A Comprehensive Approach to Targeted and Untargeted Screening Methodology for Emerging Synthetic Fentanyl Analogues

Význam tématu

Rostoucí dostupnost nových syntetických fentanylových analogů zhoršuje opioidní krizi a vyžaduje robustní analytické strategie pro jejich rychlou a spolehlivou detekci v biologických i forenzních vzorcích.

Cíle a přehled studie

Studie popisuje vývoj komplexního workflow pro cílený i necílený screening přibližně 150 nových syntetických fentanylových analogů a prekurzoru 4-ANPP. Hlavním cílem bylo demonstrovat schopnost vysoce výkonné LC/Q-TOF MS platformy udržet krok s neustále se měnící nabídkou vysoce potentních opioidů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro chromatografické rozdělení izobarických sloučenin se využila Agilent 1290 Infinity II (binární pumpy, multisampler, termostat) s kolonnou Poroshell 120 Phenyl Hexyl (2.1×100 mm, 2.7 µm). Jako mobilní fáze sloužila voda s 5 mM amonného formiátu a 0,01 % kyseliny formiové (A) a methanol s 0,01 % kyseliny formiové (B). Gradient byl optimalizován od 30 do 98 % fáze B během 14 minut při průtoku 0,35 mL/min a teplotě kolony 55 °C.

Detekci zajišťoval Agilent 6546 LC/Q-TOF MS s AJS ESI v pozitivním módu. Parametry zdroje: teplota sušení 275 °C, plyn 12 L/min, mlžící tlak 35 psi, tryskové plyn 350 °C/11 L/min, napětí kapiláry 3500 V. Spektrum MS i MS/MS bylo pořízeno se střední izolační šířkou 4 amu, fragmentačním napětím 135 V a rychlostí 6 resp. 3 spekter/s.

Hlavní výsledky a diskuse

Cílená analýza pomocí algoritmu Find by Formula (FBF) a PCDL databáze umožnila spolehlivě identifikovat veškeré analogie na základě přesné hmotnosti, retence a izotopického vzoru. MS/MS spektra při tří úrovních kolizní energie obohatila knihovnu fragmentačních vzorů, což zvýšilo důvěryhodnost potvrzení identity. Necílený screening využil Molecular Feature Extractor (MFE) k extrakci molekulárních rysů, následně doplněný neutrálními ztrátami, reporter ionty a variabilním mass defect filtrem pro odhalení neočekávaných analoga. Kombinace chromatografického rozlišení a vysoké přesnosti TOF detektoru umožnila rozlišit i strukturně podobné izobary.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá detekce stovek analytů v jednom běhu
• Vysoká selektivita díky kombinaci retence, přesné hmotnosti a MS/MS fragmentace
• Možnost retrospektivní analýzy již získaných dat pro nové látky
• Podpora forenzních, klinických i toxikologických laboratoří

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování databází fragmentačních spekter a mechanismů fragmentace
• Automatizované vyhodnocovací algoritmy s umělou inteligencí pro rychlejší interpretaci dat
• Integrace s vysoce výkonnými kapalinovými chromatografiemi a dalšími ionizačními módy
• Implementace real-time monitoringu a miniaturizace přístrojů pro on-site screening

Závěr

Popsaný analytický postup spojující cílený i necílený screening na platformě Agilent 6546 LC/Q-TOF MS s kolonnou Poroshell 120 Phenyl Hexyl nabízí robustní a flexibilní řešení pro monitorování syntetických fentanylových analogů. Vysoké rozlišení, přesnost hmotnosti, kvalitní chromatografické rozlišení a bohatá MS/MS knihovna zajišťují spolehlivou identifikaci i v silně proměnlivém prostředí nových opioidů.

Reference

1. Seth P.; et al. Overdose Deaths Involving Opioids, Cocaine, and Psychostimulants – United States, 2015–2016. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 2018;67(12):349–358.
2. Krajewski L. C.; et al. Application of the Fentanyl Analog Screening Kit Toward the Identification of Emerging Synthetic Opioids in Human Plasma and Urine by LC-QTOF. Toxicol Lett. 2020;320:87–94.