Automated Fast Screening Workflow for Novel Psychoactive Substances by High Resolution Mass Spectrometry

Automatizovaný rychlý screening novelních psychoaktivních látek (NPS) pomocí vysokorozlišení LC/Q-TOF — shrnutí posteru ASMS 2026

Význam tématu

• Nově se objevující psychoaktivní látky (NPS) představují pro forenzní a klinickou analýzu značnou výzvu: vysoká chemická rozmanitost, nízká prevalence v populaci a potřeba rychlého výsledku vyžadují citlivé a spolehlivé širokospektré screeningové postupy.
• Automatizace rozhodovacích kroků (reflexní/intelektní reinjekce) a kombinace krátkého rychlého screeningu s následnou cílenou analýzou s fragmentací snižuje zátěž analytika, zkracuje dobu obratu a optimalizuje využití kapacity LC-MS instrumentace.

Cíle a přehled studie

• Cílem bylo vyvinout a ověřit dvoufázový automatizovaný workflow pro screening 23 referenčních NPS v krevním vzorku: první rychlý průchod (MSOnly, krátká chromatografie) pro vyhledání „hitů“ a druhý průchod (All Ions, delší chromatografie) s fragmentačními daty pro potvrzení a zvýšení jistoty identifikace.
• Hlavní požadavky: vysoká hmotnostní přesnost, dobrá izotopová shoda, rozšířený dynamický rozsah a minimální manuální posudek u negativních vzorků.

Použitá metodika

• Vzorkování a příprava: do celkové krve bylo přidáno 23 cílových NPS. Extrakce proběhla metodou proteinové precipitace ledovým ACN:MeOH, následované filtrace a použitím Agilent Captiva EMR–Lipid kazet pro odstranění lipidů. Koncentrát byl vysušen dusíkem (45 °C) a rekonstituován v 50:50 MeOH:H2O.
• Chromatografie: dva separační postupy na Agilent 1290 Infinity II LC — krátká Phenyl‑Hexyl metoda (MSOnly) pro rychlý screening a delší C18 metoda (All Ions) pro lepší separaci a fragmentační analýzu. Parametry (teplota kolony 55 °C, objem injekce 2 µL) byly optimalizovány pro rychlost i citlivost.
• Akvizice dat: Revident LC/Q‑TOF (Agilent) používaný v režimu All Ions pro získání fragmentačních iontů bez selektivního zájmu o předvolené prekurzory; u rychlého screeningu byl použit MSOnly režim pro urychlené zpracování.
• Softwarové zpracování: MassHunter Quantitative Analysis 12.1 s modulem LC Screener Tool pro outlier-based screening (hodnocení přítomnosti, pochybné přítomnosti nebo absence). Spektrální knihovna a retentní časy byly spravovány pomocí ChemVista.
• Automatická reflexe: po prvním průchodu systém vyhodnotí výsledky podle předdefinovaných limitů (retence, S/N, koeluce fragmentů, mass accuracy, masa match score a počet ověřených iontů). Při „zeleném“ nebo „oranžovém“ signálu se vzorek automaticky připojí na seznam reinjekcí s delší metodou; před reinjekcí je vložen blank a periodicky QCs.

Použitá instrumentace

• Hmotnostní spektrometr: Agilent Revident LC/Q‑TOF (nový detektor, teplotně řízená dráha iontů pro lepší stabilitu hmotnosti a rozšířený dynamický rozsah).
• Kapalinová chromatografie: Agilent 1290 Infinity II LC s kolonkami Agilent Poroshell 120 Phenyl‑Hexyl (2.1 × 50 mm, 1.9 µm) a Agilent Poroshell 120 EC‑C18 (2.1 × 100 mm, 1.9 µm).
• Klíčové iontové/zdrojové parametry (shrnutí): AJS pozitivní ionizace, teplota plynu ~250 °C, sheath gas ~350 °C, drying gas ~11 L/min, capillary ~2500 V. Režimy akvizice zahrnují MSOnly a All Ions fragmentaci.
• Softwarové nástroje: MassHunter Quantitative Analysis 12.1 a LC Screener Tool; knihovna a správa RT: ChemVista.

Hlavní výsledky a diskuse

• Sensitivita: většina cílových látek byla detekovatelná na úrovni reportovatelné hodnoty ~1 ppb; v ukázkách byly prezentovány extrakty při 10 ppb pro srovnání EIC mezi oběma metodami.
• Preciznost a linearita: retence byla vysoce stabilní (RT RSD <1 % pro všechna měření); více než 90 % sledovaných analytů mělo RSD plochy <10 %. Lineární odezva byla velmi dobrá (R2 >0.99) napříč testovanými koncentracemi.
• Specifičnost a jistota ID: průměrná hmotnostní přesnost byla v rámci ±1 ppm a hodnoty mass match score (kombinovaná metrika zahrnující přesnost hmotnosti, izotopické rozložení a intenzity) přesahovaly 90/100 pro většinu sloučenin. All Ions fragmenty významně zvýšily jistotu identifikace u reinjekcí.
• Automatizovaný workflow: nasazení LC Screener logiky umožnilo redukovat počet zdlouhavých delších běhů pouze na vzorky s nálezem nebo pochybným výsledkem, tím se šetří analytický čas i kapacita přístroje a snižuje manuální kontrola negativních vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda umožňuje vysoce citlivý a rychlý primární screening NPS v komplexních matricích (krev) s následnou automatickou reflexní reinjekcí pro potvrzení, což je vhodné pro forenzní laboratoře, toxikologii a urgentní klinické aplikace.
• Kombinace MSOnly pro throughput a All Ions pro identitu poskytuje kompromis mezi rychlostí a analytickou jistotou bez nutnosti separátního cíleného SRM/PRM potvrzení ve všech případech.
• Workflow lze adaptovat: rozšíření knihoven, úprava outlier kritérií nebo přenos na jiné matice s odpovídající přípravou vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření spektrálních a retenčních knihoven o nové NPS bude klíčové pro udržení relevance workflow při rychlém vývoji trhu s designer drogami.
• Další automatizace rozhodovacích kritérií a strojové učení pro prioritizaci reinjekcí a interpretaci All Ions fragmentace může dále snížit čas potřebný k validaci nálezů.
• Možnosti kvantitativního rozšíření workflow (plná kvantifikace s interními standardy) a jeho aplikace do dalších matic (moč, tkáně, potraviny) pro širší forenzní a regulační použití.
• Integrace s laboratorními LIMS pro automatizované hlášení a sledování kvality v reálném čase.

Závěr

• Představený automatizovaný dvoufázový workflow (rychlý MSOnly screening + reflexní All Ions reinjekce) prokázal vysokou citlivost, reprodukovatelnost a spolehlivost při detekci 23 NPS v krevních vzorcích. Workflow snižuje nutnost manuální kontroly negativních výsledků a poskytuje účinnou strategii pro rutinní vyhledávání a potvrzování NPS v laboratorním provozu.

Reference

• Simmermaker C., Cottine Hitchcock J., Chevallier O. Automated Fast Screening Workflow for Novel Psychoactive Substances by High Resolution Mass Spectrometry. Poster ASMS 2026, MP 682, Agilent Technologies, 2026.
• Simmermaker C., et al. Intelligent Reflex Targeted Reinjection Workflow for Pesticide Screening in Food Matrices. Agilent Application Note 5994-7312EN, 2024.