Intelligently Designed SWATH® Acquisition for Novel Psychoactive Substances (NPS) Detection in Whole Blood

Význam tématu

Detekce a kvantifikace nových psychoaktivních látek (NPS) v biologických matricích představuje zásadní výzvu v oblasti forenzní a klinické toxikologie. Rychle se měnící chemický profil těchto syntetických sloučenin vyžaduje flexibilní analytické postupy, které umožní monitorovat známé i dosud neidentifikované látky. Použití vysokorozlišující hmotnostní spektrometrie se SWATH akvizicí poskytuje neomezený digitální záznam vzorku, což usnadňuje retrospektivní vyšetřování nových anabolík a zajišťuje spolehlivou detekci ve složitých matrikách, jako je krev.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit rychlou metodu pro současné screeningové a kvantitativní stanovení 54 NPS (syntetické kanabinoidy, katinony, benzodiazepiny a fentanylové deriváty) v lidské krvi. Metoda se opírá o variabilně okenní SWATH akvizici na systému SCIEX X500R QTOF. Součástí hodnocení byla také srovnávací studie dvou jednoduchých přípravných postupů: proteinovou precipitací (PP) a salting-out LLE (SALLE).

Použitá metodika a instrumentace

Vstupní materiál tvořila krev se stabilizátorem EDTA. Přípravné postupy:

• Proteinová precipitace: extrakce acetonitrilem, odpaření a reinkorporace do 80:20 voda:metanol.
• SALLE: sytý roztok chloridu draselného, extrakce acetonitrilem, odpaření a reinkorporace.

Chromatografie:

• Obecná LC metoda 9,5 min s Phenyl-Hexyl kolonkou pro rychlý screening a kvantifikaci.
• Prodlužovaný gradient 17 min na Polar C18 kolonce pro úplné rozlišení isobarických fentanylových analogů.

Hmotnostní spektrometrie:

• SCIEX X500R QTOF se SWATH akvizicí (TOF-MS a následně 12 variabilních oken 100–500 m/z, cyklus ~0,6 s).
• Software SCIEX OS 1.5 pro extrakci vysoce přesných iontových profilů, porovnání izotopového vzorce a MS/MS databázové shody.

Hlavní výsledky a diskuse

Limit detekce pro většinu analytů dosáhl 0,1–1 ng/ml, kalibrační křivky vykazovaly lineární dynamický rozsah s R2 >0,995. Oba přípravné postupy (PP i SALLE) prokázaly srovnatelnou výtěžnost, nízké matriční efekty s potlačením/enhancí signálu většinou v rozsahu 80–120 %. Prodloužená chromatografie umožnila úplné rozlišení skupin fentanylových isobarů. Využití fragmentových iontů ke kvantifikaci zlepšilo citlivost u některých látek až 10×. Srovnání SWATH akvizice s jedním oknem a variabilními okny prokázalo významné zvýšení specificity a úspěšnosti MS/MS shody (např. carfentanil: 14,7→98,6 %).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Možnost přidávat nové analýty do panelu bez úprav akvizičního protokolu.
• Rychlý 9,5minutový screening s možností rozšířené 17min úpravy pro náročné isomery.
• Komplexní digitální archív dat pro retrospektivní analýzu.
• Vysokou citlivost a přesnost vhodnou pro forenzní a klinické laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k integraci s umělou inteligencí pro automatizované vyhodnocování, rozšíření panelu o další nové sloučeniny a adaptaci metodiky na jiné biologické matrice (moč, vlasy). Využití variabilně okenní SWATH akvizice se očekává v environmentálním monitoringu, kontrolách potravin a farmaceutické aplikaci pro screening neznámých či nelegálních příměsí.

Závěr

Popsaná procedura na platformě SCIEX X500R QTOF se SWATH akvizicí poskytuje robustní, citlivý a univerzální nástroj pro screening i kvantifikaci NPS v krevních vzorcích. Díky možnosti retrospektivního vyšetření archivovaných dat umožňuje dlouhodobé sledování a rychlou detekci nově se objevujících psychoaktivních sloučenin.

Reference

1. vMethod™ Application - Single-Injection Screening of 664 Forensic Toxicology Compounds on a SCIEX X500R QTOF System.
2. Quantitative Analysis of Fentanyl and Analogues in Human Whole Blood. SCIEX Technical Note RUO-MKT-02-8322-A.