Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

طريقة لفحص نظائر الفنتانيل بناء على وقت الاحتفاظ بها وحركتها ونمط تجزئة قياس الطيف الكتلي.

Abstract

أصبح استخدام الفنتانيل وظهور نظائر الفنتانيل على مدى العقود الأخيرة مصدر قلق متزايد للمجتمع ككل. الفنتانيل ونظائره هي المساهمين الرئيسيين في الجرعات الزائدة القاتلة وغير المميتة في الولايات المتحدة. ترتبط أحدث حالات الجرعة الزائدة المرتبطة بالفنتانيل بالفنتانيل المصنع بشكل غير مشروع والفعالية الشديدة المرتبطة به. في هذا العمل ، نصف بروتوكولا تحليليا عالي الإنتاجية لفحص نظائر الفنتانيل. يسمح استخدام الكروماتوغرافيا السائلة التكميلية ، ومطياف الحركة الأيونية المحاصرة ، وقياس الطيف الكتلي الترادفي بفصل وتخصيص مئات نظائر الفنتانيل من عينة واحدة في مسح واحد. يستفيد النهج الموصوف من التطور الأخير للاكتساب المعتمد على البيانات والاكتساب المستقل للبيانات باستخدام التراكم المتوازي في فخ التنقل متبوعا بالتجزئة المتسلسلة باستخدام التفكك الناجم عن الاصطدام. يتم تعيين نظائر الفنتانيل بثقة بناء على وقت الاحتفاظ بها وحركتها ونمط تجزئة مرض التصلب العصبي المتعدد.

Introduction

الفنتانيل ونظائره هم المساهمون الرئيسيون في الجرعات الزائدة القاتلة وغير المميتة في الولايات المتحدة 1,2. أفاد مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) أن عدد الوفيات الناجمة عن الجرعات الزائدة من المواد الأفيونية الاصطناعية من عام 2013 حتى عام 2021 كان أكثر من 258,000. في عام 2021 وحده ، يمكن أن يعزى أكثر من 68,000 حالة وفاة بجرعة زائدة إلى المواد الأفيونية الاصطناعية ، أي ما مجموعه 82٪ من جميع الوفيات المرتبطة بالجرعة الزائدة في البلاد3. منذ عام 2013 ، تم تحديد المئات من نظائر الفنتانيل ، مع قوة متفاوتة4. مع ظهور نظائر الفنتانيل المصنعة بشكل غير مشروع ، يظل الجدول الثاني من المواد الأفيونية الاصطناعية نفسها أكثر المواد الأفيونية الاصطناعية شيوعا المتوفرة في الولايات المتحدة3. وفقا لمركز أبحاث وتعليم علوم الطب الشرعي (CFSRE) ، كان الفلوروفنتانيل هو أعلى نظير فنتانيل تم الإبلاغ عنه في عام 2022 ، مع إدخال مواد أفيونية اصطناعية إضافية غير مرتبطة بالفنتانيل الآن في إمدادات سوق الأدوية المتقلبة بمعدلسريع 5.

نظرا للحجم الهائل من الفنتانيل والنظائر المرتبطة بالفنتانيل المتداولة في سوق الأدوية ، نفذت إدارة مكافحة المخدرات برنامج تنميط توقيع الفنتانيل بعنوان عملية تنين الموت ، من أجل تتبع المنهجية المستخدمة لتجميع هذه المركبات على أمل ربط مضبوطات المخدرات بأصلها6. في عام 2018 ، تم تحديد 94 ٪ من مضبوطات المخدرات على أنها توليفها بواسطة طريقة يانسن ، في حين تم تصنيع 6 ٪ المتبقية مع طريقة سيغفريد6. الفرق الأساسي بين الطريقتين هو وجود نظير الفنتانيل ، البنزيل الفنتانيل ، الذي تم اكتشافه كشوائب في طريقة يانسن ، في حين أن وجود ديسبروبيونيل فنتانيل (4-ANPP) ، وهو مستقلب / سلائف الفنتانيل ، هو شوائب تم اكتشافها عند توليفها باستخدام طريقة سيغفريد7.

يتم تنفيذ استخدام كروماتوغرافيا الغاز والسائل جنبا إلى جنب مع قياس الطيف الكتلي (GC-MS و LC-MS ، على التوالي) للفحص المستهدف والقياس الكمي للمواد الأفيونية الاصطناعية بانتظام في مختبرات السموم. يعتبر GC-MS المعيار الذهبي للكشف عن تعاطي المخدرات في العينات البيولوجية. يعد الوصول إلى المكتبات الطيفية الكتلية المتاحة للجمهور8 والأجهزة التي يتم تسويقها كأنظمة توصيلوتشغيل 9 بعض الأسباب التي جعلت GC-MS جزءا لا يتجزأ من المختبرات لكل من الفحص الشامل وكذلك القياس الكمي المستهدف 9,10. ومع ذلك ، فإن طرق القياس الكمي GC-MS الحالية في الأدبيات تميل إلى أن يكون لها نطاق محدود من التحليلات11 وسرعان ما تصبح قديمة ولا تنطبق على أعمال الحالة الحالية. والأهم من ذلك ، أن حدود الكشف والقياس الكمي لا يمكن مقارنتها بطرق LC-MS (< 1 نانوغرام / مل)12 ، مما يزيد من احتمال حدوث نتائج سلبية كاذبة. لاحظت إحدى هذه المقارنات بين GC-MS و LC-MS التي نظرت في عينات ما بعد الوفاة ، أنه من بين 134 حالة تم تحديدها بشكل إيجابي من carfentanil ، وهي واحدة من أقوى المواد الأفيونية الاصطناعية حتى الآن ، تم فحص 104 من هذه الحالات سلبية للكارفنتانيل باستخدام GC-MS13. في مختبرات تحليل المخدرات ، يتم استخدام GC-MS بشكل متكرر وقابل للتعديل للمواد الأفيونية الاصطناعية بسبب التركيز العالي للعينات التي تم تحليلها. ومع ذلك ، لا يزال GC-MS يستخدم جنبا إلى جنب مع تقنيات إضافية مثل التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لتأكيد هذه المركبات14. يتطلب تطبيق GC-MS لتحليل العينات البيولوجية في علم السموم الشرعي طرق تحضير العينات التي تشمل استخراج هذه المركبات باستخدام إما استخراج السائل السائل (LLE) أو استخراج الطور الصلب (SPE)15. يمكن إجراء LLE باستخدام مجموعة متنوعة من المذيبات ، ولكن في مختبر عالي الإنتاج ، قد لا يكون LLE فعالا من حيث التكلفة أو في الوقت المناسب. يستهلك LLE كميات كبيرة من المذيبات بالإضافة إلى حجم العينة ، في حين أن البديل ، SPE ، يمكن أن يكون آليا ويتطلب الحد الأدنى من حجم العينة16. أفادت دراسة حديثة ل GC-MS عن فصل 20 نظيرا مختلفا من الفنتانيل الأيزوميري باستخدام ثلاثة برامج حرارية منفصلةGC 17. وفي حين أن فصل خط الأساس بين الأيزومرات كان ناجحا، فإن إمكانية تطبيق هذه الطريقة على أعمال الطب الشرعي ذات الصلة وتدفقات العمل محدودة.

اكتسب LC-MS شعبية في اختبارات الطب الشرعي ، خاصة بسبب قيود GC-MS عندما يتعلق الأمر بالمركبات غير المتطايرة والحساسة للحرارة18,19. نجح فحص LC-MS باستخدام رباعيات الأقطاب الثلاثية (QQQ) وأجهزة مصيدة الأيونات في اكتشاف المواد الأفيونية الاصطناعية بتركيزات منخفضة (<1 نانوغرام / مل) 12،20،21،22،23،24. عادة ، يتم استخدام طرق LC-MS هذه كطرق تأكيد ثانوية لاستكمال نتائج المقايسة المناعية و / أو GC-MS. في عام 2017 ، طور Shoff et al. في مختبر علم السموم التابع لقسم الفاحص الطبي في مقاطعة ميامي (MDME) طريقة فحص شاملة ل 44 مركبا مرتبطا بالمواد الأفيونية باستخدام كروماتوغرافيا سائلة عالية الضغط (UHPLC) - مصيدة أيون - MSn 13. على غرار طرق MRM المستهدفة ، استخدمت طريقة مصيدة الأيونات هذه قائمة سلائف مجدولة (SPL) تحتوي على أوقات الاحتفاظ ، وأيونات هدف السلائف ، بالإضافة إلى الأيونات الابنة الأولية للتجزئة الطيفية MS3 عندما يكون ذلك ممكنا. ما يفصل طريقة الفحص هذه عن الطرق التي تم تطويرها على الرباعيات الثلاثية ومصائد الأيونات الرباعية الخطية هو التفاصيل الإضافية الواردة في البيانات الطيفية. ما لا يمكن أن توفره طريقة الفحص هذه هو التحليل الكمي ، والذي نادرا ما يتم تطويره على أجهزة مصيدة الأيونات ، بالإضافة إلى تحديد المجهول13. يمكن لطرق LC-QQQ للمواد الأفيونية الاصطناعية أن تقوم في وقت واحد بفحص وتحديد قائمة مستهدفة محددة مسبقا. يعد استخدام انتقالات مراقبة التفاعل المتعدد (MRM) لتحديد المركبات وقياسها كميا تقنية موثوقة للحصول على البيانات وهي التقنية الأكثر شيوعا المستخدمة في الأدبيات للكشف عن المواد الأفيونية الاصطناعية12,20. تمتد النطاقات الخطية المبلغ عنها للقياس الكمي لمجموعة من المواد الأفيونية الاصطناعية من 0.01-100 نانوغرام / مل ، مع اكتشاف مواد أفيونية اصطناعية أكثر قوة ، مثل كارفنتانيل ، في نطاق أقل من نانوغرام / مل11،24،25،26،27.

تمت معالجة فصل المواد الأفيونية الاصطناعية الأيزومرية في طرق LC-MS. فصلت إحدى هذه الطرق 174 نظيرا من الفنتانيل الأيزوميري في غضون 16 دقيقة من وقت التشغيل باستخدام عمود ثنائي الفينيل28. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التقلبات في المعلمات المعتمدة على LC مثل كفاءة العمود ، ودرجة الحموضة في الطور المتحرك ، وتغيرات الضغط تخلق تحولات زمنية للاحتفاظ يجب أخذها في الاعتبار في المقايسات المستهدفة مع المراقبة المتسقة ونوافذ التجميع الأكبر (>0.4 دقيقة) ، مما قد يؤدي إلى تداخل محتمل لهذه الأيزومرات التي تم حلها مرة واحدة. وقد تم استكشاف تقنيات كروماتوغرافية إضافية لفصل الأيزومرات، بما في ذلك استخدام الكروماتوغرافيا السائلة ثنائية الأبعاد (2D-LC)29؛ وعلى الرغم من أن هذه التقنية لديها القدرة على توفير فصل متعامد للمركبات ، فإن العيوب تفوق المزايا بما في ذلك أوقات التشغيل المفرطة والتكلفة وصعوبة تطوير الطريقة والفائدة مقارنة بالفواصل البديلة30.

أصبح قياس الطيف الكتلي عالي الدقة (HRMS) موثوقا بشكل متزايد لتحديد المواد الأفيونية الاصطناعية. قامت العديد من شركات الأجهزة بتسويق طرق مستهدفة تم تطويرها لأغراض تحديد مجموعة واسعة من المواد الأفيونية الاصطناعية في المصفوفات البيولوجية المعقدة19،28،31. هذه الطرق ، على عكس الطرق التي تمت مناقشتها سابقا ، يمكنها تخزين البيانات التحليلية للتحليل بأثر رجعي. وبالتالي ، يمكن إعادة النظر في العينات التي تم تحليلها مسبقا بنتائج غير محددة لاحقا لاكتشاف المركبات المحددة حديثا. ما يفصل نظام إدارة الموارد البشرية عن QQQ هو التحديد الدقيق للكتلة. في حين أن كلا من تقنيات MS يمكن أن تحدد بدقة بتركيزات منخفضة ، فقد ثبت أن HRMS أكثر فعالية للفحص الأولي واكتشاف المركبات غير المعروفة32،33،34. كان نظام إدارة الموارد البشرية ، وتحديدا مع محللات MS لوقت الرحلة (TOF) ، في طليعة اكتشاف NPS ، مما سمح لمختبرات اختبار الطب الشرعي بتقديم بيانات حساسة للوقت عن المركبات الجديدة لكل من إنفاذ القانون والمجتمع العلمي لتوسيع نطاق انتشار بعض هذه المركبات مع زيادة الوعي والتعليم33. أصبح استخدام TOF للكشف عن تعاطي المخدرات شاملا للغاية ، مع طرق تحتوي على ما يزيد عن 600 مركب مفصولة ضمن برنامج كروماتوغرافي مدته 10 دقائق. تم الإبلاغ عن الدراسات السابقة مزايا التحليل الطيفي للحركة الأيونية المحاصرة (TIMS) إلى جانب TOF للكشف عن المواد الأفيونية الأيزومرية وفصلها35.

من خلال الاستفادة من التعامد بين اللوني السائل وقياس الطيف الأيوني المحاصر وقياس الطيف الكتلي ، توفر الطريقة المقدمة توصيفا واسعا لنظائر الفنتانيل بناء على وقت الاحتفاظ والنمط النظيري والتنقل ونمط التجزئة.

Protocol

1. إعداد العينة

  1. قم بتخزين مجموعة الغربلة التناظرية للفنتانيل في درجة حرارة -20 درجة مئوية بمجرد استلامها. أعد تعليق كل عينة إلى تركيز نهائي قدره 400 ميكروغرام / مل بإضافة 500 ميكرولتر من الميثانول النقي LC / MS.
  2. امزج باستخدام خلاط الألواح أو الدوامة عند 400 دورة في الدقيقة لمدة 1 ساعة أو دوامة بسرعة متوسطة لمدة 15 دقيقة. بعد إعادة التعليق ، قم بتخزين القوارير عند -20 درجة مئوية.
  3. قم بتخفيف كل معيار إلى تركيز نهائي قدره 1 نانوغرام / مل باستخدام ميثانول نقي بدرجة LC / MS.
  4. قم بتجميع المعايير في مجموعات ، بحيث لا تحتوي كل مجموعة على أي معايير أيزومرية انظر الجدول التكميلي 1 للاطلاع على تفصيل للمجموعات ال 14 من معايير الفنتانيل.

2. إعداد مراحل HPLC المتنقلة

  1. تحضير المرحلة المتنقلة A (MPA) باستخدام فورمات الأمونيوم 5 mM / L (NH4HCO2) في H2O مع 0.05٪ حمض الفورميك (85٪).
    1. تزن 0.078 جم من NH4HCO2 ، وتصب في قارورة حجمية سعة 250 مل وتملأ بالماء إلى حوالي 2/3الثالثة. دوامة لخلط جيدا.
    2. بمجرد إذابته بالكامل ، أضف 0.125 مل من حمض الفورميك (85٪). املأ بالماء إلى خط التعبئة (250 مل) واخلطه.
  2. تحضير المرحلة B المتنقلة (MPB) باستخدام حمض الفورميك 0.05٪ في خليط أسيتونيتريل الميثانول 1: 1.
    1. صب 125 مل من الأسيتونيتريل في دورق حجمي وأضف الميثانول حتى يصل إلى خط التعبئة.
    2. دوامة لخلط جيدا. أضف 0.125 مل من 0.05٪ حمض الفورميك إلى القارورة واخلطها للتجانس.

3. تطوير طريقة HPLC

  1. افتح برنامج LC على الشاشة الرئيسية. في نموذج الجدول ، الموجود في وسط النافذة ، قم بإنشاء بروتوكول جديد.
    1. أضف تعليقا توضيحيا إلى عمود القارورة بموقع العينة. أضف تعليقا توضيحيا إلى عمود معرف النموذج باستخدام التنسيق YYYYMMDD_NAME (واصف تمثيلي). قم بالتعليق على عمود الحجم بحجم الحقن المطلوب (15 ميكرولتر).
  2. أضف تعليقا توضيحيا إلى عمود مسار البيانات بالموقع الذي سيتم حفظ البيانات فيه.
  3. إدخال طريقة HPLC
    1. حدد جديد من الشريط الموجود في جدول النماذج الموجود في منتصف الشاشة. ضمن طريقة الفصل ، حدد سهم القائمة المنسدلة وانقر فوق طريقة جديدة في النافذة المنبثقة.
    2. ستظهر نافذة جديدة لطريقة الفصل المسماة ، هنا قم بتحرير وقت الاستحواذ أو طريقة نظام إطار التحكم في الأداة (ICF).
    3. انقر نقرا مزدوجا فوق الزر "تحرير الطريقة " لنظام ICF لفتح النافذة المنبثقة لتحرير التدرج الثنائي ، كما هو موضح في الشكل 1.
    4. تحت علامة تبويب التدرج الثنائي ، يوجد تمثيل مرئي للتدرج على اليسار وانهيار التدرج على اليمين ، وتعيين الطوابع الزمنية ومعدل التدفق وتركيزات MPA و MPB.
    5. تأكد من ضبط وقت التوقف على 18 دقيقة ، ومعدل التدفق على 0.400 مل / دقيقة ، والحد الأدنى والحد الأقصى للضغط عند 0 رطل لكل بوصة مربعة و 6000 رطل / بوصة مربعة.
    6. اضبط تركيزات الطابع الزمني على النحو التالي:
      في 0.00 دقيقة ، اضبط تركيز B على 20.0.
      في 1.50 دقيقة ، اضبط تركيز B على 25.0.
      في 3.00 دقيقة ، اضبط تركيز B على 27.0.
      في 6.00 دقيقة ، اضبط تركيز B على 27.0.
      في 6.50 دقيقة ، اضبط تركيز B على 30.0.
      في الساعة 7.00 دقيقة ، اضبط تركيز B على 95.0.
      في الساعة 16.00 دقيقة ، اضبط تركيز B على 95.0.
      في 16.50 دقيقة ، اضبط تركيز B على 20.0.

4. تهيئة HPLC

  1. في قسم عمود HPLC ، أدخل عمود LC (عمود C18 HPLC متجانس 100 مم × 4.6 مم) وواقيات الأعمدة (عمود الحماية 5 مم × 4.6 مم). انتبه إلى الحد الأدنى والحد الأقصى لضغط العمود.
  2. قم بتشغيل عينة فارغة (نفس حل المخزن المؤقت) لاختبار أي تسرب وإنشاء خط أساس. ابحث عن التسريبات. يمكن ملاحظة التسريبات من خلال تقلبات ضغط العمود. إذا كانت هناك تسريبات ، فحدد من أين قد تأتي وشد الاتصالات.
  3. قم بتشغيل عينة فارغة (نفس حل المخزن المؤقت) باستخدام برنامج LC المطلوب لتهيئة العمود مسبقا.

5. تطوير طريقة TIMSTOF MS / MS

  1. افتح تطبيق timsControl. على الجانب الأيسر من النافذة توجد إعدادات MS و TIMS.
    1. ضمن إعدادات MS ، اضبط بداية الفحص وانتهائه على 50 م / ض و 1800 م / ض ، على التوالي. حدد الوضع الإيجابي لقطبية الأيونات وحدد تجزئة التراكم التسلسلي المتوازي لوضع المسح.
    2. ضمن إعدادات TIMS ، اضبط الوضع على مخصص ، ويبدأ 1 / K0 إلى 0.40 مقابل / سم2 ، وينتهي 1 / K0 إلى 1.85 مقابل / سم2 ، ووقت المنحدر مضبوط على 150.0 مللي ثانية ، ومتوسط MS مضبوط على 1.
  2. في التحديد السفلي لعلامات التبويب ضمن المصدر ، قم بإجراء التغييرات التالية في مربعي الإعداد.
    1. في المصدر ، اضبط إزاحة اللوحة الطرفية على 500 فولت ، والشعيرات الدموية على 4500 فولت ، والبخاخات على 3.0 بار ، والغاز الجاف على 10.0 لتر / دقيقة ، ودرجة الحرارة الجافة على 200 درجة مئوية.
    2. في إعدادات مضخة المحقنة ، تأكد من أن المحقنة هي Hamilton 1 مل ، ويتم تمكين Active ، ومعدل التدفق مضبوط على 80.0 μL / h.
  3. في علامة التبويب Tune ، قم بإجراء التغييرات التالية في علامات تبويب الإعداد ل عام والمعالجة و TIMS.
    1. ضمن علامة التبويب الإعدادات العامة ، قم بإعداد الأقسام التالية: النقل ، وخلية التصادم ، ورباعي الأقطاب ، والتركيز قبل TOF ، والكشف.
      1. ضمن إعدادات النقل ، اضبط انحراف 1 دلتا على 70.0 فولت ، قمع 1 RF إلى 341.0 Vpp ، طاقة CID إلى 0.0 فولت ، قمع 2 RF إلى 300.0 Vpp ، RF متعدد الأقطاب إلى 300.0 Vpp.
      2. ضمن إعدادات خلية التصادم ، تأكد من ضبط طاقة الاصطدام على 6.0 eV وتردد التصادم على 1200.0 Vpp.
      3. في ظل الإعدادات الرباعية ، تأكد من ضبط الطاقة الأيونية على 6.0 فولت والكتلة المنخفضة على 250.00 م / ض.
      4. ضمن إعدادات التركيز قبل TOF ، اضبط وقت النقل على 75.0 μs والتخزين المسبق النبضي على 5.0 μs.
    2. ضمن علامة التبويب إعدادات المعالجة، قم بإعداد الأقسام التالية: اكتشاف ذروة الأطياف الكتلية واكتشاف ذروة التنقل.
      1. في إعدادات ذروة الأطياف الكتلية، قم بإلغاء تحديد مجموع الشدة (المساحة) واضبط العتبة المطلقة على 667.
    3. ضمن علامة التبويب TIMS ، قم بإعداد الأقسام التالية: الإزاحات والتحكم في تغيير الأيونات والمعلمات المتقدمة.
      1. تحت إعداد الإزاحات ، اضبط Δt1 إلى -20.0 فولت ، و Δt2 إلى -100.0 فولت ، و Δt3 إلى 40.0 فولت ، و Δt4 إلى 80.0 فولت ، و Δt5 إلى 0.0 فولت ، و Δt6 إلى 120.0 ، وخلية التصادم إلى 250.0 فولت.
      2. ضمن إعدادات التحكم في الشحن الأيوني ، انقر فوق المربع لتمكين وتعيين شدة الهدف إلى 5.00 M.
      3. ضمن المعلمات المتقدمة ، قم بتمكين تراكم القفل إلى نطاق التنقل.
  4. في علامة التبويب MS / MS ، اضبط وضع المسح الضوئي على تجزئة التراكم التسلسلي المتوازي وقم بإعداد الأقسام التالية: أيونات السلائف ، والجدولة ، والاستبعاد النشط ، وإعدادات طاقة الاصطدام ، وإعدادات عرض العزل ، وخطوة TIMS.
    1. تحت أيونات السلائف ، اضبط عدد منحدرات تجزئة التراكم التسلسلي المتوازي على 8 ، وشحن الحد الأدنى إلى 1 ، والحد الأقصى للشحن إلى 5.
    2. ضمن إعدادات الجدولة، قم بتمكين تكرار السلائف. ضمن الاستبعاد النشط ، حدد المربع لتمكين الإصدار وتعيينه على 0.40 دقيقة بعد.
    3. لا تقم بضبط إعدادات طاقة الاصطدام وإعدادات عرض العزل. انقر فوق مربع خطوة TIMS للتمكين.

6. التنقل ومعايرة الكتلة

  1. إجراء المعايرة لكل من m/z ومجالات التنقل. ضمن إعدادات معايرة m/z، حدد أحد ملفات تعريف مزيج الضبط المحملة مسبقا في مربع القائمة المرجعية الذي يظهر في القائمة المنسدلة.
  2. للمعايرة ، قم بتحميل حقنة TOF بمحلول مزيج ضبط. على الجانب الأيمن من النافذة ، استخدم الإعدادات التي تحمل عنوان وضع المعايرة لأنواع المعايرة المختلفة المراد تعيينها لتحقيق أعلى الدرجات.
  3. تأكد من أن النتيجة قريبة من 100٪ قدر الإمكان. قم بالتبديل بين الخطي والرباعي والتربيعي المحسن لتحقيق أفضل نتيجة.
  4. معايرة للتنقل باتباع الخطوات 6.1-6.3 المستخدمة لمعايرة m/z.
  5. بمجرد المعايرة ، احفظ طريقة MS عن طريق تحديد علامة التبويب الطريقة في الشريط العلوي. في القائمة المنسدلة ، حدد حفظ باسم لإنشاء ملف طريقة MS جديد.

7. إنشاء اكتساب البيانات المستقلة (dia) طريقة التراكم المتوازي - التجزئة التسلسلية

  1. بمجرد جمع مجموعة بيانات في التراكم المتوازي للاكتساب المعتمد على البيانات (dda) - التجزئة التسلسلية ، قم بتشغيل التجارب في dia. افتح تطبيق برنامج التنقل الأيوني وقم بتحميل طريقة dda المحفوظة في الخطوة 6.5.
  2. اترك جميع الإعدادات كما هو متوقع لإعداد MS ، وقم بتغيير هذا من التراكم المتوازي - التجزئة التسلسلية إلى dia- التراكم المتوازي - التجزئة التسلسلية.
  3. في الجزء السفلي من اللوحة ، حدد علامة التبويب MSMS ثم انقر فوق محرر النوافذ لفتح نافذة dia المنبثقة الموضحة في الشكل 2.
  4. قم بتحميل مجموعة بيانات dda المحفوظة مسبقا (ملف .m) باستخدام زر التحليل المفتوح الموجود أعلى النافذة المنبثقة.
  5. تظهر خريطة حرارية في أسفل اليسار تعرض النوافذ مع مضلع من النوافذ التي تعمل قطريا عبر الرسم البياني. انقر واسحب لتغيير حجم المضلع بحيث يناسب البيانات الموجودة في الخريطة الحرارية (يمكن تحديد الزوايا بالنقر المزدوج على الخطوط الجانبية ستظهر نقطة يمكن سحبها وتغيير حجمها).
  6. على يمين النوافذ توجد إعدادات النافذة. اضبط عرض الكتلة (50 هو الانتقال إلى) واضبط التداخل الأفقي ، كلاهما في Da.
  7. اضبط عدد نوافذ التنقل في عرض الكتلة والتداخل الرأسي.
  8. انقر فوق حساب النوافذ في أسفل يمين النافذة المنبثقة لرؤية النوافذ معروضة بالإعدادات الجديدة. مرة واحدة مناسبة ، انقر فوق تطبيق dia-PASEF Windows على الطريقة. سيؤدي هذا إلى إغلاق النافذة المنبثقة وإعادتها إلى الشاشة الرئيسية.

8. HPLC أيون التنقل TOF معالجة البيانات

  1. افتح برنامج تحليل البيانات. في الزاوية اليسرى العليا ، انقر فوق علامة التبويب ملف وحدد فتح من القائمة المنسدلة. في نافذة الملفات الجديدة ، حدد الملفات التي تختارها وانقر فوق فتح.
  2. تحقق من المعايرة. انقر بزر الماوس الأيمن على اسم الملف أسفل مربع التحليل وحدد خصائص. ستظهر نافذة تسمى ملف name_analysis خصائص. حدد حالة المعايرة.
  3. من المربع المنسدل، حدد معايرة الأجهزة لمطياف الكتلة. تأكد من أن الخطأ لا يزيد عن 1 ميكروغرام / مل. حدد معايرة التنقل الأولية وتأكد من أن الخطأ لا يزيد عن 1 ميكروغرام / مل.
  4. قم بإعداد مخطط كروماتوجرام في برنامج تحليل البيانات كما هو موضح أدناه.
    1. انقر بزر الماوس الأيمن على Chromatogram أسفل اسم الملف ، وحدد تحرير Chromatogram. في النوع، انقر فوق المربع المنسدل وحدد مخطط كروماتوجرام الأيونات المستخرج.
    2. ضمن عامل التصفية ، حدد All MS ومع وضع المسح الضوئي ، حدد الكل. هذا لعرض قمم الجزيء محل الاهتمام بدلا من شظاياه فقط.
    3. أدناه ، ابحث عن خياري المرشح لاختيار الجزيء: الكتل أو الصيغة المميزة باللون الأزرق.
    4. في حالة استخدام الكتل لاستخراج أيون ، أدخل m / z النظري للجزيء محل الاهتمام. لهذه الحالة حدد (الكتلة للنتيجة التمثيلية) m / z.
    5. إذا كنت تستخدم صيغة لاستخراج أيون ، فأدخل صيغة الجزيء بالإضافة إلى الأشكال الأيونية التي تهم الكروماتوجرام. في هذه الحالة ، حدد الأيون البروتوني ، [M + H] +.
    6. اضبط القطبية على الوضع الإيجابي.
  5. الطيف الكتلي
    1. انقر بزر الماوس الأيمن على خط الأساس لقمة المركب واسحب إلى الحافة الأخرى من الذروة. سيؤدي ذلك إلى إنشاء طيف كتلي من الشظايا خلال وقت الاحتفاظ هذا.
  6. جيل موبيلوجرام
    1. انقر بزر الماوس الأيمن على علامة التبويب اليسرى بعنوان mobilogram وحدد تحرير Mobilogram. ستظهر نافذة بعنوان تحرير آثار mobilogram. اتبع الخطوات 8.4.2-8.4.7 لتحرير الكروماتوجرام.
    2. في إدخال وقت الاستبقاء، أضف النطاق الزمني للاحتفاظ لذروة الاهتمام.
    3. بمجرد تحديد المعلمات ، انقر فوق إضافة متبوعا ب Ok في أعلى يمين نافذة تحرير تتبعات mobilogram.
    4. بعد فترة قصيرة من الوقت ، سيقوم البرنامج بمعالجة التحديدات المطلوبة وإخراج مخطط كروماتوغرامي. كرر الخطوات 8.6.1-8.6.3 لجميع الأيونات في الخليط.
    5. توليد الأطياف المركبة
      1. في الجزء السفلي من نافذة عرض الطيف، حدد MS ملف التعريف وجزء MS. سيسمح ذلك بتضمين أيونات من المسح الكامل و PASEF.
      2. في عرض الطيف ، انقر بزر الماوس الأيمن وحدد نسخ الأطياف المركبة. باستخدام بيانات الطيف التي تظهر على اليمين ، ابحث عن مزيد من المعلومات حول المركب مثل دقة تحليل الطاقة والشدة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء (S / N).
    6. معالجة البيانات
      1. لمعالجة البيانات ، قم بدمج الكروماتوجرام وقمم التنقل يدويا للحصول على معلومات مهمة عن الجزيء محل الاهتمام.
      2. انقر بزر الماوس الأيمن فوق بحث وحدد دمج الكروماتوجرام أو مخطط الحركة فقط. انقر بزر الماوس الأيسر واسحب لتمييز الذروة المطلوبة. سيتم عرض المعلومات التي تتضمن وقت الاحتفاظ والمنطقة و S / N والتنقل.

النتائج

تم تقسيم مجموعة الغربلة التناظرية الفنتانيل المكونة من 250 معيارا من النظائر إلى 14 مجموعة: 12 مجموعة من 17 نظيرا ومجموعتين من 16 نظيرا ، لتجنب تداخلات m / z. يتميز كل نظير أيضا بنمط تجزئة m / z ووقت الاحتفاظ (RT) والتنقل (K) ونمط تجزئة MS / MS.

يتم عرض أمثلة على الانفصال ال...

Discussion

يمكن أن يكون الفصل التحليلي للعينات البيولوجية التي تحتوي على محتوى أيزوميري عالي تحديا من الناحية التحليلية. في هذه الورقة ، تهدف الطريقة الموصوفة إلى توصيف 29 مجموعة أيزومر ، ليصبح المجموع 185 نظيرا من 250 مجموعة قياسية من المواد الأفيونية. أثناء إعداد مجموعة الاختبار ، م...

Disclosures

ماثيو ويليتس وملفين أ. بارك موظفان في شركة Bruker Daltonics Inc ، الشركة المصنعة للأداة التجارية timsTOF Pro2. يعلن جميع المؤلفين الآخرين عدم وجود تضارب في المصالح.

Acknowledgements

يود المؤلف أن يعترف بالدعم الأولي للدكتور سيزار راميريز خلال تطورات الطريقة الأولية.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Ammonium formate for HPLCFluka17843-50G
Eppendorf Snap-Cap Microcentrifuge Safe-Lock TubesFisher05-402-25
ESI-L Low Concentration Tuning mixAgilentG1969-85000
Fentanyl Analog Screening (FAS) Kit Cayman Chemical9003237, 9003286, 9003380, 9003381kit of 250 snthetic opioids, 210 fentanyl analogs, broken up into one kit and emergent panel versions 1-4
Formic acid Optima LC/MSFisherA117-50
Onyx guard column (5 x 4.6 mm) PhenomenexCHO-7649guard column for C18 columns
Onyx monolithic C18 HPLC column (100 x 4.6 mm)PhenomenexCHO-7643reverse phase C18 LC column
Optima grade acetonitrile FisherA996-4
Optima grade methanolFisherA454-4
Optima grade waterFisherW7-4
PipetteFisher05-719-510kit of 1-10 µL, 10-100 µL, and 100-1000 µL pipette
Pipette tips 10µLFisher94060100
Pipette tips 1000µLFisher94056710
Pipette tips 200µLFisher94060310
Plate mixerIKA MS 3 D S1IKA MS 3 digtital
Prominence LC-20 CE ultrafast liquid chromatographShimadzu, Japanequiped with DGU-20A5, LC-20AD, SIL-20AC, CTO-20A, SPD-M20A, CBM-20A, SPD-20A
timsTOF ProBruker Daltonics Inc., Billerica, MAtimsTOF instrument with PASEF 

References

  1. Gladden, R. M., Martinez, P., Seth, P. Fentanyl Law Enforcement Submissions and Increases in Synthetic Opioid-Involved Overdose Deaths - 27 States, 2013-2014. Morbidity and Mortality Weekly Report. 65 (33), 837-843 (2016).
  2. Rudd, R. A., Seth, P., David, F., Scholl, L. Increases in Drug and Opioid-Involved Overdose Deaths - United States, 2010-2015. Morbidity and Mortality Weekly Report. 65, 1445-1452 (2016).
  3. Department of Justice Drug Enforcement Administration. Drugs of Abuse: A DEA Resource Guide. Department of Justice Drug Enforcement Administration. , (2022).
  4. Vardanyan, R. S., Hruby, V. J. Fentanyl-related compounds and derivatives: current status and future prospects for pharmaceutical applications. Future medicinal chemistry. 6 (4), 385-412 (2014).
  5. Center for Forensic Science Research and Education (CFSRE). Q4 2022 NPS Opioids Trend Report. Center for Forensic Science Research and Education (CFSRE). , (2022).
  6. Drug Enforcement Administration. Fentanyl SIgnature Profiling Program Report. Drug Enforcement Administration. , (2019).
  7. Drug Enforcement Administration. Control of a Chemical Precursor Used in the Illicit Manufacture of Fentanyl as a List I Chemical. Drug Enforcement Administration. , (2007).
  8. Valdez, C. A. Gas Chromatography-Mass Spectrometry Analysis of Synthetic Opioids Belonging to the Fentanyl Class: A Review. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 52 (8), 1938-1968 (2022).
  9. Churley, M., Cuadra-Rodriguez, L. Application Note: Screen More Drugs with the Agilent GC/MS Toxicology Analyzer with a High Efficiency Source. Agilent Technologies Incorporation. , (2017).
  10. Gerace, E., Salomone, A., Vincenti, M. Analytical Approaches in Fatal Intoxication Cases Involving New Synthetic Opioids. Curr Pharm Biotechnol. 19 (2), 113-123 (2018).
  11. McIntyre, I. M., Trochta, A., Gary, R. D., Malamatos, M., Lucas, J. R. An Acute Acetyl Fentanyl Fatality: A Case Report With Postmortem Concentrations. Journal of Analytical Toxicology. 39 (6), 490-494 (2015).
  12. Marchei, E., et al. New synthetic opioids in biological and non-biological matrices: A review of current analytical methods. Trends in Analytical Chemistry. 102, 1-15 (2018).
  13. Shoff, E. N., Zaney, M. E., Kahl, J. H., Hime, G. W., Boland, D. M. Qualitative Identification of Fentanyl Analogs and Other Opioids in Postmortem Cases by UHPLC-Ion Trap-MSn. Journal of Analytical Toxicology. 41 (6), 484-492 (2017).
  14. Drug Enforcement Administration. Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drugs (SWGDRUG) Recommendations. Drug Enforcement Administration. , (2022).
  15. Peters, F. T., et al. A systematic comparison of four different workup procedures for systematic toxicological analysis of urine samples using gas chromatography-mass spectrometry. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 393 (2), 735-745 (2009).
  16. Remane, D., Meyer, M. R., Peters, F. T., Wissenbach, D. K., Maurer, H. H. Fast and simple procedure for liquid-liquid extraction of 136 analytes from different drug classes for development of a liquid chromatographic-tandem mass spectrometric quantification method in human blood plasma. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 397 (6), 2303-2314 (2010).
  17. Cayman Chemical. Supplemental Material: Differentiation of Isobaric and Isomeric Fentanyl Analogs by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). Cayman Chemical. , (2018).
  18. Armenian, P., Vo, K. T., Barr-Walker, J., Lynch, K. L. Fentanyl, fentanyl analogs and novel synthetic opioids: A comprehensive review. Neuropharmacology. 134, 121-132 (2018).
  19. Zhang, Y., et al. Development and application of a High-Resolution mass spectrometry method for the detection of fentanyl analogs in urine and serum. Journal of Mass Spectrometry and Advances in the Clinical Lab. 26, 1-6 (2022).
  20. Concheiro, M., Chesser, R., Pardi, J., Cooper, G. Postmortem Toxicology of New Synthetic Opioids. Frontiers in Pharmacology. 9, 1210 (2018).
  21. Mohr, A. L., et al. Analysis of Novel Synthetic Opioids U-47700, U-50488 and Furanyl Fentanyl by LC-MS/MS in Postmortem Casework. Journal of Analytical Toxicology. 40 (9), 709-717 (2016).
  22. Moody, M. T., Diaz, S., Shah, P., Papsun, D., Logan, B. K. Analysis of fentanyl analogs and novel synthetic opioids in blood, serum/plasma, and urine in forensic casework. Drug Testing and Analysis. 10 (9), 1358-1367 (2018).
  23. Seither, J., Reidy, L. Confirmation of Carfentanil, U-47700 and Other Synthetic Opioids in a Human Performance Case by LC-MS-MS. Journal of Analytical Toxicology. 41 (6), 493-497 (2017).
  24. Strayer, K. E., Antonides, H. M., Juhascik, M. P., Daniulaityte, R., Sizemore, I. E. LC-MS/MS-Based Method for the Multiplex Detection of 24 Fentanyl Analogues and Metabolites in Whole Blood at Sub ng mL(-1) Concentrations. ACS Omega. 3 (-1), 514-523 (2018).
  25. Kahl, J. H., Gonyea, J., Humphrey, S. M., Hime, G. W., Boland, D. M. Quantitative Analysis of Fentanyl and Six Fentanyl Analogs in Postmortem Specimens by UHPLC-MS-MS. Journal of Analytical Toxicology. 42 (8), 570-580 (2018).
  26. Fogarty, M. F., Papsun, D. M., Logan, B. K. Analysis of Fentanyl and 18 Novel Fentanyl Analogs and Metabolites by LC-MS-MS, and report of Fatalities Associated with Methoxyacetylfentanyl and Cyclopropylfentanyl. Journal of Analytical Toxicology. 42 (9), 592-604 (2018).
  27. Lurie, I. S., Berrier, A. L., Casale, J. F., Iio, R., Bozenko, J. S. Profiling of illicit fentanyl using UHPLC-MS/MS. Forensic Science International. 220 (1-3), 191-196 (2012).
  28. Krajewski, L. C., et al. Application of the fentanyl analog screening kit toward the identification of emerging synthetic opioids in human plasma and urine by LC-QTOF. Toxicology Letters. 320, 87-94 (2020).
  29. Pirok, B. W. J., Stoll, D. R., Schoenmakers, P. J. Recent Developments in Two-Dimensional Liquid Chromatography: Fundamental Improvements for Practical Applications. Analytical Chemistry. 91 (1), 240-263 (2018).
  30. Keller, T., Keller, A., Tutsch-Bauer, E., Monticelli, F. Application of ion mobility spectrometry in cases of forensic interest. Forensic Science International. 161 (2-3), 130-140 (2006).
  31. Klingberg, J., Keen, B., Cawley, A., Pasin, D., Fu, S. Developments in high-resolution mass spectrometric analyses of new psychoactive substances. Archives of Toxicology. 96 (4), 949-967 (2022).
  32. Fleming, S. W., et al. Analysis of U-47700, a Novel Synthetic Opioid, in Human Urine by LC-MS-MS and LC-QToF. Journal of Analytical Toxicology. 41 (3), 173-180 (2017).
  33. Guale, F., et al. Validation of LC-TOF-MS screening for drugs, metabolites, and collateral compounds in forensic toxicology specimens. Journal of Analytical Toxicology. 37 (1), 17-24 (2013).
  34. Palmquist, K. B., Swortwood, M. J. Data-independent screening method for 14 fentanyl analogs in whole blood and oral fluid using LC-QTOF-MS. Forensic Science International. 297, 189-197 (2019).
  35. Adams, K. J., et al. Analysis of isomeric opioids in urine using LC-TIMS-TOF MS. Talanta. 183, 177-183 (2018).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

213

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved