Application of a novel screening workflow for the detection of illicit and medicinal drugs in human hair

Význam tématu

Analýza vlasů je klíčová v forenzní a klinické toxikologii, protože poskytuje dlouhodobou informaci o expozici drogám a léčivům. Umožňuje detekovat látky až měsíce po jejich konzumaci, což je významná výhoda oproti krevním či močovým testům.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit výkonnost nové screeningové metodiky založené na softwaru Insight Discovery ve spojení s vysoce výkonnou QTOF LC-DIA-MS/MS instrumentací pro neřízené (untargeted) i řízené (targeted) sledování nelegálních a léčivých látek ve vzorcích lidských vlasů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vlasů byly extrahovány a analyzovány pomocí reverzní fázové chromatografie a vysokorozlišovacího QTOF LC-MS/MS s datově nezávislou akvizicí (DIA). Klíčové parametry:

• Chromatografie: Shim-pack Velox Biphenyl (2.1×100 mm, 2.7 µm), teplota 40 °C, tok 0,3 mL/min, gradient voda/methanol s 2 mM ammonium formiátu a 0,002 % kyseliny formiové.
• MS detekce: LCMS-9030, TOF MS sken m/z 100–1000, 17× DIA MS/MS pro m/z<500 (šířka 25 Da, CE 5–55 V), 12× DIA MS/MS pro m/z>500 (šířka 35 Da).
• Data processing: Insight Discovery (LabSolutions Insight) s automatizovanou neřízenou detekcí komponent, predikcí sumárních vzorců, knihovním vyhledáváním a screeningem.

Hlavní výsledky a diskuse

V pilotní analýze 24 vlasových vzorků Insight Discovery detekoval celkem 3384 komponent. Čtyři vzorky byly pozitivní na kokain a jeho hlavní metabolit benzoylecgonin, v dalších se našly běžné látky jako kofein, nikotin a DEET. Nízké hladiny kodeinu byly potvrzeny ve dvou případech. Pomocí MS/MS knihoven (Shimadzu Forensic Toxicology, HighResNPS, Wiley Registry, Maurer/Meyer/Helfer/Weber) bylo prokázáno 11 cílových látek s vysokou hodnotou dot-product skóre.

Přínosy a praktické využití metody

Nová workflow umožňuje rychlou, vysoce citlivou a škálovatelnou batch analýzu vlasových vzorků pro forenzní screening i klinické studie. Metoda podporuje detekci stopových koncentrací a identifikaci poly-drogového užití s vysokou jistotou díky neřízené detekci a rozsáhlým MS/MS knihovnám.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření spektrálních databází a integrace nových psychoaktivních látek.
• Využití umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci MS/MS dat.
• Aplikace metody na další matrice (vlna zvířat, nehty, sliny).
• Implementace do rutinních forenzních a klinických laboratoří.

Závěr

Workflow Insight Discovery na platformě QTOF LC-DIA-MS/MS prokazuje vysokou výkonnost a spolehlivost při detekci nelegálních a léčivých látek ve vlasech. Metoda umožňuje jak neřízené hledání neznámých komponent, tak cílené ověření na základě rozsáhlých knihoven a autentických referencí.

Reference

• Armitage E.G., Brema T., Bowen C.A., Barnes N.J., Steel R., Loftus R. Application of a novel screening workflow for the detection of illicit and medicinal drugs in human hair. Shimadzu Corporation, 2023.