Tomorrow’s quantitation with LC-MS/MS: fast screening and quantitation of drugs of abuse in urine for forensic toxicology

Význam tématu

Analýza a kvantifikace omamných látek v moči je klíčová pro soudní toxikologii, monitorování dodržování léčebných režimů a odhalování nových látek zneužívání. Laboratoře čelí rostoucímu počtu vzorků, potřebě citlivých a spolehlivých metod a zkrácení doby analýzy na minimum bez kompromisů v kvalitě výsledků.

Cíle a přehled studie

Vyvinout a ověřit robustní, reprodukovatelný a citlivý pracovní postup pro simultánní screening a kvantifikaci 53 omamných látek a jejich metabolitů v moči s využitím rychlé UHPLC-MS/MS metody. Důraz je kladen na minimalizaci přípravy vzorku a dosažení doby analýzy pod 2 minuty na vzorek.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Thermo Scientific Vanquish Horizon
• Kolonka Hypersil GOLD aQ, 2.1 × 50 mm, 1.9 µm, termostatovaná na 40 °C
• Tandemový kvadrupólový spektrometr Thermo Scientific TSQ Quantis
• Software Thermo Scientific TraceFinder 4.1

Použitá metodika

Vzorky moči byly po odstředění (10 000 rpm, 10 min) doplněny standardy a naředěny 1:1 s methanolovým roztokem izotopově značených interních standardů. Do kolony se vstříklo 2 µl vzorku, mobilní fáze A: voda s 0,1 % kyseliny mravenčí, B: acetonitril s 0,1 % kyseliny. Gradient od 0 % do 80 % B trval 1,3 min při průtoku 1 mL/min. MS detekce v pozitivním ESI režimu s 210 SRM přechody, cyklus 0,15 s, časová okna 0,1 min.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila separaci a kvantifikaci více než 75 látek pod 1,4 min při základní šířce píků ~1,3 s. Opiátové izomery (m/z 286) byly plně baseline separovány. Díky krátkému cyklu SRM (0,15 s) bylo dosaženo 8–10 bodů pod každým pikem, což zajistilo přesnost lepší než 3 %. Buprenorfin (5 ng/mL) byl kvantifikován s CV ~17 %, 6-monoacetylmorfin (10 ng/mL) s CV ~8,5 %. Retenční časy byly stabilní na ±0,005 min.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká průkaznost a citlivost pro široké spektrum látek
• Minimalizovaná příprava vzorků a rychlá analýza ~2 min na vzorek
• Reprodukovatelné retenční časy a nízká variabilita měření
• Snadná implementace v forenzních a klinických laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky na nové psychoaktivní látky, automatizace přípravy vzorků a integrace s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro untargeted screening. Dalším krokem je cloudové sdílení dat, pokročilé algoritmy pro interpretaci SRM dat a další zvýšení rychlosti a citlivosti instrumentace.

Závěr

Rychlá UHPLC-MS/MS metoda využívající Vanquish Horizon a TSQ Quantis splňuje náročné požadavky forenzní toxikologie pro screening a kvantifikaci 53 omamných látek v moči s vysokou citlivostí, specifitou a výkonností do 2 minut na vzorek.

Reference

1. Li X., et al. Rapid screening of drugs of abuse in human urine by high-performance liquid chromatography coupled with high resolution and high mass accuracy hybrid linear ion trap-Orbitrap mass spectrometry. Journal of Chromatography A 2013, 1302, 8.
2. Heuett N. V., et al. Analysis of drugs of abuse by online SPE-LC high resolution mass spectrometry: Communal assessment of consumption. Science of The Total Environment 2015, 511, 12.
3. DeNardi C. D., et al. Quantification of drugs of abuse in oral fluid using online TurboFlow™ sample extraction. MSACL Salzberg, Austria, 2017.
4. McHale K. J., Hassell K. Increasing Sample Throughput for Detecting Drugs of Abuse and Metabolites in Urine by UHPLC-MS/MS for Forensic Toxicology. ASMS San Antonio, 2016.
5. Van Natta K. L., Kozak M. Evaluation of a method for Forensic Quantitative Screening of over 120 drugs of abuse on a triple quadrupole mass spectrometer. Thermo Scientific Poster Note 64378, 2017.
6. Thermo Fisher Scientific. Confident Quantitation with TSQ Quantis. 2017.
7. Chesler S. N., Cram S. P. Effect of Peak Sensing and Random Noise on the Precision and Accuracy of Statistical Moment Analyses from Digital Chromatographic Data. Anal. Chem. 1971, 43, 12.