Method Development Considerations for Paper Spray Mass Spectrometry - Direct Ionization Technique for Physiological Fluid Analysis

Význam tématu

Rychlá a jednoduchá analýza biologických vzorků je klíčová v oblasti sportovní medicíny i forenzní toxikologie. Paper‐spray ionizace představuje přímou techniku v MS, která umožňuje detekci malých molekul ve složitých matricích, jako jsou krev nebo moč, bez nutnosti časově náročné předúpravy a chromatografie.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na vývoj a optimalizaci workflow pro detekci stimulantů a amfetaminových látek ve vzorcích koňské moči pomocí paper‐spray MS. Cílem bylo ukázat využitelnost techniky při monitorování dopingových látek v koňských závodech s důrazem na rychlost, jednoduchost a citlivost kvantitativní analýzy.

Použitá metodika

Vzorky koňské moči byly fortifikovány sedmi analyty (amphetamine, methamphetamine, MDMA, MDEA, 6-MAM, benzoylecgonine, clenbuterol) společně s odpovídajícími deuteriovanými interními standardy. Osm mikrolitrů moči se naneslo na papírovou kartu s triangularním tvarem, nechalo se zaschnout, poté automaticky doplnilo rewetting a extrakční rozpouštědlo (90:10 MeOH/H2O s 0,01 % kyseliny octové). Působením napětí 3–5 kV vznikl papír jako zdroj elektrospraye přímo do hmotnostního spektrometru. Kvantifikace probíhala v režimu SRM na triple‐quadruple a HRAM spektrální ověření na Orbitrapu.

Použitá instrumentace

• Prosolia Velox 360 PaperSpray ion source
• Thermo Scientific TSQ Endura triple quadrupole MS
• Thermo Scientific Exactive HF Orbitrap MS
• Whatman ET31 papírové karty
• Thermo Scientific Xcalibur software pro zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky pro většinu analýz dosáhly koeficientu determinace R2 ≥ 0,98 při koncentracích 0,5–1000 ng/mL. Limit detekce (LOD) se pohyboval v rozmezí 0,5–5 ng/mL, limit kvantifikace (LOQ) mezi 10–100 ng/mL. Byly identifikovány matriční interference, zejména u přechodů m/z 150 → 122 u methamfetaminu, které vedly k významnému zkreslení. HRAM MS/MS pomohlo potvrdit správné fragmenty a vybrat nejvhodnější SRM přechody pro minimalizaci šumu z matice.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální objem vzorku (8–12 μL) a malá spotřeba rozpouštědla.
• Žádná složitá předúprava ani chromatografie – úspora času a nákladů.
• Rychlá analýza (10–60 sekund na vzorek) vhodná pro screening i kvantitativní stanovení.
• Vysoká citlivost a selektivita při použití optimalizovaných SRM přechodů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k novým substrátům s lepší retencí analytů a nižším matričním šumem, optimalizaci extrakčních rozpouštědel pro zvýšení účinnosti analýzy a integraci paper‐spray ionizace s přenosnými MS přístroji pro on‐site testování. Rovněž se očekává širší aplikace v klinické diagnostice, environmentální analýze a potravinářské kvalitě.

Závěr

Paper‐spray MS představuje efektivní a rychlou přímou techniku pro detekci a kvantifikaci stimulantů v koňské moči bez časově náročné přípravy vzorku. Metoda nabízí vysokou citlivost, jednoduchou obsluhu a potenciál pro rozšíření do dalších oblastí analytické chemie.

Reference

1. Manicke NE, et al. Assessment of paper spray ionization for quantitation of pharmaceuticals in blood spots. International Journal of Mass Spectrometry, 300:123–129, 2011.