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用高灵敏度LC/MS分析血液中药物小分子的诀窍

2020.2.25

  影响LC/MS实验结果的因素较多,那么在保证系统运行基础上如何保证高灵敏度的实验结果?本文将从两个方面来进行分析。

  前言

  随着生活水平的提高,人类的关注重心已经从温饱问题转移到更高的追求:精神水平的提升和个人生命的长度。增加人类寿命,势必要克服各种各样疾病的困扰。现代医学的研究重心在于尽早发现和精准治疗,表现为生命体中生物标记物(Biomarker)的浓度水平和治疗药物的代谢过程等研究。

  目前,医院临床实验室中的特定诊断通常使用免疫检测和分子检测手段,交叉反应和干扰较为严重;作为替代手段,LC/MS基于色谱和质量选择性对化合物进行分离,灵敏度更高;可有效监控治疗药物,节省时间和成本。

  影响LC/MS实验结果的因素较多,那么在保证系统运行基础上

  如何保证高灵敏度的实验结果呢?

  本文将从前处理和溶剂这两方面来考虑,下面请看详细说明。


第一方面:前处理

  在LC/MS分析中,干扰物与分析物共流出,会影响液滴形成或引起共电离等问题,造成分析物离子化水平不稳定。

  血液中磷脂类化合物是分析生物样品时,造成离子抑制的一个主要原因:

  磷脂类化合物结构

  传统的血液前处理方法,包括蛋白沉淀、液液萃取和固相萃取存在或多或少的局限性,如只能沉淀克级蛋白和与目标分析物共萃取等。

  默克全新的固相萃取产品HybridSPE®-Phosphorlipid,基于物理和化学作用,可同时有效去除血液中的蛋白和磷脂,提高液质检测的灵敏度。

  HybridSPE®产品

  96孔板规格的HybridSPE进行“仿真沉淀”:

  维生素D及相关代谢物的LC/MS实验
 

  维生素D可以促进儿童骨骼增长,降低老年人骨质疏松等。维生素D缺陷,自发现以来,一直是研究重点。维生素D以两种形式存在:维生素D2和维生素D3,两者在肝脏中进行代谢。

  其中25-羟基类代谢产物浓度水平,可用于维生素D相关疾病的诊断依据。最近研究表明,将非活性的3-epi维生素代谢产物与其他代谢产物分离开,更有助于疾病研究。采用LC/MS对代谢产物浓度研究的关键,在于血液中相关蛋白的去除。

  维生素D及相关代谢物的结构和分子量信息

  维生素D及相关代谢物在色谱柱Ascentis Express F5(150 x 2.1 mm, 2.7 µm)上的分离

  维生素D及相关代谢物经不同前处理方法得到的回收数据对比

通过以上数据实验数据可看出,基于AscentisExpress F5色谱柱的选择性,可建立一个快速有效的LC/MS方法,用于体内维生素D代谢物的研究。采用HybridSPE®,对血液样品进行处理,去除其中的磷脂和蛋白,可有效提高分析方法的重现性、稳定性和回收率。

  第二方面:溶剂

  溶剂等级不同,其所含有的杂质含量不同, LC-MS分析时会产生不同的基线背景和噪音,影响检测的灵敏度:

  通过注射泵将两种不同级别的乙腈直接注射入MS系统

为保证高灵敏度的LC/MS分析,需采用高级别的溶剂,以利血平测试作为示例。

  将利血平标准品通过注射泵注入MS系统,将所得的信号强度与背景噪音强度进行比较:

  不同等级溶剂下得到的利血平LC/MS图谱

  对利血平的分子离子峰的信噪比进行计算:

  不同等级溶剂下得到的利血平分子离子峰信噪比值

利血平分子离子峰信噪比值结果表明,采用超梯度级的乙腈,所得到的信噪比值不仅高于梯度级乙腈得到的结果,而且明显高于其他两个品牌LC/MS溶剂测得的信噪比值。

  结论

  为保证高灵敏度的LC/MS分析结果,可从两方面着手:

  1、前处理方面-采用HybridSPE®对样品中的磷脂和蛋白进行高效去除,可以为液质分析带来两个好处:

  1)操作简便,节省LC-MS分析时间;

  2)回收率高,结果重现性更好,更可靠。

  2、溶剂方面-采用超梯度级的乙腈,可以降低LC/MS分析中的背景值,提高分析峰信噪比。


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