Name: high-throughput and comprehensive drug surveillance using multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry
Uploaded: 2019-04-23T12:30:00
Duration: 10 min 17 s
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P.B.M. प्राकृतिक विज्ञान और कनाडा के इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद, नवाचार, जीनोम कनाडा और McMaster विश्वविद्यालय के लिए कनाडा फाउंडेशन से धन समर्थन स्वीकार करना चाहता है । लेखकों Seroclinix निगम में हावर्ड ली और डॉ मार्कस किम Agilent प्रौद्योगिकियों से उनके व्यावहारिक चर्चाओं के लिए धंयवाद । इसके अतिरिक्त, लेखक मनोरोग विभाग और McMaster विश्वविद्यालय में व्यवहार विज्ञान और मूड विकार क्लिनिक से डॉ Zainab समोसे स्वीकार सेंट जोसेफ अस्पताल में इस अध्ययन में इस्तेमाल किया deidentified रोगी मूत्र नमूने के लिए उपयोग करने के लिए .

<ol>
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लेखक एक अमेरिकी पेटेंट का खुलासा (PCT/CA2014/050454) MSI-CE-MS पर एक बहुसंकेतन स्क्रीनिंग मंच और डेटा कार्यप्रवाह के रूप में रासायनिक विश्लेषण के लिए ।

पारंपरिक वर्णलेखी विभाजन आम तौर पर प्रति रन एक एकल नमूना इंजेक्शन पर निर्भर करते हैं, जो जटिल दवा मिश्रण और स्तंभ के परिष्करण के लिए एक ग्रैडिएंट निक्षालन के बाद होता है । इन आवश्यकताओं को मौलिक नमूना throughput और कर्तव्य चक्र भी जब इष्टतम स्तंभ स्विचन कार्यक्रमों का उपयोग कर सीमा । इस संदर्भ में, कार्यस्थल, विष विज्ञान, या GC-MS/MS द्वारा चिकित्सकीय निगरानी अनुप्रयोगों के लिए उच्च मात्रा मूत्र दवा विश्लेषण और, तेजी से, नियंत्रण रेखा एमएस/ आवश्यक (यानी, कानूनी या चिकित्सा संदर्भ) । यह बहुत अधिक पूंजी निवेश और परिचालन लागत के कारण है, साथ ही साथ जटिलताओं के रूप में डेटा विश्लेषण जब नमूनों की तुलना एक मांयता प्राप्त प्रयोगशाला के भीतर कई वाद्य प्लेटफार्मों भर में विश्लेषण किया । नतीजतन, immunoassays हैं अभी भी नियमित दवा स्क्रीनिंग के लिए प्राथमिक विधि रहने के बावजूद झूठी सकारात्मक और कई दवा वर्गों के बीच गलत नकारात्मक करने के लिए प्रवण किया जा रहा है, उभरते डिजाइनर दवाओं के लिए एंटीबॉडी अभिकर्मकों तक सीमित पहुँच के साथ. पिछले अध्ययनों का प्रदर्शन किया है कि MSI-CE-MS पर आधारित multiplexed विभाजन का नमूना throughput बढ़ाने के लिए एक सरल समाधान की पेशकश परिमाण के एक आदेश के लिए. इसके अतिरिक्त, इस दृष्टिकोण उपंयास डेटा वर्कफ़्लोज़ के डिजाइन के लिए उच्च डेटा निष्ठा के साथ प्रभावी बैच सुधार और गुणवत्ता नियंत्रण12,13,14के कार्यांवयन के आधार पर biomarker खोज के लिए अनुमति देता है । हालांकि, का परिचय 10 या अधिक सीरियल द्रवगतिक इंजेक्शन MSI-CE-MS में प्रभावी केशिका लंबाई को बनाए रखने के लिए आवश्यक उच्च क्षमता separations, जो जब doa विश्लेषण और उनके चयापचयों में चयनशीलता समझौता कर सकते है shortens मानव मूत्र ।
इस के साथ साथ, हम bge के एक विद्युत्-गतिक इंजेक्शन प्रत्येक द्रवगतिक नमूना इंजेक्शन के बाद, इस तरह है कि जुदाई पूर्ण केशिका लंबाई (१२० सेमी) का लाभ लेता है, इस प्रकार महत्वपूर्ण दवा isobars के समाधान में सुधार शुरू/ TOF-MS द्वारा पूर्ण-स्कैन डेटा प्राप्ति (चित्र 1a) । हाल ही की एक रिपोर्ट14की तुलना में, बेहतर समाधान कई महत्वपूर्ण isobaric/isomeric doa और उनके चयापचयों, जो महत्वपूर्ण है जब बड़ी दवा पैनलों के लिए स्क्रीनिंग के लिए हासिल की है । उदाहरण के लिए, कई महत्वपूर्ण संरचनात्मक/कार्यात्मक समूह समावयवों के संकल्प, तीन अनुरूप opioid दवाओं/चयापचयों (चित्र 1 बी), दो असंबद्ध opioid isobars (चित्रा 1 सी), और दो methamphetamine सहित महसूस किया गया था स्थितीय समावयव (चित्र 1D) । सभी मामलों में, नमूना एक ही रन के भीतर विभिन्न अंशशोधन समाधान के सीरियल इंजेक्शन से अधिक ले एक नकारात्मक मूत्र नियंत्रण/खाली द्वारा पुष्टि के रूप में महत्वपूर्ण नहीं है. इसके अतिरिक्त, सुधार संकल्प भी कई पार के लिए एहसास हो रहा है-इस तरह के cotinine-d3 और 3, 4-methylenedioxyamphetamine (एमडीए), eddp-d3 और imipramine, norfentanyl-d5 के रूप में पैनल के भीतर समदाबी दवाओं के साथ कुछ डी-आईएसएस शामिल ketamine, कौडीन-d6 और sertraline, और कोकीन-डी 3 और zolpidem । इस परिणाम दवा पैनल है कि बेहतर इस अध्ययन में हल किया गया के भीतर अन्य समदाबी interferences के लिए बढ़ाया है (जैसे, noroxycodone/ऑक्सीमोरफोन, normeperidine/methylphenidate), साथ ही प्रमुख पृष्ठभूमि मूत्र interferences (उदा. , में स्रोत टुकड़ा आयनों क्रिएटिनिन के साथ एम्फैटमीन)14. वास्तव में, एक विशिष्ट doa की ख्यात पहचान को संतुष्ट करने के लिए दो लांबिक मापदंडों तक पहुंच समदाबी interferences के कारण झूठी सकारात्मक को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है, अर्थात् सटीक द्रव्यमान डी-ISs के साथ comigration के साथ संयुक्त । इसके अलावा, इस तरह के hydroxylated, demethylated, या अक्षुण्ण glucuronide दवा (एस) के रूप में एक ही नमूने के भीतर मूल दवा के एक या अधिक biotransformed चयापचयों का पता लगाने, जबकि खिड़की का विस्तार दवा की पहचान की ओर आगे विश्वास कहते हैं पता लगाने के लिए ।
मूत्र औषध स्क्रीनिंग के लिए अनुशंसित कट-ऑफ स्तर DoA के विभिन्न वर्गों के लिए व्यापक रूप से भिन्न (५० से १,००० एनजी/एमएल) उनके फार्माकोकाइनेटिक्स, विषाक्तता, और पृष्ठभूमि interferences के आधार पर, आदेश में विधि पूर्वाग्रह को कम करने के लिए से दिशा निर्देशों के आधार पर मादक द्रव्यों के सेवन और मानसिक स्वास्थ्य सेवाओं प्रशासन (SAMHSA)14। MSI के लिए संभावित-CE-MS का पता लगाने और ंयूनतम नमूना pretreatment के साथ सीधे मूत्र में DoA के विविध वर्गों की पहचान करने के लिए एक ज्ञात नुस्खा रिकॉर्ड के साथ चिकित्सकीय उदास रोगियों के एक समूह के लिए लागू किया गया था । मेथाडोन की निश्चित पहचान (निर्धारित), एम्फैसिस (nonprescribed/अवैध), venlafaxine (निर्धारित), और pregabalin (निर्धारित) में पतला, अभी तक nonhydrolyzed, मूत्र के नमूनों का प्रदर्शन किया गया था जब MSI-CE-MS का उपयोग करते हुए. यह एक दवा की एक सीधी तुलना पर आधारित था एक विशिष्ट इंजेक्शन की स्थिति में पता चला ८४-दवा पहले नमूना स्थिति में शुरू की सिफारिश की स्क्रीनिंग कट-बंद स्तर जो एक आंतरिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है/ (चित्र 2) । इसके अलावा, निरपेक्ष दवा प्रमात्रीकरण जब बाहरी अंशांकन घटता का उपयोग कर व्यवहार्य है (चित्रा 3) आयन प्रतिक्रिया अनुपात के आधार पर एक दवा के लिए मापा अपने डी-is. सबसे क्रोमेटोग्राफिक अलगाव के विपरीत, कोई ड्यूटीरियम प्रभाव एक डी है और उसके nondeuterated दवा के बीच प्रवास समय मतभेद को प्रभावित है क्योंकि वे CE में मुक्त समाधान में अनुरूप electrophoretic mobilities के अधिकारी । वास्तव में, doa के प्रवास व्यवहार सही रूप में उनके मौलिक भौतिक गुण/रासायनिक संरचना, अर्थात् आणविक मात्रा और प्रभावी चार्ज (पीकेए)14के आधार पर CE में मॉडलिंग की है । के बाद से कई दवाओं को भी महत्वपूर्ण माध्यमिक चयापचय से गुजरना मूत्र में उत्सर्जन से पहले (जैसे, मॉर्फिन glucuronide), स्क्रीनिंग कट-स्तर समायोजन की आवश्यकता के रूप में उनकी मापा सांद्रता से कम प्रत्याशित हैं जब की तुलना में विधि है कि कुल दवा का पता लगाने के लिए एंजाइम हाइड्रोलिसिस का उपयोग । "पतला और गोली मार" मूत्र दवा परीक्षण का एक बड़ा लाभ, लागत/समय, नमूना हैंडलिंग, और अपूर्ण एंजाइम hydrolysis के कारण एक संभावित पूर्वाग्रह या बैच भिन्नताओं को कम करने के अलावा, यह है कि प्रकल्पित स्क्रीन-पॉजिटिव मामलों की पुष्टि एक ही नमूने के भीतर एक या एक से अधिक संबंधित दवा चयापचयों का पता लगाना. यह भी दवा फार्माकोकाइनेटिक्स और व्यक्तिगत रोगियों के लिए इष्टतम खुराक आवश्यकताओं में गहरी अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, जबकि "फास्ट" metabolizers या कम आधा जीवन के साथ निर्धारित/अवैध ड्रग्स के लिए पता लगाने में सुधार. इसके अतिरिक्त, एक मिलान डी के साथ comigration-है विश्वसनीय दवा स्क्रीनिंग के लिए दो महत्वपूर्ण कार्य निभाता है जब MSI का उपयोग-CE-MS-अर्थात्, यह सटीक नमूना इंजेक्शन की स्थिति की पहचान करता है (यानी, रोगी #) जबकि भी आयन में मतभेदों के लिए सही प्रतिक्रियाओं/सुधार परिशुद्धता और सटीकता के लिए इंजेक्शन संस्करणों ।
भविष्य के कार्य का उद्देश्य क्यूसी/क्यूए के साथ उच्च मात्रा में मूत्र दवा परीक्षण के लिए आवश्यक एचआरएमएस के साथ युग्मित बहुसंकेतन पृथक्करण के स्वचालित डेटा प्रोसेसिंग की सुविधा के लिए कस्टमाइज्ड सॉफ्टवेयर टूल्स का विकास करना है । MSI के कठोर सत्यापन-CE-DoA के व्यापक स्पेक्ट्रम स्क्रीनिंग के लिए एमएस भी उच्च जोखिम वाले रोगियों के एक बड़े पलटन के बीच की जांच के लिए निष्पक्ष निर्धारित दवा पालन और संभावित दुरुपयोग/ उपचार प्रभावकारिता, रोगी सुरक्षा, और/या मनोरोग मूल्यांकन/ DoA और उनके चयापचयों की अम्लीय/anionic कक्षाओं का एक पूरक विश्लेषण भी प्राकृतिक/सिंथेटिक कैनाइनइड्स की व्यापक स्क्रीनिंग के लिए आवश्यक के रूप में नकारात्मक आयन मोड का पता लगाने के साथ क्षारीय स्थितियों के तहत MSI-CE-MS द्वारा किया जाएगा । यह कनाडा और कई अमेरिकी राज्यों में मनोरंजन मारिजुआना के वैधीकरण के उभरते सार्वजनिक स्वास्थ्य निहितार्थ दिया महत्वपूर्ण है । TOF-MS द्वारा पूर्ण स्कैन डेटा अधिग्रहण का एक प्रमुख लाभ यह है कि नमूनों का भूतलक्षी विश्लेषण तब भी किया जा सकता है जब मूत्र नमूनों का अनुवर्ती परीक्षण के लिए अब उपलब्ध नहीं है, जबकि अन्य जीवनशैली या आहार जोखिम के लिए बेहतर मूल्यांकन किया जा सकता है ड्रग थेरेपी के लिए विभेदक प्रतिक्रियाओं को समझें । सारांश में, MSI-CE-एमएस द्वारा एक तेजी से अभी तक सटीक दवा निगरानी विधि पारंपरिक लक्षित immunoassays हैं, के रूप में अच्छी तरह के रूप में प्रत्यक्ष जलसेक के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है/ वृद्धि की लागत पर जटिल जैविक नमूनों में DoA और उनके चयापचयों के पैनलों का विस्तार किया ।

के दुरुपयोग और पुराने दर्द के प्रबंधन के लिए opioids के लिए लत में एक खतरनाक वृद्धि सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए एक बढ़ती खतरे का प्रतिनिधित्व करता है, ७०,००० से अधिक दवा की ओवरडोज मौतों में संयुक्त राज्य अमेरिका में अनुमानित २०१७1। इसी प्रकार, विभिन्न अन्य नशीली दवाओं भी व्यापक रूप से चिंता, अवसाद, और मानसिक स्वास्थ्य के मुद्दों के उपचार के लिए बच्चों और युवा वयस्कों के लिए निर्धारित कर रहे हैं2. नतीजतन, मूत्र दवा परीक्षण के तरीके, व्यापक रूप से कार्यस्थल और फोरेंसिक विष विज्ञान के लिए विकसित, निर्धारित दवाओं है कि सहिष्णुता और निर्भरता से ग्रस्त हैं की चिकित्सकीय निगरानी के लिए महत्वपूर्ण महत्व है3,4. इसका पालन, इष्टतम चिकित्सीय प्रभावकारिता और रोगी सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है, जबकि अवैध या गैर-निर्धारित दवा दुरुपयोग सहित संभावित प्रतिस्थापन का खुलासा । वर्तमान में, मूत्र औषधि परीक्षण DoA के लिए एक दो tiered दृष्टिकोण पर भरोसा करते हैं, बिंदु के माध्यम से एक प्रारंभिक प्रतियोगी immunoassay स्क्रीन के शामिल-देखभाल उपकरणों या प्रयोगशाला ANALYZERS, जीसी पर आधारित अधिक विशिष्टता के साथ एक पुष्टिकारक परीक्षण के बाद-ms/ और, तेजी से, LC-MS/MS5। हालांकि, immunoassays हैं पूर्वाग्रह से ग्रस्त हैं, के रूप में एंटीबॉडी अभिकर्मक एक प्रकल्पित स्क्रीन-सकारात्मक परिणाम है, जो एक विश्वसनीय पहचान और विशिष्ट दवाओं या जटिल दवा की मात्रा को रोकता है उत्पन्न करने के लिए nonspecifically विभिन्न दवा वर्गों के लिए बाध्य 6मिक्सचर । इस संदर्भ में, और अधिक सटीक मूत्र दवा परीक्षण तत्काल व्यापक पॉलीड्रग स्क्रीन की अत्यधिक लागत, डिजाइनर दवाओं और सिंथेटिक मूत्र उत्पादों है कि पारंपरिक लक्षित assays है कि बचना सहित7 की जरूरत है ।
उच्च-विभेदन एमएस (एचआरएमएस) के संयोजन में उच्च-दक्षता पृथक्करण, पॉलीफार्मेसी के एक युग में ड्रग निगरानी के लिए गैर-लक्षित रणनीति के रूप में और doa8,9 के विस्तार पैनलों का उपयोग करके tof या . हालांकि, पारंपरिक नियंत्रण रेखा से अलग करने के लिए धीमी गति से कर रहे है (> 15 मिनट) doa और उनके चयापचयों के रासायनिक विविध वर्गों के संकल्प के लिए लंबे समय से समाधान समय के कारण ढाल क्षालन प्रोग्राम है, जो नियमित दवा स्क्रीनिंग के लिए नमूना throughput सीमा का उपयोग कर । वैकल्पिक रूप से, विशोषण आयनन (देसी)10 और लेजर डायोड थर्मल विशोषण (ldtd) के आधार पर सीधे विश्लेषण तरीकों11जुदाई के बिना तेजी से दवा स्क्रीनिंग के लिए अनुमति देते हैं । हालांकि, इन परिवेश आयनन विधियों isobaric/isomeric हस्तक्षेप जब जटिल मूत्र नमूनों का विश्लेषण करने के लिए प्रवण हैं, इस प्रकार स्वतंत्र पुष्टि परीक्षण की आवश्यकता होती है ।
हमारी प्रयोगशाला ने हाल ही में एक बहुसंकेतन पृथक्करण मंच का विकास किया है, जिसमें नमूना प्रवाह को बढ़ाने के लिए MSI-CE-MS12पर आधारित एक उच्च-दक्षता पृथक्करण के रिज़ॉल्यूशन और डेटा तदरूपता को बनाए रखना है । उपंयास डेटा वर्कफ़्लोज़ MSI-CE-MS में nonलक्ष्यित metabolite प्रोफाइलिंग के लिए डिजाइन किया जा सकता है (यानी, metabolomics) मात्रा प्रतिबंधित biospecimens, जबकि गुणवत्ता नियंत्रण (QC) बैच सुधार के लिए अनुमति के रूप में बड़े पैमाने पर जनसंख्या के लिए आवश्यक अध्ययन13। इस मामले में, पृथक्करण एक isocratic बफर के साथ स्थिर राज्य विलायक शर्तों के तहत होने वाली एक पारंपरिक म्यान तरल इंटरफेस है, जो एक एकल के भीतर 10 या अधिक नमूनों के सीरियल इंजेक्शन DoA के विभिंन वर्गों की तेजी से अभी तक चयनात्मक स्क्रीनिंग के लिए भागो और उनकी14चयापचयों । इस अध्ययन का ध्यान और अधिक MSI-CE के प्रत्यक्ष विश्लेषण के लिए एमएस मांय है नैदानिक अवसादग्रस्त रोगियों के एक प्रतिनिधि पलटन से एक "पतला और गोली मार" विधि है कि एंजाइम हाइड्रोलिसिस के लिए की जरूरत से बचा जाता है का उपयोग कररहे है । इसके अतिरिक्त, MSI-CE-MS16 में सीरियल नमूना प्लग के बीच एक इलेक्ट्रोकाइनेटिक स्पेसर के कार्यांवयन के लिए आगे विभिंन दवा isomers के समाधान में सुधार किया गया/ क्रॉस-interferences जब DoA के बड़े पैनलों स्क्रीनिंग । जब MSI-CE-MS का उपयोग करते हुए ड्यूरेटेड आंतरिक मानकों (d-IS) का उपयोग करते हुए मूत्र नमूनों में DoA की पूर्ण मात्रा का प्रदर्शन किया है । यह दृष्टिकोण भी दवा की पहचान की सुविधा, साथ ही स्क्रीन पॉजिटिव मामलों की सही नमूना स्थिति निगलकर जब सिफारिश की स्क्रीनिंग कट-ऑफ स्तर पर एक दवा पैनल मिश्रण की तुलना में भी एक आंतरिक संदर्भ के रूप में कार्य करता है/ एक ही रन ।

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>7100 Capillary Electrophoresis System</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>G7100A</td>
			<td>CE instrument used for separation of drug mixtures, desalting and anotation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6230 Series Time-of-Flight Mass Spectrometer</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>G6230B</td>
			<td>HRMS mass analyzer used for drug detection and anotation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE-ESI-MS Sprayer Kit</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>G1603A</td>
			<td>CE/MS coaxial sheath liquid interface and capillary casette</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1260 Infinity Isocratic Pump and Degasser</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>G1310B</td>
			<td>Isocratic pump to deliver sheath liquid/mass calibrant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Workstation Data Acquisition Software (B.06.01)</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>--</td>
			<td>Software used for control of CE-MS system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Qualitative Analysis Software (B.06.01)</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>--</td>
			<td>Software used for processing of CE-MS data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shortix Capillary Cutter</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td>5813-4620</td>
			<td>Cutting tool with diamond blade used to cut capillaries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary Window Maker</td>
			<td>Microsolv Inc.</td>
			<td>07200-S</td>
			<td>Burner with 7 mm window size to remove polyimide coating from CE capillary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible Fused-silica Capillary Tubing</td>
			<td>Polymicro Technologies Inc.</td>
			<td>TSP05375</td>
			<td>Standard polyimide coated fused-silica capillary for CE separation (50 micron ID; 360 micron OD)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drug standards, deuterated internal standards, synthetic urine matrix (SURINE)</td>
			<td>Cerilliant Inc.</td>
			<td>Miscellaneous</td>
			<td>Certified drugs of abuse reference standards (86 drug panel) with 48 deuterated internal standards and negative urine control (Surine)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-throughput and comprehensive drug surveillance using multisegment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry

नई विश्लेषणात्मक तरीकों के लिए तत्काल उच्च throughput, अभी तक व्यापक दवा स्क्रीनिंग, सार्वजनिक स्वास्थ्य में एक खतरनाक opioid और पर्चे दवा संकट दिया सक्षम करने के लिए आवश्यक हैं । पारंपरिक मूत्र दवा परीक्षण के आधार पर एक दो स्तरीय immunoassay स्क्रीन के बाद एक गैस क्रोमेटोग्राफी-मिलकर मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-एमएस/एमएस) या तरल क्रोमेटोग्राफी-टैंडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (LC-MS/MS) विधि महंगे होते हैं और पूर्वाग्रह से ग्रस्त हैं, जबकि (क) से (ा) ाी, हां । इस के साथ साथ, हम दवा निगरानी के लिए एक बेहतर तरीका है कि संकल्प और DoA का एक विस्तारित पैनल का पता लगाने के लिए अनुमति देता है रूपरेखा और उनके चयापचयों multisegment इंजेक्शन का उपयोग करते समय-केशिका electrophoresis-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (MSI-CE-MS). (< 3 मिनट/नमूना) CE द्वारा एक गुणवत्ता नियंत्रण के साथ दस मूत्र नमूने के multiplexed विभाजन सकारात्मक आयन मोड खोज के तहत एक समय की उड़ान मास स्पेक्ट्रोमीटर (TOF-MS) का उपयोग कर पूर्ण स्कैन डेटा अधिग्रहण के साथ संयोजन के रूप में पहचान के लिए अनुमति देता है और उपर्युक्त स्तर की सिफारिश की गई है । दवा समावयवों और isobars के एक उत्कृष्ट संकल्प, पृष्ठभूमि interferences सहित, नमूना खंडों के बीच एक इलेक्ट्रोकाइनेटिक स्पेसर के साथ MSI-CE-MS का उपयोग करते समय प्राप्त कर रहे हैं, जहां एक के comigration के साथ सही द्रव्यमान/ एक या एक से अधिक जैव रूपांतरित चयापचयों का पता लगाना ड्यूटेरेटेड आंतरिक मानक और एक व्यापक पता लगाने खिड़की पर DoA पहचान की सुविधा का मिलान । इसके अतिरिक्त, मूत्र नमूने जटिल नमूना workup बिना तेजी से स्क्रीनिंग के लिए एंजाइम deconjugation के बिना सीधे विश्लेषण किया जा सकता है । MSI-CE-MS DoA की एक व्यापक स्पेक्ट्रम की निगरानी सक्षम बनाता है कि उच्च जोखिम वाले रोगियों के उपचार की निगरानी के लिए आवश्यक है, निर्धारित दवा पालन की पुष्टि सहित, अवैध नशीली दवाओं के उपयोग का खुलासा/ के रूप में परिशुद्धता चिकित्सा में नए अग्रिमों के लिए आवश्यक है ।

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High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

यहां हम व्यापक दवा निगरानी के लिए एक उच्च throughput विधि का वर्णन है कि बेहतर समाधान और दुरुपयोग और उनके चयापचयों की दवाओं के बड़े पैनलों का पता लगाने के लिए अनुमति देता है, गुणवत्ता नियंत्रण के साथ multisegment इंजेक्शन पर आधारित-केशिका वैद्युत्-संचलन-मास स्पेक्ट्रोमेट्री.

मल्टीसेगमेंट इंजेक्शन का उपयोग करके उच्च थ्रूपुट और व्यापक ड्रग निगरानी-केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस मास स्पेक्ट्रोमेट्री

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...

एक मूत्र दवा स्क्रीनिंग के लिए वर्तमान रणनीतियों के रूप में काम जगह परीक्षण के लिए आवश्यक दुरुपयोग की दवाओं के तेजी से बड़े पैनलों के नियमित विश्लेषण के लिए प्रदर्शन महंगा है, साथ ही चिकित्सकीय दवा की निगरानी अनुप्रयोगों । इसके अतिरिक्त, अमीनो परख के आधार पर तरीके पूर्वाग्रह से ग्रस्त हैं और अंततः ज्ञात दवा पैनलों के विश्लेषण को लक्षित करने तक सीमित हैं। हमारी विधि का मुख्य लाभ, जिसे एमएसआई-सीई-एमएस कहा जाता है, यह है कि यह उच्च सटीकता और न्यूनतम नमूना वर्कअप के साथ एक असीमित दवा पैनल और उनके मेटाबोलाइट्स की तेजी से स्क्रीनिंग के लिए अनुमति देता है।अवैध दवा के उपयोग का खुलासा करते हुए, दवा खुराक व्यवस्थाओं के पालन और अनुकूलन की पुष्टि करके रोगी परिणामों में सुधार करने के लिए एक उच्च थ्रूपुट और सस्ती स्क्रीनिंग विधि की तत्काल आवश्यकता है । इस मल्टीप्लेक्स सेपरेशन प्लेटफॉर्म को जटिल जैविक नमूनों में लक्षित या गैर-लक्षित मेटाबोलाइट प्रोफाइलिंग से संबंधित कई अन्य शोध क्षेत्रों पर लागू किया जा सकता है। बर्फ पर शून्य से ८० डिग्री सेल्सियस भंडारण के लिए एक ज्ञात पर्चे दवा इतिहास के साथ रोगियों से एकत्र डी-पहचाने गए सुबह मूत्र नमूनों को विगलन से शुरू करें और 30 सेकंड के लिए गल नमूनों को भंवर से निकालें ।इसके बाद, अपकेंद्रित्र द्वारा नमूनों तलछट और प्रत्येक नमूने के तीन 10 माइक्रोलीटर aliquots deuterated आंतरिक मानकों के 10 माइक्रोलीटर के साथ गठबंधन, एक 4 फ्लोरो-एल-फेनिलाइन और 3-क्लोरो-एल-tyrosine समाधान और deionized पानी के 25 माइक्रोलीटर के पांच माइक्रोलीटर । फिर मिश्रण को एक मिनट के लिए अपक्त करें और प्रत्येक नमूने के 20 माइक्रोलीटर को व्यक्तिगत पॉलीप्रोपाइलीन शीशियों में स्थानांतरित करें। अनकोटेड फ्यूज्ड सिलिका केशिका कंडीशनिंग पैरामीटर सेट करने के लिए, एक स्पूल से 135 सेंटीमीटर लंबा, 50 माइक्रोमीटर आंतरिक व्यास, और 360 माइक्रोमीटर बाहरी व्यास केशिका में कटौती करें।प्रत्येक केशिका के दोनों सिरों से लगभग 7 मिलीमीटर पॉलीमाइड कोटिंग को हटाने के लिए एक केशिका खिड़की निर्माता का उपयोग करें। इसके बाद, दो 360 डिग्री बदल जाता है के लिए प्रत्येक केशिका पाशन द्वारा केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस, या सीई कारतूस में केशिका इनलेट्स स्थापित करें, सीई स्प्रेयर सुई से बाहर केशिका दुकानों के बारे में दो मिलीमीटर फैलाना ध्यान दे रही है। जब सभी केशिकाएं स्थापित की गई हैं, तो सीई कारतूस को सीई सिस्टम में सावधानी से लोड करें और आयन स्रोत से सीई स्प्रेयर को स्टोर करें।आयन स्रोत में तरल क्रोमेटोग्राफी, या एलसी स्प्रेयर रखें और केशिका कंडीशनिंग स्थापित करने के लिए सिस्टम के सॉफ्टवेयर में फ्लश का चयन करें। मेथनॉल की अवधि निर्धारित करें, एक मोलर सोडियम हाइड्रोक्साइड, डिओनाइज्ड वॉटर, और बैकग्राउंड इलेक्ट्रोलाइट फ्लश को प्रति फ्लश 30 मिनट तक रखें और केशिका कंडीशनिंग अवधि के दौरान आइसोक्रेटिक पंप को स्टैंडबाय पर रखें। पिछले फ्लश के बाद, केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस मास स्पेक्ट्रोमीटर, या सीई-एमएस स्प्रेयर, और मेथनॉल लथपथ पोंछे के साथ सीई इलेक्ट्रोड को साफ करें।किसी भी अवशिष्ट नमक जमा को दूर करने के लिए एक से एक आइसोप्रोपेनॉल पानी के समाधान के साथ सीई-एमएस इंटरफेस को साफ करें। एलसी स्प्रेयर को साफ सीई-एमएस स्प्रेयर और एक नए वातानुकूलित केशिका को कोक्सियल म्यान तरल इंटरफेस में बदलें। फिर आइसोक्रेटिक पंप चालू करें और मूत्र विश्लेषण से पहले एक स्थिर सीई वर्तमान प्रोफ़ाइल प्राप्त करने के लिए 15 मिनट के लिए 30 किलोवोल्ट का वोल्टेज लागू करें।सिस्टम सॉफ्टवेयर में, प्रीकंडीशनिंग का चयन करें, फ्लश को 600 सेकंड तक सेट करें, और पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट फ़ाइल स्थिति निर्दिष्ट करें। हाइड्रोडायनामिक रूप से पांच सेकंड के लिए 100 मिलीबार में नमूनों को इंजेक्ट करने के लिए इंजेक्शन सेट करें और 75 सेकंड के लिए 30 किलोवोल्ट पर पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट स्पेसर्स को इलेक्ट्रोकाइनेटिक रूप से इंजेक्ट करें। 30 किलोवोल्ट के लिए लागू वोल्टेज सेट, कारतूस तापमान 25 डिग्री सेल्सियस के लिए, और कुल रन समय ४० मिनट के लिए ।फिर, समय सारिणी का उपयोग करके, पृथक्करण के दौरान शून्य से 40 मिनट तक प्रति मिनट दो मिलीबार का दबाव ढाल लागू करें। जब नमूना अधिग्रहण पूरा हो जाता है, तो रात भर पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ दबाव के 50 मिलीबार्स पर केशिका कुल्लाएं जबकि केशिका आयन स्रोत में सीई स्प्रेयर में होती है। 500 मिलीसेकंड प्रति स्पेक्ट्रम की डेटा अधिग्रहण दर के साथ 50 से 1, 700 के बड़े पैमाने पर चार्ज अनुपात का विस्तार करने के लिए टीओएफ-एमएस पॉजिटिव आयन डिटेक्शन सेट करें, और पुष्टि करें कि प्रोफाइल और सेंट्रोइड डेटा दोनों डी फाइल प्रारूप में संग्रहीत किए जाते हैं।इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण की स्थिति को केशिका में और 2000 वोल्ट के नोजल वोल्टेज के लिए सेट करें, नेबुलाइजर गैस को 10 पाउंड प्रति वर्ग इंच, और अधिग्रहण के दौरान 195 डिग्री सेल्सियस पर 3.5 लीटर प्रति मिनट के म्यान गैस प्रवाह के साथ 300 डिग्री सेल्सियस पर आठ लीटर प्रति मिनट के लिए सुखाने गैस वितरण। फिर क्रमशः 120, 65 और 750 वोल्ट के लिए 20, 65 और 750 वोल्ट के लिए लीनर, स्किमर, और ऑक्टापोल एक रेडियो आवृत्ति की एमएस वोल्टेज सेटिंग्स सेट करें, और प्रयोग के डिजाइन के अनुसार साधन नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण पैरामीटर सेट करें। डाटा एनालिसिस के लिए सिस्टम सॉफ्टवेयर में मल्टी-सेगमेंट सीई-एमएस डाटा खोलें।क्रोमेटोग्राम के तहत, निष्कर्षण डेटा और क्रोमाटोग्राम और मास स्पेक्ट्रल डेटा प्रारूपों को प्रोफाइल मोड में सेट करें। चौरसाई के तहत, क्वाड्रेटिक क्यूबिक सावितस्की-गोले का चयन करें और समारोह की चौड़ाई को 15 अंक तक सेट करें। फिर एमएस को एकीकृत करने पर क्लिक करें और चुस्त करने के लिए इंटीग्रेटर सेट करें।पीक फिल्टर के तहत, चोटियों की अधिकतम संख्या 11 तक सेट करें। देखने के तहत, एकीकरण पीक सूची पर क्लिक करें और पीक नंबर, प्रतिधारण समय, पीक क्षेत्र, पीक ऊंचाई, और शोर अनुपात के लिए संकेत का चयन करें । फिर एक अद्वितीय विधि नाम के तहत मापदंडों को बचाने के लिए और प्रत्येक डेटा सेट की व्याख्या के लिए प्रक्रिया के लिए विधि लागू होते हैं ।दुर्व्यवहार और उनके मेटाबोलाइट्स की विभिन्न आइसोकरिक दवाओं के इस प्रतिनिधि विश्लेषण में, एक दवा मिश्रण के 10 स्वतंत्र नमूनों से 30 हल चोटियों का नमूना कैरीओवर के बिना पता चला । दो अन्य आइसोकरिक ओपिओइड को पूर्ण स्कैन डेटा अधिग्रहण के साथ 20 अलग चोटियों के रूप में पूरी तरह से हल किया जा सकता है। इसी प्रकार, इस बहु-खंड सीई-एमएस विश्लेषण में दो एम्फेटामाइन स्थितीय आइसोमर्स को पूरी तरह से हल किया गया था, ताकि अवैध मेथैम्फेटामाइन के संभावित दुरुपयोग से अंतर किया जा सके, एक निर्धारित उत्तेजक जो वजन घटाने के लिए भूख दमन के रूप में उपयोग किया जाता है ।इस प्रतिनिधि दवा स्क्रीनिंग विश्लेषण में, मेथाडोन के लिए एक सकारात्मक स्क्रीनिंग परीक्षण परिणाम एक कम बड़े पैमाने पर त्रुटि के साथ मेथाडोन-d3 चोटी के साथ एक बड़े संकेत चोटी सह-प्रवास का पता लगाने से deduced था । एक ही रन के भीतर किसी भी अन्य मूत्र नमूनों में कोई अन्य संकेतों का पता नहीं चला और पता चला मेथाडोन एकाग्रता नमूने में आयन प्रतिक्रिया अनुपात मापा और एक चार गुना मूत्र कमजोर पड़ने कारक द्वारा सही की तुलना में 13 गुना अनुशंसित कटऑफ सीमा से अधिक है और एक चार गुना मूत्र कमजोर पड़ने कारक द्वारा सही, मेथाडोन रखरखाव चिकित्सा के लिए रोगियों के पालन की पुष्टि । यहां, बहु-खंड सीई-एमएस में एक धारावाहिक इंजेक्शन विन्यास, जिसमें पांच अलग-अलग दवा कैलिब्रांट्स शामिल हैं, सिंथेटिक मूत्र रिक्त के साथ एक ही रन के भीतर डुप्लिकेट में विश्लेषण किया गया था।दवा मेटाबोलाइट्स को उनकी स्क्रीनिंग कटऑफ सीमा के ऊपर उनके पोटेटेड आणविक आयनों के रूप में पाया गया । इस प्रक्रिया के बाद, खोज आधारित मेटाबोलिक्स अनुसंधान के समर्थन में एमएसआई सीएमएस द्वारा मूत्र में बड़ी संख्या में ध्रुवीय और आयनिक मेटाबोलाइट्स का भी विश्लेषण किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, एक्सोजेनस दवाओं और उनके मेटाबोलाइट्स की एक विस्तृत सरणी की व्यापक निगरानी प्राप्त की जा सकती है, जिसमें गैर-निर्धारित दवाएं और दुरुपयोग से ग्रस्त अवैध दवाएं शामिल हैं ।इस अनुकूलित विधि का उपयोग नियमित रूप से दुर्व्यवहार की अन्य दवाओं को स्क्रीन करने के लिए भी किया जा सकता है। ये भांग या अल्कोहल मेटाबोलाइट्स हो सकते हैं और हमारी विधि सिंथेटिक या नकली मूत्र मैट्रिक्स और एक प्राकृतिक, वास्तविक, प्रामाणिक रूप से दान किए गए मूत्र नमूने के बीच भी अंतर कर सकती है। जैविक तरल पदार्थों के साथ काम करते समय हमेशा सावधानी का उपयोग करना याद रखें।

Research

JoVE Journal

Chemistry

Rapid High Throughput Amylose Determination in Freeze Dried Potato Tuber Samples

रुक सूखे आलू कंद नमूने में रैपिड उच्च Throughput amylose निर्धारण

This protocol describes a high through put colorimetric method that relies on the formation of a complex between iodine and chains of glucose molecules in ...

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

हाइड्रोजन विनिमय मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग प्रोटीन गतिशीलता का विश्लेषण करना

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

A High-throughput-compatible FRET-based Platform for Identification and Characterization of Botulinum Neurotoxin Light Chain Modulators

Botulinum neurotoxin (BoNT) is a potent and potentially lethal bacterial toxin that binds to host motor neurons, is internalized into the cell, and ...

Improved In-gel Reductive &#946;-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Improved In-gel Reductive ÃƒÅ½Ã‚Â²-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

मास स्पेक्ट्रोमेट्री में जेल सुधार reductive β-उन्मूलन व्यापक ओ से जुड़े और के लिए sulfo-Glycomics

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of ...

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

एक शीत इनलेट सिस्टम और इलेक्ट्रॉन प्रभाव मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग अस्थिर और ऑक्सीकरण संवेदनशील यौगिकों का विश्लेषण

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Deacetylation Assays to Unravel the Interplay between Sirtuins (SIRT2) and Specific Protein-substrates

Deacetylation Assays to Unravel the Interplay between Sirtuins SIRT2 and Specific Protein-substrates

Deacetylation Assays sirtuins के बीच परस्पर क्रिया (SIRT2) और विशिष्ट प्रोटीन-substrates को जानने के लिए

Acetylation has emerged as an important post-translational modification (PTM) regulating a plethora of cellular processes and functions. This is further ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

वानस्पतिक सामग्री का तेजी से उच्च throughput प्रजातियों की पहचान रीयल टाइम उच्च संकल्प मास स्पेक्ट्रोमेट्री में प्रत्यक्ष विश्लेषण का उपयोग

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...