Schnelles Screening und Quantifizierung von Drogen in Speichelproben
Beschreibung
Coated Blade Spray ist eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung, die sich für das schnelle Screening und zur Quantifizierung direkt an ein Massenspektrometer koppeln lässt.
Die Coated Blade Spray- oder CBS-Vorrichtung ist eine beschichtete Klinge aus Edelstahl, die wie ein kleines Schwert aussieht. Sie enthält eine ultradünne SPME-Beschichtung und ermöglicht die schnelle Anreicherung kleiner Moleküle, die in einer bestimmten Probe vorhanden sind. So dient die Beschichtung zur Probenreinigung und verhindert die Extraktion von Salzen und Makromolekülen, die das Gerät kontaminieren könnten.
In diesem Poster-Video zeigen wir, wie die direkt an ein Tandem-Massenspektrometer gekoppelte CBS-Vorrichtung das schnelle Screening und die Quantifizierung mehrerer kontrollierter Substanzen und Medikamente zur Schmerztherapie in Speichelproben ermöglicht.
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Transkript
Hallo, mein Name ist German Gomez und ich arbeite bei Restek im Team für Forschung und Entwicklung. Heute möchte ich Ihnen mein Poster mit dem Titel “Coated Blade Spray-Tandem-Massenspektrometrie für das schnelle Screening und die Quantifizierung von Zieldrogen in Speichelproben” präsentieren. Was also ist Coated Blade Spray?
Coated Blade Spray ist eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung, die zum schnellen Screening und zur Quantifizierung direkt an ein Massenspektrometer gekoppelt werden kann. Die Coated Blade Spray- oder CBS-Vorrichtung ist eine beschichtete Klinge aus Edelstahl, die wie ein kleines Schwert aussieht. Sie enthält eine ultradünne SPME-Beschichtung und ermöglicht die schnelle Anreicherung kleiner Moleküle, die in einer bestimmten Probe vorhanden sind. Die Beschichtung dient zur Probenreinigung und verhindert die Extraktion von Salzen und Makromolekülen, die das Gerät kontaminieren könnten. CBS-Vorrichtungen besitzen ein zugespitztes Ende, so dass sie für die Substrat-Spray-Technologie geeignet sind.
Coated Blade Spray kann auf einem Massenspektrometer ein Gerätesignal erzeugen, indem eine kleine Menge eines organischen Lösemittels an den beschichteten Bereich der Vorrichtung abgegeben und nach einigen Sekunden ein starkes elektrisches Feld an den nicht-beschichteten Bereich der Vorrichtung angelegt wird, wobei durch Elektrospray-Ionisation von der Spitze des CBS Ionen erzeugt werden.
In der vorliegenden Untersuchung zeigen wir, wie CBS in Verbindung mit Tandem-Massenspektrometrie das schnelle Screening und die Quantifizierung mehrerer kontrollierter Substanzen und Medikamente zur Schmerztherapie in Speichelproben möglich macht. Die in dieser Untersuchung verwendeten CBS-Vorrichtungen waren mit HLB-Partikeln beschichtet und das analytische CBS-Protokoll bestand aus drei Schritten: Erstens, die Analytanreicherung, und zwar durch Extraktion aus einem Fläschchen mit der gewünschten Probe. Zweitens, die Probenreinigung durch die Beschichtung, und zwar durch Eintauchen der CBS-Vorrichtung in ein Fläschchen mit Wasser zur raschen Entfernung lose gebundener Matrixbestandteile und Drittens, die Geräteanalyse, die durch Aufbringen von 10 µL einer Methanol/Wasser-Lösung auf den beschichteten Bereich der Klinge durchgeführt wird. Nach 10 Sekunden wurde am nicht-beschichteten Bereich der Klinge für 5 Sekunden ein elektrisches Feld von 4kV angelegt, wodurch eine Elektrospray-Ionisation ausgelöst wurde. Kalibrierkurven wurden mithilfe einer matrixangepassten Kalibrierung mit einem internen Standard erstellt. Auch wenn als interner Standard vorzugsweise das deuterierte Analog des Zielanalyten verwendet werden sollte, haben zahlreiche Studien mit CBS-Vorrichtungen gezeigt, dass für die quantitative Bestimmung mehrerer Analyten eine Handvoll Standards mehr als ausreichen, um Signaldriften oder Fehler während der Extraktion zu korrigieren. Die Kalibrierkurven korrelierten das Verhältnis der Fläche des Analyten zur Fläche des internen Standards mit der Konzentration des Analyten in der Probe. Im Gegensatz zur Flüssigkeits- oder Gaschromatographie findet bei Technologien mit direkter MS-Kopplung wie CBS keine Trennung der Zielanalyten aufgrund von potenziellen Störeffekten statt. Deshalb werden die Analyterfassungszeiten über CBS auf der Basis des Signal-Rausch-Verhältnisses und nicht nur des Gerätesignals optimiert.
In dieser Studie untersuchten wir die Auswirkung der Analyterfassungszeit und die potenzielle Verwendung von Matrixmodifikatoren, um eine höhere Geräteresponse zu erhalten. Als SPME-basierte Methode extrahiert CBS die Analyten in ihrer ungebundenen Form. Wie kürzlich von Rickert et al., Khaled et al. und Kasperkiewicz et al. berichtet wurde, können Matrixmodifikatoren verwendet werden, um die Performance von CBS-Vorrichtungen zu verbessern, indem die Bindung der Analyten an das Protein reduziert und dadurch die Menge des freien Analyten, der von der Beschichtung aufgenommen werden kann, erhöht wird. Wie in Abbildung 1 gezeigt, förderte die Anwesenheit von Acetonitril hauptsächlich die Extraktion der am stärksten hydrophoben Moleküle, die normalerweise höhere Bindungskonstanten aufweisen, wie z. B. das Cannabinoid JWH-015. Andererseits kann Acetonitril die Response für stärker polare Verbindungen wie Levamisol erheblich reduzieren. Insgesamt ergab die Verwendung unmodifizierter Speichelproben zufriedenstellende quantitative Ergebnisse für alle Zielanalyten. Wie in Abbildung 2 dargestellt, wurden für die meisten Zielanalyten die besten Signal-Rausch-Verhältnisse bei weniger als 5 Minuten Analyterfassungszeit erhalten. Dementsprechend wurden die Experimente zur Quantifizierung bei Verwendung dieser Erfassungszeit durch Extraktion von 200 µL Speichelprobe durchgeführt. Wie in Abbildung 3 gezeigt, wurde bei allen Zielanalyten ausgezeichnete Linearität beobachtet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir in dieser Studie zum ersten Mal Coated Blade Spray-Tandem-Massenspektrometrie zur Bestimmung mehrerer Substanzen in Speichelproben angewendet haben. Die optimierte CBS-MS/MS-Methode bewies hervorragende Präzision mit einer relativen Standardabweichung RSD unter 10 %. Die Quantifizierungsgrenzen lagen bei 5 ng/mL oder darunter und die meisten Zielmoleküle wie Kokain, Fentanyl, EDDP und Fluoxetin zeigten ausgezeichnete Linearität mit Korrelationskoeffizienten über 0,99. Unsere Ergebnisse bestätigten, dass die optimalen Extraktionszeiten im Vergleich zu SPME gekoppelt an LC-MS/MS auf der Basis der Signal-Rausch-Verhältnisse und nicht nur des Gerätesignals bestimmt werden müssen.
Vielen Dank, dass Sie sich mein Poster angeschaut haben. Für weitere Informationen zu Coated Blade Spray siehe nachstehenden Link und folgen Sie uns auf Twitter.