The application of UHPLC and Ultrafast-LCMSMS to the analysis of small volume biological samples for drug residues

Význam tématu

Analýza stopových hladin léčiv a jejich metabolitů v malých objemech biologických vzorků je klíčová pro klinickou toxikologii, forenzní analýzu i vysokoobjemové metabolomické studie. Minimalizace spotřeby vzorku snižuje náklady na transport a skladování, omezuje expozici ředidlům a riziko kontaminace.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit možnost použití karet Noviplex pro izolaci malých molekul z hydrolyzované moče v kombinaci s ultra-vysokotlakou kapalinovou chromatografií (UHPLC) a ultrarychlou tandemovou hmotnostní spektrometrií (UF-LCMSMS). Metoda měla umožnit jak cílené (MRM), tak nezávislé (Q3-scan) vyhledávání známých i neznámých látek.

Použitá metodika

Vzorky enzyme-hydrolyzované moči (10 µl moče + 90 µl vody) se nanesly na kartu Noviplex, po 30minusovém sušení se analyty elovaly 100 µl mobilní fáze.
Pro srovnání sloužil extrakt 20× koncentrovanější konvenční extrakční metodou.
Chromatografie probíhala na kolonce Shim-pack XR-ODS III (2,1×50 mm, 1,6 µm) při 40 °C s gradientem vody a acetonitrilu (oba eluenty s 0,1 % formic acid), průtokem 400 µl/min.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Nexera LC-30 (Shimadzu)
• Ultrafast Triple Quadrupole Mass Spectrometer LCMS-8050 (Shimadzu)
• Karty Noviplex pro izolaci biomatrice

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci quetiapinu a řady jeho metabolitů již z pouhých 10 µl moče, zatímco konvenční postup vyžadoval 20× více vzorku. Díky rychlému skenování (15 000 Da/s) a spouštění PIS (30 000 amu/s) s přepínáním polarity (5 ms) bylo možné současně sledovat přes 550 MRM kanálů bez ztráty citlivosti či přesnosti m/z. Izolace pomocí Noviplex karet přinesla efektivní čištění vzorku a selektivní přenos nízkomolekulárních metabolitů, přičemž vysoce polární látky zůstaly zadrženy.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost screeningu i potvrzovací analýzy z miniaturních vzorků (moč, krev, sliny, vlasy).
• Vysoká propustnost (high-throughput) díky sedmiminutovému cyklu analýzy bez kompromisů v citlivosti.
• Univerzální aplikace v toxikologii, forenzní vědě, dopingové kontrole a farmakokinetice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření počtu sledovaných látek a jejich metabolitů, integrace automatizovaných přípravných stanic s Noviplex technologií, aplikace v metabolomice a adaptace na další typy biologických matric. Další směřování zahrnuje zlepšení selektivity membrán a využití nanočástic pro zvýšení výtěžnosti extrakcí.

Závěr

Studie prokázala, že propojení karet Noviplex s UHPLC-UF-LCMSMS přináší robustní, citlivý a vysoce efektivní postup pro analýzu drogových reziduí a jejich metabolitů ve vzorcích o velmi malém objemu. Klíčovým faktorem úspěchu je ultrarychlé skenování s přepínáním polarity a efektivní vzorková příprava.