Technologie "Coated Blade Spray" : "screenings" et quantification rapides dans les fluides oraux

Description

La technologie "Coated Blade Spray" (CBS) est un dispositif de préparation d’échantillons qui peut être monté, à l’aide d’une interface, directement sur un spectromètre de masse pour des "screenings" et quantifications rapides.

Elle utilise une lame en acier inoxydable de la forme d’une minuscule épée possédant un revêtement SPME ultra-fin qui permet un enrichissement rapide des petites molécules présentes dans un échantillon donné. Ainsi, le revêtement permet une purification de l'échantillon tout en empêchant  l'extraction de sels et macromolécules susceptibles de contaminer l’instrument.

Dans cette vidéo, nous montrerons comment la technologie CBS couplée à la spectrometrie de masse permet un "screening" et une quantification rapides de plusieurs substances contrôlées et anti-douleurs dans des échantillons de fluides oraux.

Ressources complémentaires

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Transcription

Bonjour, je m’appelle German Gomez et je travaille chez Restek dans l’équipe Recherche et Développement. Je vais vous présenter mon poster : “Coated Blade Spray-Tandem Mass Spectrometry for Rapid Screening and Quantitation of target drugs in Oral Fluids Samples”.

Qu’est-ce que la technologie « Coated Blade Spray » ? Il s’agit d’un dispositif de préparation d’échantillons qui peut être monté, à l’aide d’une interface, directement sur un spectromètre de masse pour des « screenings » et quantifications rapides. La technologie CBS utilise une lame en acier inoxydable, recouverte de phase et qui a la forme d’une minuscule épée.

Le revêtement SPME ultra-fin permet un enrichissement rapide des petites molécules présentes dans un échantillon donné. Par conséquent, le revêtement permet une purification de l’échantillon tout en empêchant l’extraction de sels et macromolécules susceptibles de contaminer l’instrumentation.

Les lames CBS ont une pointe spécifique qui leur permet d’être utilisées comme technologie de pulvérisation. La technologie « Coated Blade Spray » générera un signal MS en appliquant une faible quantité de solvant organique sur la zone recouverte, puis, après quelques secondes en appliquant un puissant champ électrique sur la zone non-recouverte de la lame qui, à son tour, générera des ions à partir de sa pointe, par ionisation électrospray.

Ici, nous démontrons comment la technologie CBS couplée à la spectrométrie de masse en tandem permet un “screening” et une quantification rapides de plusieurs substances contrôlées et anti-douleurs dans des échantillons de fluides oraux. Des lames CBS recouvertes de particules HLB ont été utilisées dans ce travail et le protocole analytique CBS comprenait trois étapes:

Tout d’abord, l’enrichissement de l’analyte, par extraction depuis un flacon contenant l’échantillon d’intérêt. Ensuite, le lavage du revêtement, qui impliquait d’immerger la lame dans un flacon contenant de l’eau pour éliminer rapidement les composés de la matrice mal retenus, et enfin, l’analyse instrumentale, qui est effectuée en appliquant 10 µl d’une solution méthanol/eau sur la zone recouverte de la lame. Après 10 secondes, 4 kV ont été appliqués sur la zone non-recouverte pendant 5 secondes, induisant une ionisation par électrospray.

Les courbes de calibration ont été construites en utilisant un étalonnage de type “matrix match” avec un standard interne. Même si le standard interne devrait, de préférence, être l’analogue deutéré de l’analyte d’intérêt, de nombreuses études utilisant des dispositifs CBS ont montré que pour une quantification multi-analytes, quelques étalons seulement suffisent pour corriger les dérives de signal ou les erreurs provenant du procédé d’extraction.

Les courbes de calibration ont corrélé le rapport de l’aire de l’analyte et l’aire du standard interne à la concentration de l’analyte dans l’échantillon. À la différence de la chromatographie en phase liquide ou en phase gazeuse, il n’y a pas de séparation entre les analytes ciblés et de potentielles interférences dans les technologies « Direct-to-MS » comme la technologie « Coated Blade Spray ».

Pour cette raison, les temps de collecte des analytes via CBS sont optimisés en se basant sur les rapports signal sur bruit plutôt que sur un simple signal instrumental. Dans cette étude, nous avons évalué l’effet du temps de collecte des analytes, ainsi que l’utilisation de modificateurs de matrice pour obtenir un signal instrumental plus élevé.

La technologie CBS, basée sur la SPME, extrait les analytes sous leur forme libre. Comme récemment rapporté par Rickert et al., Khaled et al. and Kasperkiewicz et al., les modificateurs de matrice peuvent être utilisés pour améliorer la performance des dispositifs CBS en diminuant les liaisons analytes-protéines et, par conséquent, en augmentant la quantité d’analytes sous forme libre pouvant être retenus par le revêtement.

Comme on peut le voir sur la Figure 1, la présence d’acétonitrile a principalement aidé à l’extraction des molécules les plus hydrophobes, qui ont généralement des constantes de liaison plus importantes, comme le cannabinoïde JWH-015 par exemple. D’un autre côté, l’ACN peut considérablement réduire le signal des composés les plus polaires, comme par exemple le levamisole.

Dans l’ensemble, les résultats de quantification obtenus avec les fluides oraux fournis ont été satisfaisants pour tous les composés d’intérêt. Comme le montre la Figure 2, les meilleurs rapports signal / bruit ont été obtenus après moins de 5 minutes de collecte des analytes, et ce, pour la plupart des analytes ciblés. En conséquence, des expériences de quantification ont été effectuées en utilisant ce temps de collecte en extrayant 200 µl d’échantillons de fluides oraux.

Comme on peut le voir sur la Figure 3, une excellente linéarité a été obtenue pour tous les analytes d’intérêt. En conclusion, dans ce travail, nous présentons la première application de la technologie « Coated Blade Spray » couplée à la spectrométrie de masse en tandem pour la détermination de plusieurs substances dans les fluides oraux. La méthode CBS-MS/MS optimisée a démontré une précision exceptionnelle avec un écart-type relatif inférieur à 10%, des limites de quantification inférieures ou égales à 5 ng/ml et une excellente linéarité avec des coefficients de corrélation supérieurs à 0.99 pour la plupart des molécules ciblées comme la cocaïne, le fentanyl, l’EDDP et la fluoxetine.

Nos résultats ont corroboré le fait que les temps de collecte optimaux doivent être sélectionnés sur la base des rapports signal / bruit, plutôt que sur la base du signal instrumental, comme on le fait habituellement en SPME-LC/MS-MS. Merci de votre attention. Si vous souhaitez plus d’informations sur la technologie « Coated Blade Spray », cliquez sur le lien ci-dessous.