Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Предложен метод скрининга аналогов фентанила, основанный на времени их удержания, подвижности и масс-спектрометрической картине фрагментации.

Аннотация

Употребление фентанила и появление аналогов фентанила в последние десятилетия вызывает все большую озабоченность у общества в целом. Фентанил и его аналоги являются основными причинами смертельных и несмертельных передозировок в Соединенных Штатах. Большинство последних случаев передозировки, связанной с фентанилом, связаны с незаконно изготовленным фентанилом и связанной с ним чрезвычайной потенцией. В настоящей работе мы описываем высокопроизводительный аналитический протокол для скрининга аналогов фентанила. Использование комплементарной жидкостной хроматографии, спектрометрии подвижности захваченных ионов и тандемной масс-спектрометрии позволяет отделять и назначать сотни аналогов фентанила из одного образца за одно сканирование. Описанный подход использует преимущества последних разработок в области сбора, зависящего от данных, и сбора данных, использующего параллельное накопление в ловушке мобильности с последующей последовательной фрагментацией с использованием диссоциации, вызванной столкновением. Аналоги фентанила уверенно назначаются исходя из времени их удержания, подвижности и характера фрагментации РС.

Введение

Фентанил и его аналоги являются основными причинами смертельных и несмертельных передозировок в Соединенных Штатах 1,2. Центр по контролю и профилактике заболеваний (CDC) сообщил, что число смертей, связанных с передозировкой синтетическими опиоидами, с 2013 по 2021 год составило более 258 000. Только в 2021 году более 68 000 смертей от передозировки могут быть связаны с синтетическими опиоидами, что составляет 82% всех смертей, связанных с передозировкой, в стране3. С 2013 года были выявлены сотни аналогов фентанила, с различной эффективностью4. С появлением незаконно изготовленных аналогов фентанила сам синтетический опиоид из Списка II остается самым популярным синтетическим опиоидом, доступным в Соединенных Штатах3. По данным Центра исследований и образования в области судебной медицины (CFSRE), самым распространенным аналогом фентанила в 2022 году был фторфентанил, и в настоящее время на рынке летучих наркотиков быстрымитемпами появляются дополнительные синтетические опиоиды, не связанные с фентанилом5.

В связи с огромным объемом фентанила и связанных с ним аналогов, циркулирующих на рынке наркотиков, DEA внедрило программу профилирования сигнатур фентанила под названием «Операция «Дракон смерти», чтобы отслеживать методологию, используемую для синтеза этих соединений, в надежде связать изъятия наркотиков сих происхождением. В 2018 году 94% изъятий наркотиков были идентифицированы как синтезированные методом Янссена, а остальные 6% – по методуЗигфрида 6. Основное различие между этими двумя методами заключается в присутствии аналога фентанила, бензилфентанила, обнаруженного как примесь в методе Янссена, в то время как присутствие деспропионилфентанила (4-ANPP), метаболита/предшественника фентанила, является примесью, обнаруженной при синтезе методом Зигфрида7.

Использование газовой и жидкостной хроматографии в тандеме с масс-спектрометрией (ГХ-МС и ЖХ-МС соответственно) для целенаправленного скрининга и количественного определения синтетических опиоидов регулярно внедряется в токсикологических лабораториях. ГХ-МС считается золотым стандартом для обнаружения злоупотребления наркотиками в биологических образцах. Доступ к общедоступным масс-спектральным библиотекам8 и приборам, продаваемым как системы plug and play9 – вот некоторые причины, по которым ГХ-МС остается неотъемлемой частью лабораторий как для всестороннего скрининга, так и для целенаправленной количественной оценки 9,10. Тем не менее, современные методы количественного определения ГХ-МС в литературе, как правило, имеют ограниченный спектр аналитов11 и быстро устаревают и не применимы к текущим клиническим случаям. Что еще более важно, пределы обнаружения и количественной оценки несопоставимы с методами ЖХ-МС (< 1 нг/мл)12, что увеличивает вероятность ложноотрицательных результатов. В одном из таких сравнений между ГХ-МС и ЛХ-МС, в котором рассматривались посмертные образцы, было отмечено, что из 134 положительно выявленных случаев карфентанила, одного из самых мощных синтетических опиоидов на сегодняшний день, 104 из этих случаев дали отрицательный результат на карфентанил с использованием ГХ-МС13. В лабораториях по анализу наркотиков ГХ-МС чаще используется и может быть изменен для синтетических опиоидов из-за высокой концентрации анализируемых образцов. Тем не менее, ГХ-МС по-прежнему используется в сочетании с дополнительными методами, такими как инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (ИК-Фурье) и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) для подтверждения этихсоединений. Применение ГХ-МС для анализа биологических образцов в судебной токсикологии требует методов пробоподготовки, включающих экстракцию этих соединений с использованием либо жидкостно-жидкостной экстракции (LLE), либо твердофазной экстракции (SPE)15. LLE может проводиться с различными растворителями, однако в высокопроизводительной лаборатории LLE может быть нерентабельным или несвоевременным. LLE потребляет большое количество растворителей, а также объем образца, в то время как альтернатива, SPE, может быть автоматизирована и требует минимального объема образца16. В недавнем исследовании ГХ-МС сообщалось о разделении 20 различных изомерных аналогов фентанила с использованием трех отдельных тепловыхпрограмм ГХ. Несмотря на то, что исходное разделение между изомерами было успешным, применимость этого метода к соответствующим судебно-медицинским исследованиям и рабочим процессам ограничена.

ЖХ-МС завоевал популярность в криминалистической экспертизе, особенно из-за ограничений ГХ-МС, когда речь идет о нелетучих и термочувствительных соединениях18,19. Скрининг ЖХ-МС с использованием тройных квадруполей (QQQ) и приборов для ионных ловушек оказался успешным в обнаружении синтетических опиоидов в низких концентрациях (<1 нг/мл)12,20,21,22,23,24. Как правило, эти методы ЖХ-МС используются в качестве вторичных методов подтверждения в дополнение к результатам иммуноферментного анализа и/или ГХ-МС. В 2017 году Шофф и др. из токсикологической лаборатории отдела судебно-медицинской экспертизы округа Майами-Дейд (MDME) разработали комплексный метод скрининга 44 соединений, связанных с опиоидами, с использованием жидкостной хроматографии сверхвысокого давления (УВЭЖХ)-ионной ловушки-MSn 13. Подобно методам таргетированной MRM, этот метод ионных ловушек использовал запланированный список предшественников (SPL), содержащий время удержания, целевые ионы-предшественники, а также первичные дочерние ионы для спектральной фрагментации MS3, когда это возможно. Что отличает этот метод скрининга от методов, разработанных на тройных квадруполях и линейных квадрупольных ионных ловушках, так это дополнительная детализация, представленная в спектральных данных. Чего этот метод скрининга не может обеспечить, так это количественного анализа, который редко разрабатывается на приборах для ионных ловушек, а также идентификациинеизвестных13. Методы LC-QQQ для синтетических опиоидов могут одновременно проводить скрининг и количественную оценку заранее определенного списка мишеней. Использование переходов множественных реакций (MRM) для идентификации и количественной оценки соединений является надежным методом сбора данных и наиболее распространенным методом, используемым в литературе для обнаружения синтетических опиоидов12,20. Представленные линейные диапазоны для количественной оценки массива синтетических опиоидов варьируются от 0,01 до 100 нг/мл, при этом более мощные синтетические опиоиды, такие как карфентанил, обнаруживаются в диапазоне суб-нг/мл1 1,24,25,26,27.

Разделение изомерных синтетических опиоидов рассматривалось в методах ЖХ-МС. Одним из таких методов было выделено 174 изомерных аналогов фентанила в течение 16 минут с помощью бифенильной колонки28. Кроме того, колебания LC-зависимых параметров, таких как эффективность колонки, рН подвижной фазы и изменения давления, создают сдвиги во времени удержания, которые должны учитываться в целевых анализах с постоянным мониторингом и большими окнами сбора (>0,4 мин), что может привести к потенциальному перекрытию этих однажды разрешенных изомеров. Были изучены дополнительные хроматографические методы разделения изомеров, в том числе использование двумерной жидкостной хроматографии (2D-LC)29; И хотя этот метод действительно способен обеспечить ортогональное разделение соединений, недостатки перевешивают преимущества, включая чрезмерное время выполнения, стоимость, сложность в разработке метода и полезность по сравнению сальтернативным разделением.

Масс-спектрометрия высокого разрешения (HRMS) становится все более надежной для идентификации синтетических опиоидов. Несколько компаний, производящих приборы, вывели на рынок целевые методы, разработанные с целью идентификации широкого спектра синтетических опиоидов в сложных биологических матрицах 19,28,31. Эти методы, в отличие от рассмотренных ранее, могут хранить аналитические данные для ретроактивного анализа. Таким образом, образцы, которые ранее были проанализированы с неопределенными результатами, могут быть позже пересмотрены для обнаружения вновь идентифицированных соединений. Что отличает HRMS от QQQ, так это точная массовая идентификация. В то время как оба метода МС могут точно количественно определять при низких концентрациях, было доказано, что HRMS более эффективен для первоначального скрининга и обнаружения неизвестных соединений 32,33,34. HRMS, в частности, с помощью времяпролетных (TOF) анализаторов МС, находится на переднем крае открытия NPS, позволяя лабораториям судебной экспертизы предоставлять оперативные данные о новых соединениях как правоохранительным органам, так и научному сообществу для масштабирования распространения некоторых из этихсоединений, одновременно повышая осведомленность и просвещение. Использование TOF для выявления наркотиков, вызывающих злоупотребление, стало чрезвычайно всеобъемлющим, с методами, содержащими более 600 соединений, разделенных в течение 10-минутной хроматографической программы. В предыдущих исследованиях сообщалось о преимуществах спектроскопии подвижности захваченных ионов (TIMS) в сочетании с TOF для обнаружения и разделения изомерных опиоидов35.

Используя преимущества ортогональности между жидкостной хроматографией, спектрометрией подвижности захваченных ионов и масс-спектрометрией, представленный метод обеспечивает широкую характеристику аналогов фентанила на основе времени удержания, изотопной структуры, подвижности и картины фрагментации.

протокол

1. Подготовка образцов

  1. Храните набор для скрининга аналогов фентанила при температуре -20 °C после их получения. Суспендируйте каждый образец до конечной концентрации 400 мкг/мл путем добавления 500 мкл чистого метанола класса LC/MS.
  2. Перемешивайте с помощью пластинчатого миксера или вортексера при 400 об/мин в течение 1 ч или вихревом на средней скорости в течение 15 мин. После ресуспензии хранить флаконы при температуре -20 °C.
  3. Разбавьте каждый стандарт до конечной концентрации 1 нг/мл с использованием чистого метанола класса LC/MS.
  4. Сгруппируйте стандарты в группы таким образом, чтобы каждая группа не содержала изомерных стандартов. В дополнительной таблице 1 приведена разбивка по 14 группам стандартов фентанила.

2. Подготовка мобильных фаз ВЭЖХ

  1. Готовьте подвижную фазу А (МПА) с использованием формиата аммония 5 мМ/л (NH4HCO2) в Н2О с 0,05% муравьиной кислоты (85%).
    1. Отвесьте 0,078 г NH4HCO2, налейте в мерную колбу объемом 250 мл и заполните водой примерно до 2/3дозы. Перемешайте, чтобы хорошо перемешать.
    2. После полного растворения добавьте 0,125 мл муравьиной кислоты (85%). Заливаем водой до линии наполнения (250 мл) и перемешиваем.
  2. Готовьте подвижную фазу B (MPB) с использованием 0,05% муравьиной кислоты в смеси метанола ацетонитрила 1:1.
    1. Налейте 125 мл ацетонитрила в мерную колбу и добавляйте метанол до тех пор, пока он не достигнет линии заполнения.
    2. Перемешайте, чтобы хорошо перемешать. Добавьте в колбу 0,125 мл 0,05% муравьиной кислоты и перемешайте до гомогенизации.

3. Разработка метода ВЭЖХ

  1. Откройте программное обеспечение LC на главном экране. В таблице образцов, расположенной в центре окна, создайте новый протокол.
    1. Аннотируйте колонку флакона с указанием местоположения образца. Добавьте примечания к столбцу идентификатора образца с помощью формата YYYYMMDD_NAME (репрезентативный дескриптор). Аннотируйте столбец с объемом с желаемым объемом впрыска (15 μл).
  2. Добавьте примечания к столбцу пути к данным, указав местоположение, в котором будут сохранены данные.
  3. Ввод метода ВЭЖХ
    1. Выберите « Создать » на панели в таблице образцов, расположенной в центре экрана. В разделе «Метод разделения» выберите стрелку раскрывающегося списка и нажмите «Новый метод » во всплывающем окне.
    2. В новом окне появится надпись «Метод разделения», здесь можно отредактировать время сбора данных или метод системы управления прибором (ICF).
    3. Дважды нажмите кнопку Edit Method для системы ICF, чтобы открыть всплывающее окно для редактирования двоичного градиента, как показано на рисунке 1.
    4. На вкладке двоичного градиента визуальное представление градиента находится слева, а разбивка градиента — справа, задайте временные метки, скорость потока и концентрации MPA и MPB.
    5. Убедитесь, что время остановки установлено на 18 минут, расход — на 0,400 мл/мин, а предел давления — минимум и максимум на 0 фунтов на квадратный дюйм и 6000 фунтов на квадратный дюйм.
    6. Установите концентрации меток времени следующим образом:
      На 0,00 мин установите концентрацию B на 20,0.
      Через 1.50 мин установите концентрацию B на 25.0.
      Через 3.00 мин установите концентрацию B на 27.0.
      В 6.00 мин установите концентрацию B на 27.0.
      Через 6.50 мин установите концентрацию B на 30.0.
      В 7.00 мин установите концентрацию B на 95.0.
      В 16.00 мин установите концентрацию В на 95.0.
      В 16.50 мин установите концентрацию B на 20.0.

4. Инициализация ВЭЖХ

  1. В секцию колонны ВЭЖХ вставьте колонну LC (монолитная колонна C18 HPLC 100 мм x 4,6 мм) и ограждения колонны (защитная колонна 5 мм x 4,6 мм). Обратите внимание на минимальное и максимальное давление в колонне.
  2. Запустите образец пустого образца (тот же буферный раствор), чтобы проверить наличие утечек и создать базовый уровень. Ищите утечки. Утечки можно было наблюдать по колебаниям давления в колонне. Если есть утечки, определите, откуда они могут исходить, и затяните соединения.
  3. Запустите образец заготовки (то же буферное решение) с использованием нужной программы LC для предварительного кондиционирования столбца.

5. Разработка метода timsTOF MS/MS

  1. Откройте приложение timsControl. В левой части окна находятся настройки MS и TIMS.
    1. В настройках MS установите начало и конец сканирования на 50 м/з и 1800 м/з соответственно. Выберите положительную моду для полярности ионов и выберите параллельную накопление-последовательную фрагментацию для режима сканирования.
    2. В настройках TIMS установите режим на пользовательский, начало 1/K0 на 0,40 Vs/cm2, окончание 1/K0 на 1,85 Vs/cm2, время нарастания установлено на 150,0 мс, а усреднение MS установлено на 1.
  2. В нижней части выбора вкладок в разделе Источник выполните следующие изменения в двух полях настроек.
    1. В источнике установите смещение торцевой пластины на 500 В, капилляра на 4500 В, небулайзера на 3,0 бар, сухой газ на 10,0 л/мин и температуру сухого на 200 °C.
    2. В настройках шприцевого насоса убедитесь, что шприц имеет значение Hamilton 1 мл, активен включен и скорость потока установлена на 80,0 мкл/ч.
  3. На вкладке Настройка выполните следующие изменения на вкладках параметров Общие, Обработка и TIMS.
    1. На вкладке «Общие настройки» настройте следующие разделы: передача, ячейка столкновения, квадруполь, фокус перед TOF и обнаружение.
      1. В настройках передачи установите отклонение 1 дельта на 70,0 В, воронку 1 ВЧ на 341,0 В между пиками, энергию CID на 0,0 эВ, воронку 2 РЧ на 300,0 В между пиками, многополюсную РЧ на 300,0 В между пиками.
      2. В настройках ячейки коллизии убедитесь, что энергия коллизии установлена на 6,0 эВ, а РЧ коллизии — на 1200,0 В между пиками.
      3. При настройках квадруполя убедитесь, что энергия ионов установлена на 6,0 эВ, а малая масса — на 250,00 м/з.
      4. В настройках предварительного напряжения фокусировки установите время передачи на 75,0 мкс, а предимпульсное хранение на 5,0 мкс.
    2. На вкладке настроек обработки настройте следующие разделы: обнаружение пиков масс-спектров и обнаружение пиков мобильности.
      1. В настройках пика масс-спектров снимите флажок «Сумма интенсивностей (площадь)» и установите абсолютный порог равным 667.
    3. На вкладке TIMS настройте следующие разделы: смещения, контроль изменения ионов и дополнительные параметры.
      1. При настройке смещений установите Δt1 на -20,0 В, Δt2 на -100,0 В, Δt3 на 40,0 В, Δt4 на 80,0 В, Δt5 на 0,0 В, Δt6 на 120,0, а ячейку коллизии в 250,0 В.
      2. В настройках управления ионным зарядом установите флажок, чтобы включить и установить целевую интенсивность на 5,00 м.
      3. В расширенных параметрах включите накопление блокировки до диапазона мобильности.
  4. На вкладке MS/MS установите режим сканирования в положение параллельное накопление-последовательная фрагментация и настройте следующие разделы: ионы прекурсоров, планирование, активное исключение, настройки энергии столкновений, настройки ширины изоляции и степпинг TIMS.
    1. В разделе Ионы-предшественники установите количество параллельных последовательных нарастаний фрагментации равным 8, минимум заряда равным 1 и максимальный заряд равным 5.
    2. В разделе Параметры планирования включите повторы предшественников. В разделе «Активное исключение» установите флажок, чтобы включить, и установите сброс на 0,40 минуты после этого.
    3. Не регулируйте настройки энергии столкновения и ширину изоляции. Нажмите на пошаговое поле TIMS , чтобы включить.

6. Мобильность и калибровка гирь

  1. Выполняйте калибровку как для m/z, так и для мобильных областей. В настройках калибровки m/z выберите один из предварительно загруженных профилей настроечного микса в списке ссылок, который отображается в раскрывающемся меню.
  2. Для калибровки загрузите шприц для ТОФ раствором для настройки смеси. В правой части окна используйте настройки под названием «Режим калибровки» для различных типов калибровки, которые должны быть установлены для достижения наивысшего балла.
  3. Убедитесь, что оценка максимально близка к 100%. Переключайтесь между линейным, квадратичным и расширенным квадратичным для достижения наилучшего результата.
  4. Выполните калибровку для мобильности в соответствии с шагами 6.1-6.3, используемыми для калибровки м/з.
  5. После калибровки сохраните метод MS, выбрав вкладку «Метод » на верхней панели. В выпадающем меню выберите «Сохранить как », чтобы создать новый файл метода MS.

7. Создание метода параллельного накопления-последовательной фрагментации независимого сбора данных (dia)

  1. После того как набор данных был собран с помощью параллельного накопления-последовательной фрагментации с помощью Data Dependent Acquisition (dda), запустите эксперименты в dia. Откройте программное приложение для ионной мобильности и загрузите метод DDA, сохраненный на шаге 6.5.
  2. Оставьте все настройки прежними для настройки MS, измените ее с параллельного накопления-последовательной фрагментации на диапараллельное накопление-последовательная фрагментация.
  3. В нижней части панели выберите вкладку MSMS , а затем нажмите на Window Editor , чтобы открыть всплывающее окно dia, показанное на рисунке 2.
  4. Загрузите ранее сохраненный набор данных dda (файл .m) с помощью кнопки «Открыть анализ», расположенной в верхней части всплывающего окна.
  5. В левом нижнем углу отображается тепловая карта с окнами с многоугольником окон, идущим по диагонали через график. Щелкните и перетащите, чтобы изменить размер полигона так, чтобы он соответствовал данным на тепловой карте (углы можно выбрать двойным щелчком по боковым линиям, появится точка, которую можно перетаскивать и изменять размер).
  6. Справа от окон находятся настройки окна. Установите ширину массы (50 - это переход) и установите горизонтальное перекрытие, оба в Da.
  7. Задайте количество окон мобильности в зависимости от ширины массы и вертикального перекрытия.
  8. Нажмите «Рассчитать окна» в правом нижнем углу всплывающего окна, чтобы увидеть окна, отображаемые с новыми настройками. Когда это будет подходяще, нажмите Apply dia-PASEF Windows to Method. Это закроет всплывающее окно, вернув его на главный экран.

8. Обработка данных TOF ионной подвижности ВЭЖХ

  1. Откройте программное обеспечение для анализа данных. В левом верхнем углу перейдите на вкладку «Файл » и выберите «Открыть » в раскрывающемся списке. В окне «Новые файлы» выберите нужные файлы и нажмите «Открыть».
  2. Проверьте калибровку. Щелкните правой кнопкой мыши имя файла под окном анализа и выберите «Свойства». Появится окно с надписью «Файл» name_analysis свойствами. Выберите Состояние калибровки.
  3. В раскрывающемся списке выберите Калибровка прибора для масс-спектрометра. Убедитесь, что погрешность не превышает 1 г/мл. Выберите Initial Mobility Calibration (Первоначальная калибровка подвижности ) и убедитесь, что погрешность не превышает 1 г/мл.
  4. Подготовьте хроматограмму в программном обеспечении для анализа данных, как описано ниже.
    1. Щелкните правой кнопкой мыши по Хроматограмме под именем файла, выберите Редактировать хроматограмму. В поле введите текст и выберите «Хроматограмма экстрагированных ионов».
    2. В разделе фильтр выберите Все MS и в режиме сканирования выберите Все. Это необходимо для просмотра пиков интересующей молекулы, а не только ее фрагментов.
    3. Ниже найдите два варианта фильтра для выбора молекул: массы или формула, выделенные синим цветом.
    4. Если для извлечения иона используются массы, вставьте теоретическую m/z интересующей молекулы. Для этого случая выберите (масса для репрезентативного результата) m/z.
    5. Если вы используете формулу для извлечения иона, вставьте формулу для молекулы, а также формы ионов, представляющие интерес для хроматограммы. В этом случае выберите протонированный ион, [M+H]+.
    6. Установите полярность в положительный режим.
  5. Масс-спектр
    1. Щелкните правой кнопкой мыши на базовой линии вершины соединения и перетащите курсор к другому краю вершины. Это создаст массовый спектр фрагментов в течение этого времени хранения.
  6. Генерация мобилограммы
    1. Щелкните правой кнопкой мыши левую вкладку под названием «Мобилограмма» и выберите «Редактировать мобилограмму». Появится окно под названием «Редактирование трасс мобилограммы». Выполните шаги 8.4.2-8.4.7 для редактирования хроматограммы.
    2. Во входных параметрах времени хранения добавьте диапазон времени хранения пика интереса.
    3. После выбора параметров нажмите кнопку Добавить , а затем нажмите клавишу ОК в правом верхнем углу окна редактирования трасс мобилограммы.
    4. Через небольшой промежуток времени программное обеспечение обработает нужные выборки и выведет хроматограмму. Повторите шаги 8.6.1-8.6.3 для всех ионов в смеси.
    5. Генерация спектров соединений
      1. В нижней части окна просмотра спектра выберите «Профиль MS » и «Фрагмент MS». Это позволит включить ионы из полного сканирования и PASEF.
      2. В окне просмотра спектра щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Копировать составные спектры». С помощью спектральных данных, которые отображаются справа, найдите дополнительную информацию о соединении, такую как разрешение, разрешающая способность, интенсивность и отношение сигнал/шум (S/N).
    6. Обработка данных
      1. Чтобы обработать данные, вручную интегрируйте хроматограмму и пики подвижности, чтобы получить важную информацию об интересующей молекуле.
      2. Щелкните правой кнопкой мыши Найти и выберите Интегрировать только хроматограмму или мобилограмму. Щелкните левой кнопкой мыши и перетащите, чтобы выделить нужную вершину. На дисплее будет отображаться информация, которая включает в себя время удержания, площадь, S/N и мобильность.

Результаты

Набор для скрининга аналогов фентанила из 250 стандартов аналогов был разделен на 14 групп: 12 групп по 17 аналогов и 2 группы по 16 аналогов, чтобы избежать м/з помех. Кроме того, каждый аналог характеризуется m/z, временем удержания (RT), подвижностью (K) и характером фрагментац?...

Обсуждение

Аналитическое разделение биологических образцов с высоким содержанием изомерных веществ может быть аналитически сложным. В данной работе описанный метод направлен на характеристику 29 наборов изомеров, в общей сложности 185 аналогов из 250 стандартных наборов опиоидо?...

Раскрытие информации

Мэтью Уиллеттс и Мелвин А. Парк являются сотрудниками компании Bruker Daltonics Inc, производителя коммерческого инструмента timsTOF Pro2. Все остальные авторы не заявляют о конфликте интересов.

Благодарности

Автор хотел бы выразить признательность доктору Сезару Рамиресу за первоначальную поддержку во время разработки метода.

Материалы

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 

Ссылки

  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).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

213data dependent analysisdata independent analysis

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены