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
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry at JoVE.com

P.B.M. хотела бы финансовой поддержки от естественных наук и инженерных исследований Совета Канады, Канадский фонд для инноваций, Канада генома и Университет МакМастер. Авторы благодарят за их глубокие обсуждения ли Говард в корпорации Seroclinix и д-р Маркус Ким от Agilent Technologies. Кроме того авторы признают доктор Зайнаб саман от кафедры психиатрии и поведенческих наук в университете МакМастер и клиники расстройство настроения в больнице Святого Иосифа для доступа к deidentified пациента мочи, используемые в данном исследовании .

<ol>
	<li>. Products - Vital Statistics Rapid Release - Provisional Drug Overdose Data Available from: <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/nchs/nvss/vsrr/drug-overdose-data.htm">https://www.cdc.gov/nchs/nvss/vsrr/drug-overdose-data.htm</a> (2018)</li><li>Olfson, M., King, M., Schoenbaum, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+Young+People+With+Antipsychotic+Medications+in+the+United+States.">Treatment of Young People With Antipsychotic Medications in the United States.</a> JAMA Psychiatry. 72, 867-874 (2015).</li><li>Moeller, K. E., Kissack, J. C., Atayee, R. S., Lee, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Interpretation+of+Urine+Drug+Tests:+What+Clinicians+Need+to+Know+About+Urine+Drug+Screens.">Clinical Interpretation of Urine Drug Tests: What Clinicians Need to Know About Urine Drug Screens.</a> Mayo Clinic Proceedings. 92, 774-796 (2017).</li><li>Levy, S., Siqueira, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Committee+on+Substance+Abuse.+Testing+for+Drugs+of+Abuse+in+Children+and+Adolescents.">Committee on Substance Abuse. Testing for Drugs of Abuse in Children and Adolescents.</a> American Academy of Pediatrics. 133, e1798 (2015).</li><li>Pesce, M., Mikel, C., West, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+tale+of+two+drug+testing+technologies:+GC-MS+and+LC-MS/MS.">A tale of two drug testing technologies: GC-MS and LC-MS/MS.</a> American Society of Interventional Pain Physicians. 13, 91-92 (2010).</li><li>Saitman, A., Park, H. -. D., Fitzgerald, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=False-Positive+Interferences+of+Common+Urine+Drug+Screen+Immunoassays:+A+Review.">False-Positive Interferences of Common Urine Drug Screen Immunoassays: A Review.</a> Journal of Analytical Toxicology. 38, 387-396 (2014).</li><li>In Pursuit of Liquid Gold. The New York Times Available from: <a target="_blank" href="https://www.nytimes.com/interactive/2017/12/27/business/urine-test-cost.html">https://www.nytimes.com/interactive/2017/12/27/business/urine-test-cost.html</a> (2017)</li><li>Wu, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+liquid+chromatography-high+resolution+mass+spectrometry+(LC-HR/MS)+in+clinical+toxicology.">Role of liquid chromatography-high resolution mass spectrometry (LC-HR/MS) in clinical toxicology.</a> Clinical Toxicology. 50, 733-742 (2012).</li><li>Guale, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+LC-TOF-MS+Screening+for+Drugs,+Metabolites,+and+Collateral+Compounds+in+Forensic+Toxicology+Specimens.">Validation of LC-TOF-MS Screening for Drugs, Metabolites, and Collateral Compounds in Forensic Toxicology Specimens.</a> Journal of Analytical Toxicology. 37, 17-24 (2013).</li><li>Kaupilla, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+analysis+of+metabolites+and+drugs+of+abuse+from+urine+samples+by+desorption+electrospray+ionization-mass+spectrometry.">Rapid analysis of metabolites and drugs of abuse from urine samples by desorption electrospray ionization-mass spectrometry.</a> The Analyst. 132, 868-875 (2007).</li><li>Bynum, N. D., Moore, K. N., Grabenauer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Laser+Diode+Thermal+Desorption-Tandem+Mass+Spectrometry+(LDTD-MS-MS)+in+Forensic+Toxicology.">Evaluation of Laser Diode Thermal Desorption-Tandem Mass Spectrometry (LDTD-MS-MS) in Forensic Toxicology.</a> Journal of Analytical Toxicology. 38, 528-535 (2014).</li><li>Kuehnbaum, N. L., Kormendi, A., Britz-McKibbin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multisegment+Injection-Capillary+Electrophoresis-Mass+Spectrometry:+A+High-Throughput+Platform+for+Metabolomics+with+High+Data+Fidelity.">Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry: A High-Throughput Platform for Metabolomics with High Data Fidelity.</a> Analytical Chemistry. 85, 10664-10669 (2013).</li><li>Nori de Macedo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Sweat+Metabolome+of+Screen-Positive+Cystic+Fibrosis+Infants:+Revealing+Mechanisms+Beyond+Impaired+Chloride+Transport.">The Sweat Metabolome of Screen-Positive Cystic Fibrosis Infants: Revealing Mechanisms Beyond Impaired Chloride Transport.</a> ACS Central Science. 3, 904-913 (2017).</li><li>DiBattista, A., Rampersaud, D., Lee, H., Kim, M., Britz-McKibbin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Throughput+Screening+Method+for+Systematic+Surveillance+of+Drugs+of+Abuse+by+Multisegment+Injection-Capillary+Electrophoresis-Mass+Spectrometry.">High Throughput Screening Method for Systematic Surveillance of Drugs of Abuse by Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 89, 11853-11861 (2017).</li><li>Cao, Z., Kaleta, E., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+Quantitation+of+78+Drugs+and+Metabolites+in+Urine+with+a+Dilute-And-Shoot+LC-MS-MS+Assay.">Simultaneous Quantitation of 78 Drugs and Metabolites in Urine with a Dilute-And-Shoot LC-MS-MS Assay.</a> Journal of Analytical Toxicology. 29, 335-346 (2015).</li><li>Drouin, N., Rudaz, S., Schappler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Supported+Liquid+Membrane+for+Electromembrane+Extraction+of+Polar+Basic+Endogenous+Metabolites.">New Supported Liquid Membrane for Electromembrane Extraction of Polar Basic Endogenous Metabolites.</a> Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 159, 53-59 (2018).</li></ol>

Авторы раскрывают патент США (PCT/CA2014/050454) на MSI-CE-МС как мультиплексированные скрининг платформы и данных рабочего процесса для химического анализа.

Обычные хроматографического Цветоделение обычно полагаются на один образец инъекции в перспективе, которая затем следуют градиента элюции для урегулирования сложных наркотиков смеси и столбец ремонта. Эти требования принципиально ограничить пропускную способность образца и обязанность цикла даже при использовании оптимальный столбец Переключение программ. В этом контексте, анализ большого объема мочи наркотиков на рабочем месте, токсикологии или терапевтического мониторинга приложений, GC-MS/MS и, все чаще, LC-MS/MS таким образом выполнять параллельно, но используется преимущественно как второго уровня или подтверждающего теста при необходимости (например, юридических или медицинских контекст). Это обусловлено гораздо выше капитальные инвестиции и оперативные расходы, а также осложнений с анализом данных при сравнении выборок, проанализированы на несколько инструментальных платформ в аккредитованной лаборатории. В результате immunoassays по-прежнему остаются основным методом для рутинной наркотиков скрининг несмотря на то что подвержены ложных срабатываний и ложь негативы среди многих наркотиков классов, с ограниченным доступом к антитела реагентов для возникающих дизайнерские наркотики. Предыдущие исследования показали, что мультиплексированных цветоделения на основе MSI-CE-MS предлагают простое решение для повышения пропускной способности образца до один порядок величины. Кроме того этот подход позволяет для разработки новых данных рабочих процессов для открытия биомаркеров с точностью данных, на основе осуществления эффективного пакетного коррекции и контроля качества12,,1314. Однако введение 10 или более последовательных гидродинамических инъекции в MSI-CE-MS сокращает эффективная длина капилляра, необходимые для поддержания высокой эффективности увольнений, которые могут скомпрометировать избирательность при анализе ООА и их метаболитов в моче человека.
Здесь мы ввели электрокинетических инъекции BGE после каждой инъекции гидродинамические образца, таким образом, что разделение использует полное капиллярное длины (120 см), тем самым повышая разрешение важных наркотиков изобары/изомеров при использовании полный проверка сбора данных по TOF MS (рис. 1A). По сравнению с недавнего доклада14лучше разрешение достигается несколько важных Изобарический/изомерных ООА и их метаболитов, который имеет решающее значение при отборе для крупных панелей. Например был реализован резолюции несколько важных структурно функциональных групп изомеров, включая три аналогичных опиоидных наркотиков/метаболитов (рис. 1B), два несвязанных опиоидных изобар (рис. 1 c) и два метамфетамин Позиционные изомеров (рис. 1 d). Во всех случаях образец переходящего из последовательного впрыска решений различных calibrant в течение того же запустить не значительные, как подтверждается управления/пустым отрицательным мочи. Кроме того, улучшение резолюции также реализуется несколько кросс-взаимодействий с участием некоторых d МКС с Изобарический наркотиков в панели, например котинина d3 и 3,4-метилендиоксиамфетамин (МДА), EDDP-d3 и имипрамин, norfentanyl-d5 и Кетамин, кодеин d6 и сертралин и кокаин d3 и золпидема. Этот результат распространяется на другие Изобарический взаимодействиями внутри панели наркотиков, которые были лучше решить в этом исследовании (например, noroxycodone/оксиморфон, normeperidine/Метилфенидат), а также основных фон мочевыводящих взаимодействий (например , в исходный фрагмент ионов креатинина с амфетамина)14. Действительно доступ к двух ортогональных параметров для удовлетворения предполагаемого идентификации конкретных DoA имеет решающее значение для уменьшения ложных срабатываний благодаря Изобарический взаимодействий, а именно точные массы в сочетании с comigration с d МКС. Кроме того обнаружения одного или нескольких метаболитов биотрансформации родитель наркотиков в пределах того же образца, например Гидроксилированные, деметилированное или нетронутыми глюкуронид наркотиков conjugate(s), добавляет дальнейшее доверие к идентификации наркотиков при расширении окна для обнаружения.
Рекомендованных пороговых уровней для скрининга мочи наркотиков различаются для разных классов DoA (от 50 до 1000 нг/мл) в зависимости от их фармакокинетики, токсичности и фона помех, чтобы уменьшить предвзятость метод, основанный на руководящих принципах от Наркомании и психического здоровья услуг администрации (SAMHSA)14. Потенциал для MSI-CE-МС для обнаружения и идентификации различных классов DoA непосредственно в моче с предварительной минимальной образец был применен к группе пациентов клинически депрессии с записью известный рецепт. Окончательное определение метадона (предписанных), амфетамин (nonprescribed/незаконные), венлафаксин (предписанных) и прегабалина (предписанных) в разреженных, но nonhydrolyzed, мочи был продемонстрирован при использовании MSI-CE-МС. Это было основано на прямое сравнение наркотиков, обнаруженных в конкретных инъекции позиции относительно смесь 84-наркотиков, представил на первой позиции образца на рекомендуемый скрининг пороговый уровень, который служит в качестве внутренней ссылки/КК и положительный контроль (Рисунок 2). Кроме того, абсолютное наркотиков количественная оценка осуществима с помощью внешних калибровочных кривых (рис. 3) на основании соотношения ионов ответ измеряно препарата по отношению к его d-это. В отличие от наиболее хроматографического цветоделение, отсутствует дейтерия эффект воздействия миграции время различия между d-это и его nondeuterated наркотиков, поскольку они обладают аналогичными электрофоретической подвижности в свободное решение в CE. Действительно поведение миграции DoA моделируется точно в CE, основанный на их основных физико-химических свойств химической структуры, а именно: Молекулярный том и эффективный заряд (pK)14. Поскольку многие препараты также претерпевают значительные вторичного метаболизма до экскреции с мочой (например, морфин глюкуронид), скрининг отсечения, которую уровнях требуют перестройки как их измеренные концентрации ниже, чем ожидалось по сравнению с методы, которые используют ферментов гидролиза для обнаружения всего наркотиков. Основное преимущество «разбавлять и снимай» наркотиков мочи, помимо снижения расходов и времени, пробами и потенциальной предвзятости или пакетного вариации из-за неполной ферментов гидролиза, является, что предполагаемого экрана-инфицированных далее подтверждается Обнаружение одной или нескольких метаболитов связанной с наркотиками в рамках той же пробы. Это также обеспечивает более глубокое понимание наркотиков фармакокинетики и оптимальной дозировки требования для отдельных пациентов при одновременном повышении обнаружения для «быстрого» метаболизмом или предписано/незаконных наркотиков с короткие периоды полураспада. Кроме того, comigration с совпадающими d-это играет две важные функции для надежной наркотиков скрининг при использование MSI-CE-MS — а именно, он определяет точный пример инъекций позиции (то есть, пациент #) а также исправления для различия в Ион ответы/инъекции томов для повышения точности и достоверности.
Будущая работа направлена на разработку заказного программного обеспечения инструменты для облегчения автоматизированной обработки мультиплексированные увольнений, в сочетании с HRMS как необходимые для большого объема мочи наркотиков испытания с КК/QA. Строгие проверки для широкого спектра скрининга DoA MSI-CE-МС также будут расследоваться среди больших когорте риска пациентов для того, чтобы объективно оценить лекарственное приверженности и потенциала злоупотребления/замену, что может поставить под угрозу эффективность лечения, безопасности пациентов, и/или психиатрической оценки/диагноз. Дополнительный анализ кислой/анионный классов ООА и их метаболитов будет также осуществляться MSI-CE-MS в щелочных условиях отрицательный ион режим обнаружения требуется для комплексного скрининга природных/Синтетические каннабиноиды. Это важно, учитывая последствия надвигающегося общественного здравоохранения легализации марихуаны для отдыха по всей Канаде и несколько штатов США. Основным преимуществом приобретения полного сканирования данных TOF MS является, что ретроспективный анализ проб может быть выполнена даже тогда, когда образцы мочи больше не доступны для последующего тестирования, тогда как другие образ жизни или пищевые воздействия могут быть оценены лучше понимаете дифференциального ответы к лекарственной терапии. Таким образом быстрое но точный метод наблюдения наркотиков по MSI-CE-MS предлагает значительные преимущества для обычных целевых immunoassays, а также прямые вливания/эмбиент методы ионизации MS/MS, которые подвержены вмешательства/предвзятости при разрешении расширение панели ООА и их метаболитов в сложных биологических образцов в дополнительных издержек.

Тревожный рост злоупотребления и зависимости от опиоидов для управления хронической боли представляет собой растущую угрозу для общественного здравоохранения, с более чем 70 000 смертей передозировки наркотиков в США, по оценкам в 2017 году1. Аналогичным образом различные другие психотропные препараты также широко предписанных для детей и молодых людей для лечения тревоги, депрессии и психического здоровья вопросы2. В результате мочи наркотиков тестирование методов, широко развита для на рабочем месте и судебно-медицинской токсикологии, имеет жизненно важное значение для терапевтического мониторинга предписанные лекарства, которые склонны к терпимости и зависимость от3,4. Это необходимо для обеспечения соблюдения, оптимальной терапевтической эффективности и безопасности пациентов, при выявлении потенциальных замещения, включая злоупотребление наркотиками, незаконный или nonprescribed. В настоящее время испытания снадобья мочи для DoA полагаются на двухуровневый подход, состоящий из первоначальных конкурсных иммуноанализа экрана через точки обслуживания устройства или лабораторных анализаторов, следуют подтверждающего теста с большей конкретности, основанный на GC-MS/MS и, все чаще, LC-MS/MS5. Однако immunoassays склонны к предвзятости, как антитело реагентов nonspecifically связать различные классы наркотиков для создания предполагаемого экран положительный результат, который предотвращает надежной идентификации и количественной оценки конкретных наркотиков или сложных наркотиков смеси6. В этом контексте более точные тесты на наркотики мочи срочно необходимы, учитывая непомерные издержки всеобъемлющего полинаркомании экранов,7 , включая дизайнерские наркотики и синтетической мочи продукты, которые ускользают обычных целевых анализов.
Высокой эффективности цветоделения в сочетании с высоким разрешением мс (СУЛР), используя TOF или Орбитрэп массы анализаторы были предложены в качестве неадресных стратегия для наблюдения наркотиков в эпоху полипрагмазии и расширение панелей DoA8,9 . Однако обычные LC цветоделение, медленно (> 15 мин) из-за длительного элюции раз резолюции химически различных классов ООА и их метаболитов, с использованием градиента элюции программ, которые ограничивает пропускную способность образца для рутинной наркотиков скрининг. Кроме того методы прямого анализа на основе десорбции ионизации (Дези)10 и лазерный диод термодесорбции (LDTD) позволяют быстрее наркотиков скрининг без разделения11. Однако эти методы окружающего ионизации подвержены Изобарический/изомерных вмешательства при анализе образцов сложных мочи, таким образом требуя подтверждающих независимого тестирования.
Наша лаборатория недавно разработал мультиплексированных разделение платформы для увеличения пропускной способности образца при сохранении верности резолюции и данных высокой эффективности разделения на основе MSI-CE-MS12. Роман данных рабочих процессов могут быть разработаны в MSI-CE-МС для неадресных метаболит, профилирование (т.е., метаболомики) ограниченный объем biospecimens, тогда как контроля качества (QC) позволяют для коррекции партии, как необходимые для крупномасштабных населения 13исследований. В этом случае цветоделение выполняются с использованием Изократические буфер с вещества ионизации, происходящих в условиях устойчивого состояния растворителя при использовании обычных оболочка жидкий интерфейс, который позволяет для последовательных инъекций 10 или более образцов в пределах одной Запуск для быстрого, но селективного отбора различных классов ООА и их метаболитов14. В центре внимания этого исследования состоит в дальнейшей проверке MSI-CE-МС для прямого анализа подлинных мочи от представителя когорты клинически депрессии больных с использованием метода «разбавлять и стрелять», позволяет избежать необходимости для ферментов гидролиза15. Кроме того, осуществление электрокинетических спейсера между серийный образец пробки в MSI-CE-MS16 была выполнена для дальнейшего улучшения разрешения различных изомеров наркотиков/изобары, фон мочевыводящих вмешательства, и/или кросс взаимодействий при отборе большие панели DoA. Абсолютная количественная оценка DoA в образцах мочи при использованием соответствия транс внутренних стандартов (d-это) проявляется при использовании MSI-CE-МС. Этот подход также облегчает идентификацию наркотиков, а также выведение позиции правильный образец экрана положительных случаев, когда по сравнению с смесью группа препарата в рекомендуемых скрининг пороговый уровень, который выполняет также функции внутренней ссылки/КК в рамках же запустить.

<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

Новые аналитические методы срочно необходимы для включения высокой пропускной способностью, но всеобъемлющий наркотиков скрининг, учитывая тревожное опиоидной и рецепта наркотиков кризис в области общественного здравоохранения. Обычных наркотиков мочи основанные на экране двухуровневой иммуноанализа следуют газовой хроматографии тандем масс-спектрометрии (ГХ-МС/МС) или методом жидкостной хроматографии тандем масс-спектрометрии (LC-MS/MS) являются дорогостоящими и склонны к предвзятости во время ограничивается целевых групп известных наркотиков (ООА). Здесь мы наметим усовершенствованный метод для наркотиков наблюдения, что позволяет резолюции и обнаружения расширенной группы ООА и их метаболитов при использовании многосегментные инъекций капиллярного электрофореза масс-спектрометрии (MSI-CE-MS). Мультиплексированных цветоделение десяти образцов мочи с контролем качества, CE (< 3 мин/образец) в сочетании с приобретением полного сканирования данных с использованием времени прохождения масс-спектрометр (TOF-МС) под положительный ион режим обнаружения позволяет для идентификации и количественная оценка DoA выше рекомендуемых пороговых уровней. Отличное разрешение наркотиков изомеров и изобары, включая фоновой помехи, достигаются при использовании MSI-CE-МС с электрокинетических спейсера между сегментами образца, где Точная масса/Молекулярная формула вместе с comigration о соответствия транс внутренний стандарт и выявления одного или более био трансформированных метаболитов облегчения идентификации DoA над более широкое окно обнаружения. Кроме того образцы мочи могут быть проанализированы непосредственно без фермента Деконъюгация для быстрого скрининга без сложных образцов реакционной. MSI-CE-МС обеспечивает наблюдение за широкий спектр DoA, которая необходима для мониторинга лечения повышенного риска пациентов, включая подтверждение приверженности лекарственное, выявление незаконного использования/замены и оценке оптимальной дозировке режимов При необходимости для новых достижений в медицине точности.

Watch this Scientific Journal Video about High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry at JoVE.com

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

Здесь мы описываем метод высокой пропускной способностью для наблюдения комплексного препарата, что позволяет для повышения резолюции и обнаружения больших панелей наркотиков злоупотреблений и их метаболитов, с контролем качества на основе многосегментных инъекций капиллярная электрофорез масс-спектрометрии.

Высок объём и всеобъемлющей наркотиков наблюдения с помощью масс-спектрометрии многосегментные инъекций капиллярного электрофореза

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

Текущие стратегии скрининга мочи наркотиков являются дорогостоящими для выполнения для регулярного анализа все более крупных групп наркотиков злоупотребления, как это требуется для тестирования места работы, а также терапевтических приложений мониторинга наркотиков. Кроме того, методы, основанные на анализах аминокислот, подвержены предвзятости и в конечном счете ограничиваются целевым анализом известных лекарственных панелей. Основным преимуществом нашего метода, который называют MSI-CE-MS, является то, что он позволяет быстро скрининг неограниченной панели наркотиков и их метаболитов с высокой точностью и минимальной пробной работы.Существует настоятельная необходимость в высокой пропускной способности и доступный метод скрининга для улучшения исходов пациентов путем подтверждения приверженности и оптимизации режимов дозировки наркотиков, в то время как выявление незаконного употребления наркотиков. Эта мультиплексная платформа разделения может быть применена к целому ряду других областей исследований, связанных с целевым или нецелиматным профилированием метаболита в сложных биологических образцах. Начните с оттаивания де-идентифицированных утренних образцов мочи, собранных у пациентов с известной историей отпускаемых по рецепту лекарств при температуре хранения минус 80 градусов по Цельсию на льду и вихревого таяния образцов в течение 30 секунд.Далее осадок образцов центрифугации и объединить три 10 микролитера aliquots каждого образца с 10 микролитров дейтетерированных внутренних стандартов, пять микролитров 4-фтор-L-фенилаланин и 3-хлоро-L-тирозин раствор и 25 микролитров деионизированной воды. Затем центрифугировать смеси в течение одной минуты и передать 20 микролитров каждого образца в отдельные полипропиленовые флаконы. Чтобы установить неокрашенные параметры кондиционирования кремния, вырезать 135 сантиметров в длину, 50 микрометров внутреннего диаметра и 360 микрометров наружного диаметра капилляра из катушки.Используйте капиллярное оконное изготовитель, чтобы удалить около 7 миллиметров полиамидного покрытия с обоих концов каждого капилляра. Затем установите капиллярные входы в капиллярный электрофорез, или картридж CE, петляя каждый капилляр в течение двух 360 градусов поворотов, заботясь, чтобы выступать около двух миллиметров капиллярных точек из иглы опрыскиватель CE. Когда все капилляры были установлены, тщательно загрузите картридж CE в систему CE и храните опрыскиватель CE из источника иона.Поместите жидкой хроматографии, или LC опрыскиватель, в источник иона и выберите флеш в программном обеспечении системы для настройки капиллярного кондиционирования. Установите продолжительность метанола, одного молярного гидроксида натрия, деионизированной воды и фонового электролита до 30 минут на флеш и поместите изократический насос в режим ожидания в период кондиционирования капилляров. После последнего флеша очистите капиллярный электрофорез масс-спектрометр, или опрыскиватель CE-MS, и электрод CE с пропитанными метанолом салфетками.Очистите интерфейс CE-MS с одним к одному раствором воды изопропанола, чтобы удалить любые остаточные залежи соли. Замените опрыскиватель LC очищенным опрыскивательом CE-MS и недавно условным капилляром в коаксиальный жидкий интерфейс оболочки. Затем включите изократический насос и нанесите напряжение 30 киловольт в течение 15 минут, чтобы гарантировать, что стабильный текущий профиль CE достигается до анализа мочи.В системное программное обеспечение, выберите предпосылки, установите флеш до 600 секунд и укажите положение файла фона электролита. Установите впрыск для гидродинамически впрыскить образцы на 100 миллибаров в течение пяти секунд и электрокинетически ввести фоновые электролитные промегатели на 30 киловольт в течение 75 секунд. Установите прикладное напряжение до 30 киловольт, температуру картриджа до 25 градусов по Цельсию, а общее время времени работать до 40 минут.Затем, используя график, нанесите градиент давления в два миллибара в минуту от нуля до 40 минут во время разделения. Когда выборка приобретения завершена, промыть капилляр на 50 миллибаров давления с фоновыми электролитами на ночь в то время как капилляр находится в CE опрыскиватель в источнике иона. Установите положительное обнаружение ионов TOF-MS, чтобы охватить соотношение массы к зарядке 50 к 1700, со скоростью сбора данных 500 миллисекунд на спектр, и подтвердите, что как профиль, так и данные центроидов хранятся в формате файла D.Установите условия ионизации электроспрей для капиллярных и сопла напряжения 2000 вольт каждый, небулайзер газа до 10 фунтов на квадратный дюйм, и сушки газа доставки до восьми литров в минуту при 300 градусов по Цельсию с оболочкой газа поток 3,5 литров в минуту при 195 градусов по Цельсию во время приобретения. Затем установите настройки напряжения MS фрагментера, скиммера и октагопола на одну радиочастоту до 120, 65 и 750 вольт соответственно и установите параметры управления прибором и сбора данных в соответствии с конструкцией эксперимента. Для анализа данных откройте многоступенчатые данные CE-MS в программном обеспечении системы.В рамках хроматограмм установите данные извлечения и хроматограмму и форматы массовых спектральных данных в режим профиля. При сглаживания выберите квадратную кубическую Савицкую-Голай и установите ширину функции до 15 точек. Затем нажмите Integrate MS и установите интегратор для гибкой разработки.Под пиковыми фильтрами установите максимальное количество пиков до 11. Под видом нажмите список пик интеграции и выберите пиковое число, время удержания, пиковую область, пиковую высоту и соотношение сигнала к шуму. Затем сохраните параметры под уникальным именем метода и примените метод к процессу интерпретации каждого набора данных.В этом репрезентативном анализе различных изобарических изомеических препаратов злоупотребления и их метаболитов, 30 решенных пиков из 10 независимых образцов лекарственной смеси были обнаружены без переноски образца. Два других изобаричных опиоида могут быть полностью решены как 20 различных пиков с полным сбором данных сканирования. Аналогичным образом, два амфетамина позиционные изомеры были полностью решены в этом многовегментном анализе CE-MS, чтобы отличить незаконное злоупотребление метамфетамином от потенциального злоупотребления фентермин, предписанный стимулятор, который используется в качестве подавления аппетита для потери веса.В этом репрезентативном анализе скрининга на наркотики положительный результат скринингового теста на метадон был выведен путем обнаружения большого пика сигнала, со-мигрирующих с пиком метадона-д3 с низкой массовой погрешностью. Никакие другие сигналы не были обнаружены в любых других образцах мочи в пределах того же запуска и обнаруженная концентрация метадона превысила 13 раз рекомендуемый предел отсечения по сравнению с его измеренным соотношением реакции иона в образце и исправлена четырехкратным фактором разбавления мочи, подтверждающим приверженность пациентов метадоновой поддерживающей терапии. Здесь, серийная конфигурация впрыска в multi-segment CE-MS, включая 5 по-разному calibrants снадобья, была проанализирована в дублировании внутри одиночный бег совместно с синтетическим пустым мочой.Метаболиты препарата были обнаружены в качестве их зелья молекулярных ионов выше пределов их скрининга отсечения. После этой процедуры, большое количество полярных и ионных метаболитов в моче также могут быть проанализированы MSI CMS в поддержку открытия основе метаболических исследований. Кроме того, может быть достигнут всеобъемлющий эпиднадзор за широким спектром экзогенных наркотиков и их метаболитов, включая не предписанные лекарства и незаконные наркотики, склонные к злоупотреблению.Этот оптимизированный метод также может быть использован для регулярного проверки других наркотиков злоупотребления. Это могут быть метаболиты каннабиса или алкоголя, и наш метод может также различать синтетическую или поддельную матрицу мочи и естественный, реальный, подлинно пожертвованный образец мочи. Помните, чтобы всегда использовать осторожность при работе с биологическими жидкостями.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Rapid High Throughput Amylose Determination in Freeze Dried Potato Tuber Samples

Определение Rapid высокую пропускную способность Амилоза в сублимированного образцов клубней картофеля

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

Анализируя Динамика белков с использованием водорода валютный масс-спектрометрии

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

Улучшенные В-гель восстановительного β-Ликвидация для Комплексная О-связанные и сульфо-glycomics помощью масс-спектрометрии

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

Анализ летучих и окисления чувствительных соединений с использованием системы подачи холодной и электронного удара масс-спектрометрии

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

Деацетилирование Assays распутать Interplay между Sirtuins (SIRT2) и специфического белка-субстратов

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

Rapid Высокая пропускная способность Виды Идентификация ботанического материала с использованием прямого анализа в реальном времени с высоким разрешением масс-спектрометрии

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

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog (Xenopus laevis) Embryos

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog Xenopus laevis Embryos

Рентгенофлуоресцентного капиллярного электрофореза масс-спектрометрии для метаболомики одноклеточных в жить лягушки (Xenopus laevis) эмбрионов