Forensic Toxicology Data-Independent Analysis Screening Using Xevo MRT Mass Spectrometer Routine Parts-per-Billion (ppb) Mass Accuracy

Význam tématu

Laboratorní screening složitých biologických matic na stopy toxikantů a léčiv vyžaduje vysoce selektivní, citlivé a rychlé metody. Forenzní toxikologie čelí tlaku na dosažení přesných výsledků s minimálními falešně pozitivními identifikacemi a zároveň udržet náklady a dobu analýzy na nízké úrovni. Aplikace datově nezávislé akvizice (DIA) s vysokou přesností měrné hmotnosti na úrovni ppb představuje významný krok ke zvýšení spolehlivosti a efektivity forenzních vyšetření.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje schopnost workflow MSE na Xevo MRT Mass Spectrometeru dosáhnout rutinní přesnosti měrné hmotnosti na úrovni jednotek ppb. Hlavní cíle byly:

• Ověřit selektivitu a citlivost při screeningové analýze anonymizovaných močových vzorků.
• Quantifikovat dosaženou přesnost měrné hmotnosti předkurzorových a fragmentních iontů.
• Porovnat rychlost a spolehlivost identifikace s tradičními metodami.

Použitá instrumentace

Workflow vychází z kombinace kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie:

• Kapalinová chromatografie: Waters ACQUITY UPLC I-Class FTN PLUS se 15minutovou gradientní elucí.
• Hmotnostní spektrometrie: Xevo MRT MS v režimu MSE (DIA) s pozitivní ESI ionizací.
• Software: waters_connect pro zpracování dat včetně knihovny přes 2000 látek a metabolitů s referenčními retenčními časy a přesnými hmotnostmi.

Metodika

Vzorky:

• Komplexní standardní směs (25 ng/ml v 5 mM amonném formiátu pH 3) pro ověření systémové opakovatelnosti.
• Deset anonymizovaných močí naředěných 1:10 v mobilní fázi A.

Akvizice dat v režimu MSE poskytla souběžný záznam prekurzorových a fragmentních spekter bez předchozí selekce iontů, následné zpracování umožnilo cílenou extrakci signálů.

Hlavní výsledky a diskuze

Preciznost měrné hmotnosti:

• Prekurzorové ionty (m/z 122–478): RMS chyba 571 ppb, 94 % detekcí v rámci 1 ppm.
• Fragmentní ionty (m/z 80–268): 96 % detekcí v rámci 1 ppm při toleranci ≤ 0,2 mDa.

Selektivita a prevence falešných pozitiv:

• Příklad anabasinu a nikotinu ukázal, že zpřesnění fragmentní tolerance na ≤ 0,2 mDa odstranilo falešnou detekci anabasinu a správně identifikovalo nikotin se všemi očekávanými fragmenty.

Provozní efektivita:

• Metoda umožňuje rutinní práci méně zkušených analytiků díky jednoznačné identifikaci založené na přísných tolerancích.
• Interní náklady na jedno potvrzovací stanovení se odhadují na přibližně £100, externí analýza prodlužuje dobu zprávy až na 6 týdnů a zvyšuje náklady.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace ppb přesnosti měrné hmotnosti přináší:

• Vyšší důvěru v identifikaci stopových látek v biologických vzorcích.
• Snížení počtu vzorků vyžadujících dodatečné potvrzovací testy.
• Rychlejší datový průchod a nižší náklady na analýzu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se může zaměřit na:

• Automatizaci zatěžovacích postupů a integrovanou správu dat pro vysokoprůchodové laboratoře.
• Rozšíření knihoven pro nové drogy a metabolity.
• Využití strojového učení pro predikci retence a fragmentace v post-acquisition processingu.

Závěr

Workflow založený na datově nezávislé akvizici MSE a rutinní ppb přesnosti měrné hmotnosti na Xevo MRT MS výrazně zlepšuje selektivitu a spolehlivost forenzního screeningového vyšetření. Implementace přísných tolerancí pro prekurzorové i fragmentní ionty minimalizuje falešné pozitivní nálezy, snižuje náklady a zkracuje dobu analýzy.

Reference

1. N. S. Mistry, L. J. Calton, J. Cooper. The Utility of MSE for Toxicology Screening with waters_connect and the Xevo G3 QTof Mass Spectrometer. Waters Application Note, 720008045, Sept 2023
2. N. S. Mistry, L. J. Calton, J. Cooper. The Ultimate Forensic Toxicology Screening Companion—Xevo G3 QTof. Waters Application Note, 720008033, Sept 2023