m/z 180,1 a nastavením laseru odpovídajícím průměru ~5 až 50 μm.

Hlavní výsledky a diskuse

MS zobrazování podélných řezů při 50 μm odhalilo u user’s hair segmentaci odpovídající dávkovacím (5 dnů) a suspendovaným obdobím (19 dnů, 13 dnů). Ve soaked hair se objevila souvislá distribuce MOP po celé délce. Při 10 μm rozlišení byla u soaked hair zřejmá periferní akumulace, zatímco u user’s hair bylo vnější usazení nepatrné. Příčné řezy při 10 μm potvrdily periferní lokalizaci ve soaked hair, u user’s hair byl signál nízký. Sériové řezy při 5 μm ukázaly zřetelnou a reprodukovatelnou lokalizaci v periferní vrstvě vlasu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Prostorovou mapu distribuce analytu v jednotlivých vrstvách vlasu
• Chronologické sledování expozice látce
• Rozlišení aktivní versus pasivní expozice
• Uplatnění v forenzní toxikologii, dopingových testech a vývoji vlasové kosmetiky

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zvýšení prostorového rozlišení (<5 μm), rozšíření analýzy na více analytů současně, 3D rekonstrukce ze sériových řezů a kvantitativní zobrazování pro přesné stanovení koncentrací. Integrace AI pro automatizované vyhodnocení obrazů může zásadně urychlit a zpřesnit interpretaci výsledků.

Závěr

Vysokorozlišovací MS zobrazování kombinující iMLayer a iMScope prokázalo efektivní vizualizaci distribuce methoxyfenaminu ve vlasech s rozlišením až 5 μm. Metoda přináší nové možnosti pro forenzní analýzu, dopingovou kontrolu i vývoj kosmetických přípravků pro péči o vlasy.

Reference

Anal. Chem. 2020, 92, 8, 5821–5829