Investigation of Solid Phase Microextraction as an Alternative to Dried Blood Spot

Význam tématu

V oblasti bioanalytické chemie je klíčová schopnost rychle a spolehlivě izolovat a stabilně přepravovat malé objemy biologických vzorků. Tradiční metoda sušených krevních skvrn (DBS) přináší výhody z hlediska nákladů, skladování a logistiky, avšak její kvantitativní přesnost výrazně ovlivňuje hladina hematokritu. Alternativou je použití vláknové mikroextrakce s pevnou fází (BioSPME), která umožňuje přímé odběry a koncentraci analytu bez přídavného zpracování.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat výkonnost BioSPME vláken s formátem DBS karet (Whatman FTA DMPK-A a Agilent DMS) při extrakci karbamazepinu z celkové krve s proměnnými hladinami hematokritu (20 %, 45 %, 70 %). Zkoumaly se extrakční účinnosti, limity citlivosti, vliv vazby na krvinky a role viskozity vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

V modelových experimentech byly využity:

• BioSPME vlákna s C18 modifikovanými křemičitými částicemi (45 µm) v biokompatibilním pojivu
• Pro srovnání DBS karty Whatman FTA DMPK-A (celulózová média) a Agilent Bond Elute DMS (skleněné vlákno)
• Extraktace prováděná: 15 min při 500 rpm s přímým ponořením vláken do 300 µL vzorku
• Desorpce vláken: 30 min v 50 µL methanolu se standardem carbamazepin-D10
• Chromatograficko-hmotnostní analýza: Ascentis™ Express C18 (5 cm × 2,1 mm, 2,7 µm), Shimadzu LCMS8030, ESI+ MRM, mobilní fáze 5 mM formiátu amonného (voda : acetonitril 70 : 30), průtok 0,3 mL/min, teplota 35 °C
• IKA MS3 vířič pro homogenizaci při extrakci i desorpci

Hlavní výsledky a diskuse

BioSPME vlákna dosáhla až pětinásobné citlivosti vůči karbamazepinu ve srovnání s DBS kartami při 45% hematokritu. U BioSPME byla prokázána klesající extrakční účinnost s rostoucím hematokritem, avšak po naředění krve (z 45 % na efektivních 25 % HTC) se účinnost vrátila na hodnoty odpovídající nízkému hematokritu. Porovnání extrakcí z celkové krve a destilované plazmy ukázalo minimální vliv vazby analytu na krvinky; hlavní roli sehrává viskozita vzorku. Hemolýza při separaci plazmy rovněž zvyšuje viskozitu a může ovlivnit výsledky.

Přínosy a praktické využití metody

• Integrovaná příprava vzorku, odběr a extrakce v jediném kroku bez centrifugace a manipulace se sub-aliquoty
• Snížení chyb spojených s hematokritovou variabilitou oproti DBS
• Možnost koncentrace nízkoúrovňových analytů přímo z biologických matric
• Uživatelsky přívětivý formát vhodný pro on-site odběry i automatizaci

Budoucí trendy a možnosti využití

BioSPME má potenciál pro aplikace v terénu, bed-side odběrech a vysoko-throughput screening ve farmacii či klinických laboratořích. Další směry zahrnují optimalizaci povrchových chemistrií pro širší spektrum látek, zkrácení doby extrakce, integraci s automatizovanými kapalinovými chromatografy a rozvoj přenosných MS systémů pro bezprostřední analýzu.

Závěr

BioSPME vláknová mikroextrakce prokázala významné výhody oproti sušeným krevním skvrnám z hlediska citlivosti, reproducibility a redukce vlivu hematokritu. Klíčovým parametrem je viskozita vzorku, nikoliv samotná vazba analytu na krvinky. Metoda se jeví jako perspektivní alternativa pro rychlé, spolehlivé a minimálně invazivní odběry a přípravu biologických vzorků.

Reference

• Aurand C., Shirey R. Investigation of Solid Phase Microextraction as an Alternative to Dried Blood Spot. Supelco (Sigma-Aldrich Co.), 2014.