JP2023100810A - 試料を清浄化する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体試料のマトリックス成分のいくつかを除去することによって、生体試料の複雑性を低減する。【解決手段】本発明は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とが提供される少なくとも１つの分離カラムを備える、フロースルーデバイスに関する。当該２種の充填要素は、デバイス中において混合または層状化されていてよく、デバイスは、マルチウォールプレートのウェルなどとしてプレート様式にて配置された、またはラックに入ったチューブとして配置された、単一のチューブまたは複数のチューブを備えてよい。さらに、本発明は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とに、生体試料を通すことによる、生体試料からの色素などの１種以上のマトリックス成分の除去方法に関する。【選択図】図１ｂ

Description

技術分野
本発明は、試料調製の領域に関し、より具体的には、生体試料からのマトリックス成分の迅速かつ簡単な除去を提供するデバイスに関する。また、本発明は、尿などの生体試料からのマトリックス成分の除去方法をも包含する。

背景
複雑な生体試料を処理することによって、以降に行なう当該試料中の検体の測定に影響を及ぼし得る物質の存在を除去または少なくとも低減することは、試料調製として、または単純に「試料プレップ」として、広く周知されている。この用語は、固相抽出（ＳＰＥ）、保持液抽出（ＳＬＥ）、およびタンパク質沈降を含む様々な方法および機器に関連して使用される。薬物、プロドラッグ、その代謝産物などのように小さな有機分子の分析において、試料プレップの主な目的は、質量分析（ＭＳ）による分析に十分な純度の提供である。

固相抽出（ＳＰＥ）は、分析試料の予備濃縮、様々な化学物質の精製、および水溶液からの毒性または有用物質の除去に広く使用されるクロマトグラフィー技術である。この技術は複数の用途によく使用されているが、しかしながら、たとえば様々なスポーツイベントで、違法物質の検出を目的として非常に多数の尿試料をルーチン的に試験する際などのように、厳密な試料清浄化が必要とされない場合には、高価で時間がかかることが分かっている。

保持液抽出（ＳＬＥ）は、検体抽出に水混和性溶媒を使用する。より具体的には、一般的に珪藻土などの不活性相に水相を固定し、その上に非水混和性相を載せる。少し後に、溶離液を押し入れるかまたは吹き入れるかしてこのカラムに通すことにより、その結果、タンパク質沈降または「希釈直打ち法」（Ｄ＆Ｓ）などの他の簡単な試料調製技術よりも本質的に清浄な抽出物が得られる。

「希釈直打ち法」（Ｄ＆Ｓ）は、比較的迅速な方法であり、臨床および法科学用途において広く使用されている。Ｄ＆Ｓの原理は、単純に、試料を希釈した後、たとえば液体クロマトグラフィー質量分析（ＬＣ－ＭＳ）システムなどに直接注入するというものである。

定義によると、Ｄ＆Ｓ法は、妨害成分を本質的に依然として含んではいるが、希釈という要因のために、その濃度が元の試料中での濃度よりも低い。したがって、清浄でないＤ＆Ｓ抽出物は、カラムをメンテナンスする必要性を増大させ得る、および／または以降で使用される液体クロマトグラフィーシステムの寿命を縮め得るのに加え、試料の純度が低いと、ＬＣ－ＭＳシステムにおける処理時間が増大し得る。さらに、たとえばブプレノルフィンおよびノルブプレノルフィンなどの特定のオピオイドのように、「困難」であるとして知られる特定の検体に対しては、Ｄ＆Ｓは使用不可能でさえある。

ＵＳ６，５４１，２７３（Ａｖｅｎｔｉｓ）は、固相抽出において使用するためのカートリッジの領域に関する。より具体的には、土壌、水、血液、組織、尿、および他の種類の農学的、医学的、または製薬学的試料中の、フィプロニルを含むピラゾールなどの農薬の存在の検出に有用である方法および装置が開示される。この装置は、試料を入れる第１の開口部と溶出液を出す第２の開口部とを有するカラムを備え、このカラムは、アミノ官
能性シリカを含有する第１の分離区域、活性炭を含有する第２の分離区域、マグネシウム－シリカゲルまたはシリカゲルを含有する第３の分離区域、およびマグネシウム－シリカゲルまたはシリカゲルのうち第３の分離区域で使用されなかった方を含有する第４の分離区域を備える。

ＷＯ２００７／０３０８４７は、溶解した毒素、抗生物質、ビタミン、ホルモン、および農薬などの有機性または生物学的検体の乾燥および／または精製に用いるマイクロ吸着カラムのための、少なくとも１種の乾燥剤を含有する充填材料、これを充填したマイクロ吸着カラム、ならびにその使用に関する。より具体的には、この充填材料は、硫酸マグネシウム、および酸化アルミニウム、塩化カルシウム、水素化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、水素化カリウム、シリカゲル、硫酸銅、酸化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、モレキュラーシーブ、水酸化ナトリウム、五酸化リン、シリケート上の硫酸、シリケート上の五酸化リンからなる群より選択される少なくとも１種のさらなる乾燥剤、ならびに、０．５～９０重量％の、ゼオライト、珪藻土、ベントナイト、または二酸化ケイ素などの、内部表面積の大きな天然または合成の担体を含有する。

ＷＯ２００８／１０３８２８（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｂｒｅｗｅｒ）は、胃内容物の清浄化および尿からの塩基性薬物の抽出などの、抽出、試料回収、および試料清浄化に用いるピペットチップを記載する。より具体的には、このピペットチップは、その細い下端に、固相吸着剤を含有するスクリーンまたはフィルターを含有し、その広い上端にバリアーを含有する。ＷＯ２００８／１０３８２８によれば、溶液が吸着剤と混合されると、ゲル、すなわち均質な溶液が得られ、その結果、卓越した抽出効率および迅速な平衡状態と称されるものが提供される。吸着剤の粒子径は５０～２００ｕｍの範囲であってよく、これは高効率の抽出を提供できるほど十分に小さいが、高圧を要する。好ましくない試料マトリックスの除去にあたって、高圧吸着剤に加えて、免疫親和性吸着剤、イオン交換剤、および分子量分離用途には多孔質材料などの他の吸着剤が挙げられる。吸着剤の具体例は、官能化もしくは非官能化スチレンジビニルベンゼン、アルミナ（塩基性、酸性、または中性）、フロリジル、小粒子径シリカゲル、Ｃ８、Ｑ１８、および官能化Ｃ８もしくはＣ１８材料、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＭｇＳＯ_４、またはＣａＳＯ_４（乾燥用途）、珪藻土、セファデックス、およびポリエチレンである。

合法または違法薬物の使用などの化学物質の速やかな取り締まりの需要が増大しているため、この分野において、スピード、簡単、および／またはコストという観点で改善された試料清浄化方法には、一定の需要がある。

本発明の概要
本発明のひとつの目的は、先行技術のうちの少なくともいくつかよりも高い効率で、所与の時間内に、生体試料のマトリックス成分の少なくともいくつかを除去することによって、当該生体試料の複雑性を低減することである。

より具体的には、本発明は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とが提供される少なくとも１つの分離カラムを備える、フロースルーデバイスに関する。

さらに、本発明の別の目的は、処理が簡単であるために多数の試料のルーチン的な試験などにおいて好適である方法によって、生体試料の複雑性を低減することである。

より具体的には、本発明は、生体試料からの１種以上のマトリックス成分の除去方法であって、マトリックス成分は、尿素、尿酸、リン脂質、アミノ酸、クレアチン、ウロビリン（ｕｒｏｂｉｌｌｉｎ）などのヘム分解生成物、および内因性の塩からなる群より選択される１種以上であり、この方法は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とに、試料を通す工程を備える、方法に関する。

最後に、本発明の他の目的は、薬物および他の化学物質について、これらが先行技術において「問題がある」とみなされているものであるか否かにかかわらず、その迅速かつ簡単な分析を提供することである。

より具体的には、本発明は、生体試料から１種以上のマトリックス成分を除去するための、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素との組み合わせの使用に関する。

本発明のさらなる詳細、実施形態、および利点は、本発明の詳細な説明、請求項、および他の部分から明らかとなる。

定義
用語「フロースルーデバイス」は、本明細書中において、試料などの液体を上端から入れることができるが、その下端から抽出できるようには構成されていない、デバイスについて使用される。

用語「アルミナ」は、本明細書中において、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）または酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｘｉｄｅ）としても知られるＡｌ_２Ｏ_３について使用される。

用語「吸湿性の塩」は、本明細書中において、試料から水を吸収および／または吸着できる能力によって定義される塩について使用される。

用語「充填」は、本明細書中において、分離に使用される任意の材料、すなわち、吸着および／または保持によって試料を複数の画分に分けるためにカラム中に含まれる材料について使用される。充填材料は、この分野において、媒体、具体的にはクロマトグラフィー媒体、吸着剤（ｓｏｒｂｅｎｔｓ）、吸着剤（ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ）、または単に充填剤などの、様々な用語で知られる。用語「充填」は、本明細書中において、カラムの内容物について使用され、それが本明細書中においてどのように提供されているかにかかわらず、すなわち、圧縮されているのかまたはカラム中に入れられているだけであるのかに関係なく、使用される。

用語「充填要素」は、本明細書中において、本発明に係るデバイス中に含まれる異なる充填剤をより容易に区別するために使用される。よって、各充填要素は、シリカ、硫酸マグネシウムと硫酸ナトリウムとの混合物といった本明細書中に例示されるものなどの任意の従来のクロマトグラフィー吸着剤であってよい。

用語「マトリックス成分」は、本明細書中において、試料調製の領域において一般的に使用される意味で使用される。よって、試料のマトリックスは、目的とする検体以外の組成要素または成分を含む。たとえば、尿試料は、図３中に例示されるように、尿素、リン脂質、アミノ酸、および多くの他の物質などのマトリックス成分を含んでよく、これらはすべて、検体測定の際に問題となる可能性があり、したがって試料調製中に除去されるべきである。

プレート様式で配置された混合様式の複数のチューブを備える本発明に係るデバイスを示す。 プレート様式で配置された層状様式の複数のチューブを備える本発明に係るデバイスを示す。 単一床、すなわち単一チューブ様式を備える混合様式の本発明に係るデバイスを示す。 単一床、すなわち単一チューブ様式を備える層状様式の本発明に係るデバイスを示す。 正常尿の組成、すなわちマトリックス成分を示すチャートである。 図４ａおよび図４ｂについて、左（ａ）は、さらなる処理を施していない未処理の加水分解尿を示し、右（ｂ）は、フロースルーデバイスでの処理後に得られた溶出液を示す。 図５ａおよび図５ｂは、色素および塩除去の観点における加水分解尿抽出物の清浄性を示す。左の培養チューブは沈殿させた尿を詳細に示し、この後、遠心分離ならびに溶出液の除去および蒸発が行なわれる。右の培養チューブは、同じ試料を本発明にしたがって処理したものを詳細に示す。 図６ａおよび図６ｂは、所与の非加水分解尿試料について、要素１を変えた際の、尿素（ａ：上チャート）およびクレアチニン（ｂ：下チャート）の含有量のバーチャート比較である。 所与の非加水分解尿試料について、要素２と要素１の組み合わせを変えた際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の含有量のバーチャート比較である。 所与の加水分解尿試料について、９６ウェルプレート中において個別カラム様式にて、アルミナ（酸性および中性）と吸湿性の塩とを様々な比率で混合した際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の除去のバーチャート比較を示す。 図９ａおよび図９ｂは、所与の非加水分解尿試料（上チャート）および加水分解尿試料（下チャート）について、アルミナと吸湿性の塩とを層状化して組み合わせたものを使用した際の、またはこれらを混合して組み合わせたものを使用した際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の除去のバーチャート比較を示す。 図１０ａおよび図１０ｂは、所与の加水分解尿試料についての、尿素（上のトレース）およびクレアチニン（下のトレース）の除去のＬＣ－ＭＳ／ＭＳ ＴＩＣを示す。左のトレースはＡＣＮでの簡単な沈殿を示し、右のトレースはフロースルーデバイスの使用である。 図１１ａおよび図１１ｂは、フロースルーデバイスと共に様々なプロトコールを使用して得られた、様々な濫用薬物についての、非加水分解尿からの回収のバーチャートを示す。

発明の詳細な説明
本発明の第１の態様は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とが提供される少なくとも１つの分離カラムを備える、フロースルーデバイスである。

アルミナは、周知の分離媒体であり、酸性、中性、または塩基性の形態をとり、気体流からの水の除去のために、ならびにクロマトグラフィーカラムおよび他の実験機器で用いる吸着剤としても、広く使用される。当業者は、商業的供給元からアルミナを入手できる、または、アルミナを購入して、水スラリー中に塩基を添加することによってそのｐＨを制御できる。

同様に、シリカ材料も、様々な分離および抽出の目的のための吸着剤として広く使用される。たとえば、固相抽出（ＳＰＥ）において、たとえば炭素などで官能化されたシリカ材料が広く使用され、炭素原子２～１８個からなる任意の炭素鎖長を有するこのような材料が、本発明に係るデバイス中において提供され得る。このような材料は、一般的に「ＳＰＥ相」と称される。

加えて、シリカの割合がこれよりも低い他の材料、たとえば珪藻土からなる材料なども、本発明に係るデバイス中における第１の充填要素として提供され得る。こうした材料は保持液抽出（ＳＬＥ）において一般的に使用され、したがって「ＳＬＥ相」と称される場合があり、本明細書中において用語「シリカを備える」に含まれる。

本発明に係るデバイス中において、第１の充填要素の粒子は多孔質粒子であってよい。より具体的には、アルミナが本発明に係るデバイス中に存在する場合、これは、少なくとも約１０μｍでありかつ上限を約２００μｍとする粒子径を有してよく、たとえば約１２０Åなどの、４０～２００Åの範囲の孔直径を有してよい。

さらに、シリカ材料が第１の充填要素中において提供される場合、これらは、上述されるものと同等の範囲の粒子径を有してよい。

第１の充填要素の粒子は、たとえば、球状または任意の不規則な形状であってよい。
さらに、第１の充填要素は、酸性または中性のアルミナを備えてよい。当業者は、たとえば予期される能力に応じて使用するために生じる特定の用途のために考慮してよい。異なるマトリックスおよび異なり得る検体パネルについて、中性のアルミナがより選択性であってよい。

さらに、第１の充填要素は、シリカを備える場合、有利にも官能化されていてよい。好適な官能は、たとえば、ＳＰＥ相において一般的に使用される任意のものであってよい。たとえば、官能化シリカは、直鎖状Ｃ４～Ｃ１８鎖などの炭素鎖、カルボキシ基、金属キレート基、およびカチオン交換基またはアニオン交換基などのイオン交換基からなる群からの官能性のうち１つ以上を含んでよい。

加えて、第１の充填要素は、エンドキャップされたシリカを備えてよく、これは、多くの場合、ＳＰＥ相として提供される。簡潔には、このキャッピングは、遊離シラノール基のキャッピングを指す。

付属の請求項によって定義される本発明を何ら限定することも意図しないが、第１の充填要素は、アセトニトリル（ＡＣＮ）などの溶媒と合わされると、当該溶媒中における溶解度が低いために沈殿を生じ、これにより、尿中の塩などの特定のマトリックス成分が除去されるようである。また、試料と第１の充填要素とが接触することにより、先行技術の方法が使用された際には除去が困難であった何らかの色素が除去されるようである。

よって、本発明に係るデバイス中において、第２の充填要素は実際には試料を「完全に乾燥させる」ために使用され、一方、先行技術においては、本明細書中において記載される種類の吸湿性の塩は、一般的に、検体をひとつの相から別の相へと「塩析する」ために使用される。この結果、吸湿性の塩の粉末とアルミナおよび／またはシリカ粒子とを組み合わせることによって、本発明に係るデバイスは、期せずして、生体試料からのマトリックス成分の高効率かつ迅速な除去を提供する。具体的には、以下の実験部分に示されるように、本発明は、尿および他の試料から、さらに一層困難なマトリックス成分を効率よく除去することが示された。

より具体的には、吸湿性の塩の粉末は、たとえば、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムセスキ水和物、塩化ナトリウム、および酸化マグネシウムからなる群より選択される１種以上を備えてよい。上述される第２の充填要素の効果を達成するものであれば、他の塩も使用されてよい。第２の充填要素において有用な塩は、乾燥剤として知られるもの、または単に無水塩と称されるものであってよい。

硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）および酢酸ナトリウム（ＮａＯＡｃ、すなわちＣＨ_３ＣＯＯＮａ）などの無機塩は、商品名ＱｕＥＣｈＥＲＳ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｔｅｋ．ｃｏｍ／）で市販される。したがって、当業者は、第２の充填要素を商業的供給元から入手してよい、またはこれを別の化学物質から調製してよい。本発明に係るデバイスにおいて、第２の充填要素は、粉末状であってよい硫酸マグネシウムおよび酢酸ナトリウムの混合物であり、その比率はたとえば１乃至４～約４乃至１で変動してよい。

有利な様式において、本発明に係るデバイスは、２つを超えない充填要素を含み、第１の充填要素はシリカを備え、第２の充填要素は硫酸マグネシウムおよび酢酸ナトリウムを備える。当該２つの充填要素は、別個の層としてまたは混合物として提供されてよく、このことは本明細書中の他の箇所に記載され得る。

本発明に係るデバイスにおいて、カラムは、第１の充填要素および第２の充填要素の両側に底部フリットおよび頂部フリットを備えてよい。言い換えると、フロースルーモードにある本デバイスを見た際に、上のフリットは当該２つの充填要素の上流に配置され、下のフリットは当該２つの充填要素の下流に配置される。この文脈において、用語「フリット」は、当該２つの充填要素をカラム中に維持でき、同時に液体の通過は許容する、フィルターまたはメッシュなどの任意の好適な仕切りに使用される。このようなフリットは、液体を吸着できてよい、または、特に小型デバイスの場合には利用不可能な容積を低減するために、液体が全く吸着不可能なもしくはわずかに吸着可能なメッシュとして調製できてよい。当業者には理解されることであるが、本発明に係るデバイスにおいて考慮されるすべてのフリットは、試料処理中の液体の通過を許容できる。

本発明に係るデバイスの一実施形態において、第１の充填要素および第２の充填要素は、カラム内において別個の層として提供される。次いで、図１ｂおよび図２ｂ中に例示されるように、第１の充填要素が、頂部フリットに近い方に、すなわち第２の充填要素および底部フリットの上流に提供される。

かかる層を明確に分けるために、第１の充填要素および第２の充填要素は、図１ｂおよび図２ｂ中にも例示されるように、中間フリットによって分けられていてよい。第１の充填要素および第２の充填要素についての上述されるすべての特徴が、この実施形態に適用されてよい。

別の一実施形態において、図１ａおよび図２ａ中に例示されるように、第１の充填要素および第２の充填要素は、カラム内において混合物として提供される。好適な混合比率は、たとえば、（アルミナおよび／またはシリカ粒子）：（吸湿性の塩）の１：４～４：１での混合であってよい。第１の充填要素および第２の充填要素についての上述されるすべての特徴が、この実施形態に適用されてよい。

本発明に係るデバイスは単一床様式であってよく、この場合、カラムは、チューブ、クロマトグラフィーカラム、または任意の他の好適なバレル形容器である。当該２つの充填要素について、およびこれらがどのように混合または層状化されるかについての、上述さ
れるすべての特徴が、この実施形態に適用されてよい。

代替的には、本発明に係るデバイスは多床様式であってよく、この場合、２つ以上の、たとえば複数のカラムは、マルチウォールプレートなどのプレートの固定ウェルなどとしてプレートにおいて、または、ラックに入ったチューブもしくはバイアルにおいて配置される。当該２つの充填要素について、およびこれらがどのように混合または層状化されるかについての、上述されるすべての特徴が、この実施形態に適用されてよい。

本願の他の箇所から分かるように、本発明に係るデバイスは、有利にも、生体試料からのマトリックス成分の除去に使用される。

したがって、一実施形態において、本発明に係るデバイスは、第１の充填要素および第２の充填要素の上流に配置された疎水性の頂部フリットを備えてよい。上述される、当該２つの充填要素の性質、カラム内におけるこれらの混合および／または層状化、ならびに様式などの、デバイスのすべての特徴を、本発明の範囲内において、当該頂部フリットと組み合わせてよい。

本発明の第２の態様は、生体試料からの１種以上のマトリックス成分の除去方法であって、マトリックス成分は、尿素、尿酸、リン脂質、アミノ酸、クレアチン、ウロビリン（ｕｒｏｂｉｌｌｉｎ）などのヘム分解生成物、および内因性の塩からなる群より選択される１種以上である。本発明に係る方法は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とに、試料を通す工程を備える。

上述される、当該２つの充填要素の性質、カラム内におけるこれらの混合および／または層状化、ならびに例示的な様式は、本発明に係る方法の範囲内において適用されてよい。

生体試料は、以降に行なう検体分析を成功させるためにその複雑性を低減する必要のある、任意の試料であってよい。この文脈において、用語「生物学的」は、ヒトなどの哺乳動物、または動物、または任意の他の生物学的供給源に由来するものとして理解される。生体試料は、尿または唾液などの生物学的液体であってよい。

試料から除去されるマトリックス成分は、たとえば、尿素、尿酸、リン脂質、アミノ酸、クレアチン、ウロビリン（ｕｒｏｂｉｌｌｉｎ）などのヘム分解生成物、および内因性の塩からなる群より選択される任意の１種以上であってよく、これらはすべて、ＭＳなどの分析方法を妨害することが知られる尿成分である。

代替的には、生体試料は、ヒトまたは動物に由来する生検または他の組織などの、液化されたまたは機械的に微細分割された組織を備えてよい。

より具体的には、以下の実験部分においてより詳細に例示されるように、本発明に係る方法は、たとえば、加水分解されていてもされていなくてもよい未処理の尿をアセトニトリルなどの好適な溶媒で希釈するという簡単なワークフローを包含してよい。得られる液体を、本発明に係るデバイスなどのカラムに添加し、任意の周知の技術によって陽圧をかけ、抽出物を回収する。次いで、得られた抽出物を、蒸発させ、ＬＣ－ＭＳに好適な溶媒中に再構成してよい、または、ＬＣ－ＭＳ上に直接注入してもよい。

本発明に係る有利な方法において、生体試料を、当該２つの充填要素に通す前に、加水分解する。これは、たとえば疎水性のフリットに通すことによって達成されてよい。

本発明の第３の態様は、生体試料から１種以上のマトリックス成分を除去するための、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素との組み合わせの使用である。

本願中に提供される、当該２つの充填要素の性質、カラム内におけるこれらの混合および／または層状化、例示的な様式および方法についての、すべての詳細は、本発明に係る使用の範囲内において任意の組み合わせまたは実施形態で適用されてよい。

本発明に係る使用は、薬物使用、バイオマーカー、代謝産物などを特定するまたは見つけるために、個体から採取された試料などの任意の生体試料からマトリックス成分を除去する目的にとって有利である。たとえば、本発明を、たとえば、身体能力を改善する薬物（ドーピング剤）などの違法薬物をスポーツイベント中に使用した人を特定するためのルーチン的な取り締まりにおいて使用してよい。また、濫用薬物、および／または化学物質の合法または違法摂取の結果形成される代謝産物を追跡するために使用してもよい。したがって、たとえば本発明の後に実施されるＭＳにおいて標的とされる検体は、たとえば、アンフェタミン、アヘン剤、コカイン、ベンゾジアゼピン、バルビツル酸塩、ｚ薬として周知される非ベンゾジアゼピン薬物、テトラヒドロカンナビノール（ＴＨＣ）、ステロイド、および関連する代謝産物からなる群より選択されてよい。

本発明に係る有利な使用において、除去される少なくとも１種のマトリックス成分は色素であり、試料は尿である。

図面の詳細な説明
図１は、プレート様式で配置された複数のチューブを備える本発明に係るデバイスの原理を例示する。図１ａは、各チューブ内において単一床様式を提供するために２つの充填要素がどのように混合されているかを示し、図１ｂは、２つの充填要素が、下層として第２の充填要素、すなわち吸湿性の塩と、上層として第１の充填要素、すなわちアルミナおよび／またはシリカとを有する層状様式に分かれていて、これらの層がフリットによって分けられていることを示す。

図２は、単一床清浄化様式を備える本発明に係るデバイスの原理を例示する。図２ａは、単一床様式を提供するために２つの充填要素がどのように混合されているかを示し、図２ｂは、下層として第２の充填要素、すなわち吸湿性の塩と、上層として第１の充填要素、すなわちアルミナおよび／またはシリカとを有し、これらの層がフリットによって分けられている、層状様式を示す。

図３は、正常尿の組成を示す。マトリックスの大部分（５６．１％）は尿素で構成され、それより小さな割合を、様々な塩、小さな有機酸、クレアチニンが構成する。チャートは、左から右に、尿酸１．３％、リン脂質０．５％、アミノ酸６％、クレアチニン２％、その他０．２％、カリウム３％、ナトリウム８％、アンモニア１％、カルシウム０．３％、硫酸塩４％、塩化物１４％、およびリン酸塩３．６％という割合を示す。

図４は、左は、さらなる処理を施していない未処理の加水分解尿を示し、右は、フロースルーデバイスでの処理後に得られた溶出液を示す。フロースルーデバイスを使用すると、マトリックス色素が完全に除去されて透明な液体が得られることが分かる。

図５は、色素および塩除去の観点における加水分解尿抽出物の清浄性を示す。図中、目視で確認される抽出物は、蒸発させた試料からのものである。左の培養チューブは沈殿させた尿を詳細に示し、この後、遠心分離ならびに溶出液の除去および蒸発が行なわれる。
右の培養チューブは、同じ試料をフロースルーデバイスを使用して処理した後で溶出液を蒸発させたものを詳細に示す。左の培養チューブには相当量の残渣および色素が示され、右は透明なチューブが示される。

図６ａおよび図６ｂは、所与の非加水分解尿試料について、充填要素１を変えた際の、尿素（ａ：上チャート）およびクレアチニン（ｂ：下チャート）の含有量のバーチャート比較を示す。変化させた吸湿性の塩の組み合わせを使用する抽出物を、希釈直打ち法アプローチと比較した。項目は、左から右へ、ＡＯＡＣ ＱｕＥＣｈＥＲｓ塩、ＥＮ ＱｕＥＣｈＥＲｓ塩、ＭｇＳＯ_４単独、Ｎａ_２ＳＯ_４単独、１：９希釈直打ち法。ＡＣＮでの尿クラッシュ率１：４（斜線模様）および１：９（横線模様）が詳細に示される。単一塩様式と比較して、様々なＱｕＥＣｈＥＲｓ塩の組み合わせは信頼度が高かった。

図７は、所与の非加水分解尿試料について、充填要素２と充填要素１の組み合わせを変えた際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の含有量のバーチャート比較を示す。項目は、左から右へ、ＡＯＡＣ塩単独；層状 Ｃ８ エンドキャップ 上述されるＡＯＡＣ塩；層状 Ｃ４ 上述されるＡＯＡＣ塩；層状 Ｓｉ 上述されるＡＯＡＣ塩；アルミナ－Ｎ単独；１：９希釈直打ち法。充填要素１を単独で使用した場合と比較して、様々の変化させたシリカ吸着剤を使用した場合に、わずかではあるが改善が観察された。アルミナ単独を使用した場合に、４０％を超える除去が得られ、さらに試料から色素が除去された。

図８は、所与の加水分解尿試料について、９６ウェルプレート中において個別カラム様式にて、アルミナ（酸性および中性）と吸湿性の塩とを様々な比率で混合した際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の除去のバーチャート比較を示す。項目は、左から右へ、Ａｌ－Ｎ／塩 １：１ プレート；Ａｌ－Ｎ／塩 １：１ カラム；Ａｌ－Ｎ／塩 ３：４ プレート；Ａｌ－Ｎ／塩 ２：３ プレート；Ａｌ－Ｎ／塩 ２：３
カラム；Ａｌ－Ａ／塩 １：１ プレート；Ａｌ－Ａ／塩 １：１ カラム；Ａｌ－Ａ／塩 ３：４ プレート；Ａｌ－Ａ／塩 ３：４ カラム；Ａｌ－Ａ／塩 ２：３ プレート；Ａｌ－Ａ／塩 ２：３ カラム。様々な比率にて良好なクレアチニンおよび尿素の除去が観察された。

図９ａおよび図９ｂは、所与の非加水分解尿試料（上チャート）および加水分解尿試料（下チャート）について、アルミナと吸湿性の塩とを層状化して組み合わせたものを使用した際の、またはこれらを混合して組み合わせたものを使用した際の、尿素（横線模様）およびクレアチニン（斜線模様）の除去のバーチャート比較を示す。２つのチャートに示される様々な項目は、左から右へ、層状 プレート ２００／２００ 塩／Ａｌ－Ｎ；２００／２００ 塩／Ａｌ－Ａ；３００／２００ 塩／Ａｌ－Ｎ；３００／２００ 塩／Ａｌ－Ａ；混合 プレート ４００ｍｇ 塩／Ａｌ－Ｎ；４５０ｍｇ 塩／Ａｌ－Ｎ；４００ｍｇ 塩／Ａｌ－Ａ；４５０ｍｇ 塩／Ａｌ－Ａ。層状様式と混合様式との比較から、層状様式においてクレアチニンおよび尿素の除去がより良好であり、中性のアルミナよりも酸性のアルミナの方がわずかに良好であることが示される。

図１０ａおよび図１０ｂは、所与の加水分解尿試料についての、尿素（上のトレース）およびクレアチニン（下のトレース）の除去のＬＣ－ＭＳ／ＭＳ ＴＩＣを示す。左のトレースはＡＣＮでの簡単な沈殿を示し、右のトレースはフロースルーデバイスの使用である。従来の処理と比較して、フロースルーデバイスを使用した場合に、高レベルの、典型的には９０％を超える尿素およびクレアチニンの除去が観察された。

図１１ａおよび図１１ｂは、フロースルーデバイスと共に様々なプロトコールを使用して得られた、様々な濫用薬物についての、非加水分解尿からの回収のバーチャートを示す
。バーは、左から、モルフィン、アンフェタミン、コデイン、ＭＤＭＡ、メフェドロン、ケタミン、コカイン、７－アミノフルニトラゼパム、ＰＣＰ、オキサゼパム、ザレプロン、およびリタリン酸を表す。上チャート（１１ａ）は、前面の横線模様により、実験部分に詳細が示される標準的な方法を詳細に示し、中間の斜線模様のさらなる小部分として、ＡＣＮの添加による変化を詳細に示し、背面の塗りつぶし模様のさらなる小部分として、ＭｅＯＨの添加による変化を詳細に示す。下チャート（１１ｂ）は、実験部分に詳細が示されるように、抽出より前にギ酸で変化させた尿を使用した場合の、上述される傾向を示す。

実験
本実施例は、例示目的のみにおいて提供され、付属の請求項によって定義される本発明を限定すると解釈されるべきではない。本出願において以下または他の箇所にて提供されるすべての先行技術文献を、引用により本明細書に含む。

材料および方法
薬物標準および関連する内部標準は、ＬＧＣ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ（テディントン、英国）から購入した。酢酸アンモニウム、水酸化アンモニウム、ＨＣｌ、ギ酸、酢酸、およびβ－グルクロニダーゼ（ｈｅｌｉｘ ｐｏｍａｔｉａ）は、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社（ジリンガム、英国）から購入した。尿は、健康なヒト志願者から供与された。すべての溶媒は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ブカレスト、ルーマニア）から入手したＬＣ／ＭＳグレードであった。水（１８．２ＭΩ．ｃｍ）は、Ｄｉｒｅｃｔ－Ｑ ５ 浄水器（Ｍｅｒｃｋ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ウォトフォード、英国）から、新鮮なものを毎日取得した。

加水分解尿についての手順
１ｍＬの尿（ブランクまたは添加物あり）を、９５０μＬの１００ｍＭ 酢酸アンモニウム（ｐＨ５）および５０μＬのβ－グルクロニダーゼ酵素（約４５００Ｕ／ｍＬの尿と同等）で希釈した。尿を６０℃において最長２時間かけて加水分解し、次いで、さらなる処理を施すまで冷却した。別の加水分解手順は、様々な組換えおよび非組換え酵素を使用するものであってよい。独自の処置を施した疎水性のフリットを使用する場合には、加水分解手順をプレート上にて実施できる。

尿抽出手順
（上述される例のような）非加水分解尿または酵素加水分解尿の、典型的には１００μＬを、６００μＬのＡＣＮと入念に混合する。混合は、エッペンドルフチューブもしくは他の好適な容器中においてオフラインで、またはプレート上で、いずれの場合にも、ボルテックス作用（２０秒間）を使用することによって、または吸引／吐出のピペッティング（３～４サイクル）を繰り返すことによって、実施できる。

尿の体積はこれより多くてもよい。
チューブ中でオフラインにて処理する場合、チューブを１３，３００ｒｐｍにおいて１０分間遠心分離して粒子状物質を除去してよい。プレート上で処理する場合、フリット要素が十分なろ過能力を有するため、遠心分離工程は不要である。

オフライン処理を使用する場合、フロースルーデバイスに上清を加える。
陽圧または真空を適用することにより、流れを開始する。流れの推奨は、標準型の頂部フリットを使用するフロースルーデバイスの場合と、独自に処置した疎水性の頂部フリットを使用するフロースルーデバイスの場合とで、異なり得る。典型的な処理は、処理完了に近づくにつれて加圧または真空に傾斜が付与されていてよい繊細な条件を使用するべきである。例示的な処理は、１ＰＳＩで１０秒間、３ＰＳＩで１０秒間、５ＰＳＩで１０秒
間、次いで１０ＰＳＩで１０秒間であってよい。

次いで、ＬＣ／ＭＳ分析のために、適切な移動相中において溶出液を蒸発および再構成してよい。クロマトグラフィーの条件および方法の感受性が許せば、水希釈ありまたはなしで、ＬＣ／ＭＳシステムに溶出液を直接注入してよい。

方法最適化方策
ガバペンチンおよびプレガバリンなどのいくつかの両性検体を含む困難な検体については、ならびに、いくつかの他の薬物の回収を増大させるためには、以下のさらなる工程が含まれてよい。

ＡＣＮとの混合前に、１０μＬのギ酸を尿試料に直接添加する。
試料／ＡＣＮ混合物を流した後で、ＡＣＮまたはＭｅＯＨなどの有機溶媒のさらなるアリコートが、回収を増大させ得る。ここでは、１００～２００μＬが有効であり得る。処理は、上述された真空または陽圧手順を使用して実施するべきである。

代替的には、本発明に係るデバイスは多床様式であってよく、この場合、２つ以上の、たとえば複数のカラムは、マルチウェルプレートなどのプレートの固定ウェルなどとしてプレートにおいて、または、ラックに入ったチューブもしくはバイアルにおいて配置される。当該２つの充填要素について、およびこれらがどのように混合または層状化されるかについての、上述されるすべての特徴が、この実施形態に適用されてよい。

Claims (20)

1. アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とが提供される少なくとも１つの分離カラムを備える、フロースルーデバイス。
2. 前記第１の充填要素はアルミナおよび／または官能化シリカを備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記シリカは、炭素原子４～１８個を有する直鎖状炭素鎖、カルボキシ基、金属キレート基、およびイオン交換基からなる群より選択される１つ以上の官能性を備える、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記吸湿性の塩の粉末は、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムセスキ水和物、塩化ナトリウム、および酸化マグネシウムからなる群より選択される１種以上を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
5. 前記第２の充填要素は硫酸マグネシウムおよび酢酸ナトリウムの混合物である、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記充填要素は、シリカの第１の充填要素と、硫酸マグネシウムおよび酢酸ナトリウムの第２の充填要素とに限定される、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
7. 前記カラムは、前記第１の充填要素および前記第２の充填要素の両側に配置される底部フリットおよび頂部フリットを備える、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
8. 前記第１の充填要素および前記第２の充填要素は、前記カラム内において別個の層として配置される、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
9. 前記第１の充填要素および前記第２の充填要素は中間フリットによって分けられている、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記第１の充填要素および前記第２の充填要素は、前記カラム内において混合物として提供される、請求項１～７のいずれか１項に記載のデバイス。
11. 前記少なくとも１つのカラムはチューブである、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
12. プレート上に配置された複数のカラムを備える、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
13. 前記カラムは、前記第１の充填要素および前記第２の充填要素の上流に配置された疎水性の頂部フリットを備える、先行する請求項のいずれか１項に記載のデバイス。
14. 生体試料からの１種以上のマトリックス成分の除去方法であって、前記マトリックス成分は、尿素、尿酸、リン脂質、アミノ酸、クレアチン、ウロビリン（ｕｒｏｂｉｌｌｉｎ）などのヘム分解生成物、および内因性の塩からなる群より選択される１種以上であり、前記方法は、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上
    の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素とに、前記試料を通す工程を備える、方法。
15. 前記試料は尿である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記試料は、唾液などの口腔内の液体である、請求項１４に記載の方法。
17. 前記方法は、前記試料を、前記第１の充填要素および第２の充填要素に通す前に、疎水性材料に通す工程を備える、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 生体試料から１種以上のマトリックス成分を除去するための、アルミナおよび／またはシリカの粒子を備える第１の充填要素と、１種以上の吸湿性の塩の粉末を備える第２の充填要素との混合物の使用。
19. 除去される少なくとも１種のマトリックス成分は色素であり、前記試料は尿である、請求項１８に記載の使用。
20. 質量分析などの分析より前に尿試料を調製するための、請求項１～１３のいずれか１項に記載のデバイスの使用。

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