Application of a Slotted Bandpass Ion Guide to Increase Robustness in Tandem Quadrupole LC-MS/MS Bioanalysis

Význam tématu

Moderní kvantitativní bioanalýza pomocí tandemového kvadrupólu LC-MS/MS umožňuje detekci nízkých koncentrací léčiv či jejich metabolitů v biologických tekutinách. Vysoký průtok matice však vede k akumulaci částic v MS1 kvadrupólu a k nabíjení povrchu, což snižuje signál, preciznost a prodlužuje odstávky nutné k čištění. Zavedení cíleného filtračního systému v podobě slotted bandpass ion guide významně zvyšuje dlouhodobou stabilitu a robustnost analýzy.

Cíle a přehled studie

Účelem studie bylo ověřit účinnost nové slotted bandpass ion guide (StepWave) v ACQUITY Premier – Xevo TQ Absolute XR systému pro:

• udržení konzistentního signálu při kontinuálním zpracování až 10 000 injekcí protein sražené plazmy,
• kvantifikaci gefitinibu a jeho metabolitů v séru a moči potkanů,
• minimalizaci nutnosti přerušení vakua pro čištění kvadrupólu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 100 µL potkaní plazmy proteinové srážení s 200 µL ledově chlazeného acetonitrilu (1 h při –20 °C, 14 000 g, 5 min), supernatant 1:1 ředěn vodou.
Chromatografie: ACQUITY Premier UPLC s 2,1 × 50 mm HSS T3 (1,7 µm), 60 °C, gradient 5–95 % B za 1 min při 600 µL/min (A = 0,1 % kys. mravenčí ve vodě, B = 95:5 acetonitril/voda s 0,1 % kys. mravenčí).
Hmotnostní spektrometrie: Xevo TQ Absolute XR s StepWave slotted bandpass ion guide, nastavena na selektivní přenos iontů pro m/z v rozmezí ~300–1250 Da. Měření v MRM režimu s pozitivně/negativně ionizací pro panel látek (nefazodon, dextromethorfan, nifedipin, propafenon, gefitinib, O-desmethyl gefitinibu, ibuprofen a standardy d6-gefitinib, 13C3-ibuprofen).

Hlavní výsledky a diskuse

Stabilita signálu: Při 10 000 po sobě jdoucích injekcích proteinové frakce plazmy bez čištění ion guide či Q1 byly CV hodnoty surových oblastí mezi 13,1 % (nifedipin) a 20,4 % (nefazodon).
Stálost interního standardu: Poměr signálů gefitinibu k d6-gefitinibu a O-desmethyl metabolitu zůstal v průběhu celé série konstantní (≤±15 % relativních odchylek).
Farmakokinetika: Metody byly aplikovány na vzorky potkanů po subkutánní dávce gefitinibu (10 mg/kg), analýza plazmy a moči potvrdila konzistentní kalibrační křivky, nízkou mezipokusovou variabilitu a spolehlivý výpočet PK parametrů.

Přínosy a praktické využití metody

Uváděná konfigurace přináší:

• výrazné snížení frekvence odstávek pro čištění kvadrupólu,
• zachování vysoké přesnosti a reprodukovatelnosti i při rozsáhlých sekvenčních dávkách,
• rychlý návrat k provozu bez nutnosti znovu nabíjet vakuu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje zahrnují rozšíření bandpass filtrů do vyšší hmotnostní oblasti, integraci inteligentních algoritmů pro prediktivní údržbu a adaptivní řízení iontových drah. Potenciál je také v přenosu této technologie do vysoce rozlišených Orbitrap a Q-TOF systémů pro pokročilé metabolomické studie.

Závěr

Implementace slotted bandpass ion guide výrazně zlepšuje robustnost high-throughput LC-MS/MS bioanalýzy. Studie prokázala dlouhodobou stabilitu signálu a vysokou reprodukovatelnost bez opakovaného přerušení vakua, což urychluje provozní workflow a snižuje náklady na údržbu.

Reference

1. Ackermann BL, Berna MJ, Murphy AT. Recent advances in use of LC/MS/MS for quantitative high-throughput bioanalytical support of drug discovery. Curr Top Med Chem. 2002;2(1):53-66. doi:10.2174/1568026023394605.
2. Lappin G, Wagner CC, Langer O, van de Merbel N. New ultrasensitive detection technologies and techniques for use in microdosing studies. Bioanalysis. 2009;1(2):357-366. doi:10.4155/bio.09.40.
3. Thakur A et al. Bioanalytical strategies in drug discovery and development. Drug Metab Rev. 2021;53(3):434-458. doi:10.1080/03602532.2021.1959606.
4. Miller VP. SPE-MS analysis of absorption, distribution, metabolism and excretion assays: a tool to increase throughput and streamline workflow. Bioanalysis. 2012;4(9):1111-1121. doi:10.4155/bio.12.86.