METHODOLOGY FOR DETECTION AND STRUCTURAL CHARACTERIZATION OF PHOSPHODIESTERASE-5 (PDE-5) INHIBITOR ADULTERANTS IN AN HERBAL COFFEE

Význam tématu

Adulterace bylinných potravin syntetickými inhibitory PDE-5 představuje významné riziko pro spotřebitele, zejména pro pacienty užívající nitráty či s kardiovaskulárními potížemi.
Riziko neznámé dávky farmaceutik v doplňcích stravy vyžaduje spolehlivé, rychlé a citlivé analytické postupy pro detekci a identifikaci těchto látek.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout metodiku pro rychlý screening a následné potvrzení a strukturální charakterizaci syntetických PDE-5 inhibitorů v bylinné kávě.
Studie zahrnovala dva kroky: přímý screening bez přípravy vzorku pomocí DART-QDa a následné potvrzení pomocí UPLC-PDA-HRMS a NMR.

Použitá metodika a instrumentace

Rychlý screening:

• DART (Direct Analysis in Real Time) v pozitivním režimu, teplota 400 °C, grid 350 V.
• Připojení k ACQUITY QDa (mz 90–600) se dvěma nastaveními koncového napětí (15 V/low, 55–80 V/high).

Potvrzení a charakterizace:

• Extrakt kávového vzorku (50:50 acetonitril/voda), centrifugace a filtrování.
• UPLC-PDA: CORTECS C18, gradient 5–95 % acetonitrilu s 0,1 % kyseliny mravenčí, teplota 50 °C.
• HRMS (Xevo G2-XS QToF) v režimu MSE, pozitivní ESI, rozmezí m/z 50–950, energie kolizí 20–45 eV.
• Preparativní superkritická fluidní chromatografie (SFC) pro izolaci neznámých analogů.
• 1H a 13C NMR pro potvrzení struktury.
• Software UNIFI s přístupem k databázi ChemSpider a algoritmům Fragment Match pro podporu identifikace.

Hlavní výsledky a diskuse

Screening DART-QDa odhalil přítomnost iontů odpovídajících kafeinu (m/z 195), tadalafilu (m/z 390) a sildenafilu (m/z 475).
Ve druhém vzorku se objevil neznámý signál m/z 505, indikující analog PDE-5 inhibitoru.
Potvrzení UPLC-HRMS a fragmentační data ve vysokém rozlišení prokázala podobné fragmenty jako u thiohomosildenafilu.
Izolovaný neznámý vzorek byl analyzován NMR, kde chemické posuny protonů a uhlíků odpovídaly publikovanému profilu thiohomosildenafilu s výjimkou piperazinových atomů, pravděpodobně ovlivněných tvorbou solí.
Kvantifikace podle UV při 220 nm ukázala obsah ~60 mg analogického inhibitoru v jednom sáčku kávového doplňku.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku a vysoká rychlost screeningu díky DART-QDa.
• Vysoká selektivita a citlivost potvrzena UPLC-HRMS.
• Komplexní strukturální informace z kombinace HRMS a NMR.
• Možnost rychlé kontroly jak v laboratoři QA/QC, tak v rámci regulace potravinových doplňků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází analogů PDE-5 inhibitorů a dalších zakázaných aditiv.
• Automatizace přípravy vzorků a integrace AI pro rychlou predikci fragmentačních vzorců.
• Nasazení v terénních přístrojích pro okamžitou kontrolu prodejních vzorků.
• Aplikace na široké spektrum bioaktivních látek a doplňků stravy.

Závěr

Navržená metodika umožňuje spolehlivý, rychlý a citlivý screening a následnou strukturální identifikaci syntetických PDE-5 inhibitorů v bylinných potravinách.
Kombinace DART-QDa a UPLC-HRMS/NMR poskytuje komplexní analytický přístup pro ochranu spotřebitelů.

Reference

1. Euromonitor (2018). What the New Health and Wellness Data is Telling Us.
2. Donato-Capel et al. (2014). Food Structures Digestion and Health.
3. Twohig et al. (2013). Counterfeit Medicines Detection, Volume II.
4. Twohig et al. (2010). Rapid Detection and Identification of Synthetic PDE-5 Inhibitors.
5. Singh et al. (2009). Strategies for characterizing sildenafil and analogues.
6. Kee et al. (2018). Review of synthetic PDE-5 inhibitors as adulterants.
7. Reepmeyer & Andre d’Avignon (2009). Structure elucidation of thioketone analogues.
8. Zou et al. (2008). Isolation of thiohomosildenafil in supplements.
9. ChemSpider, Royal Society of Chemistry.