RU2473079C1 - Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2473079C1
RU2473079C1 RU2011134269/28A RU2011134269A RU2473079C1 RU 2473079 C1 RU2473079 C1 RU 2473079C1 RU 2011134269/28 A RU2011134269/28 A RU 2011134269/28A RU 2011134269 A RU2011134269 A RU 2011134269A RU 2473079 C1 RU2473079 C1 RU 2473079C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chromatographic column
components
ion
orbital
trap
Prior art date
Application number
RU2011134269/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Даниэлевич Вирюс
Григорий Михайлович Родченков
Тимофей Геннадьевич Соболевский
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Антидопинговый центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Антидопинговый центр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Антидопинговый центр"
Priority to RU2011134269/28A priority Critical patent/RU2473079C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2473079C1 publication Critical patent/RU2473079C1/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: disclosed is a method of detecting a complex of xenobiotics in biological fluids during doping tests, wherein an analysed sample is divided into components by passing through a monolithic chromatographic column, wherein the flow rate is kept in the range of at least 500-1100 mcl/min; components are ionised with nitrogen in the presence of a methanol/water carrier in ratio of 20/80 and ionised components with mass difference of at least 10amu are successively extracted from the ion-orbital trap and fed for detection. The apparatus for detecting a complex of xenobiotics in biological fluid a sample input unit mounted in a temperature-controlled cabinet, an injector, a monolithic chromatographic column, an ion-orbital trap with a detector, a chemical ionisation unit with a built-in nitrogen generator placed between the output of the analysed substance from the chromatographic column and the input of the ion-orbital trap and a unit for controlling analysis progress, which is common for the system.EFFECT: enabling unambiguous detection and identification of chemical compounds and fragments thereof in arbitrary combinations with high reliability, accuracy and high rate of analysis.2 cl, 3 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к хроматографическому определению различных химических соединений и может быть использовано в медицине, биологии, экологии и допинговом контроле.The invention relates to chromatographic determination of various chemical compounds and can be used in medicine, biology, ecology and doping control.

Известен способ анализа жидких препаратов на основе растительного сырья методом хроматографии, который включает извлечение летучих веществ отгонкой исходной пробы паром, концентрирование летучих веществ экстракцией низкокипящим растворителем с последующей отгонкой растворителя и наконец собственно определение компонентов методами газовой или жидкостной хроматографии [1].A known method of analyzing liquid preparations based on plant materials by chromatography, which involves the extraction of volatiles by stripping the initial sample with steam, the concentration of volatiles by extraction with a low boiling solvent followed by distillation of the solvent, and finally the determination of the components by gas or liquid chromatography [1].

Недостатком указанного технического решения является невысокая информативность получаемых данных, в частности хроматографических спектров, что препятствует однозначной идентификации химических соединений и их фрагментов в произвольных комбинациях.The disadvantage of this technical solution is the low information content of the obtained data, in particular chromatographic spectra, which prevents the unambiguous identification of chemical compounds and their fragments in arbitrary combinations.

Известен также способ хроматографической идентификации компонентов сложных смесей органических соединений, включающий пропускание вещества через систему последовательно соединенных колонок, заполненных сорбентом различной полярности, отбор пробы после каждой колонки, детектирование на детекторах различных типов и идентификацию определяемого вещества расчетом коэффициента чувствительности и относительного удерживания по данным двух детекторов [2].There is also a method for chromatographic identification of components of complex mixtures of organic compounds, including passing a substance through a system of series-connected columns filled with a sorbent of different polarity, sampling after each column, detecting on detectors of various types and identifying the substance to be determined by calculating the sensitivity coefficient and relative retention according to the data of two detectors [2].

К недостаткам указанного способа следует отнести сложность процедуры анализа, а также вероятность получения недостоверных результатов при расчетах значений удерживания разных колонок.The disadvantages of this method include the complexity of the analysis procedure, as well as the probability of obtaining false results in calculating the retention values of different columns.

Известен также способ идентификации неизвестных веществ методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией. По указанному способу регистрируют хроматограмму как функцию времени удерживания и регистрируют масс-спектр в период времени, соответствующий выходу вещества из колонки, и сравнивают с масс-спектрами известных веществ, находящимися в базе данных, далее определяют индекс удерживания и сравнивают его с таковыми из базы данных и идентифицируют вещество по двум параметрам - масс-спектру и индексу удерживания [3].There is also a method of identifying unknown substances by gas chromatography in combination with mass spectrometry. According to the indicated method, the chromatogram is recorded as a function of the retention time and the mass spectrum is recorded in a period of time corresponding to the exit of the substance from the column, and compared with the mass spectra of known substances in the database, then the retention index is determined and compared with those from the database and identify the substance by two parameters - the mass spectrum and the retention index [3].

Недостатком указанного способа, несмотря на привлекательность использования индекса удерживания, является высокая вероятность получения недостоверных результатов анализа, поскольку индексы удерживания изначально привязаны к конкретной колонке с определенными параметрами и зачастую либо не воспроизводятся, либо на другом, хотя и аналогичном оборудовании, воспроизводятся с искажением, что может привести к недостоверной интерпретации результатов анализа.The disadvantage of this method, despite the attractiveness of using the retention index, is the high probability of obtaining inaccurate analysis results, since the retention indices are initially tied to a specific column with certain parameters and often either are not reproduced, or on other, albeit similar equipment, are reproduced with distortion, which may lead to inaccurate interpretation of analysis results.

Известен также способ идентификации неизвестных веществ методом жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией. По указанному способу также регистрируют хроматограмму как функцию времени удерживания и регистрируют масс-спектр в период времени, соответствующий выходу вещества из колонки, и сравнивают с масс-спектрами известных веществ, находящимися в базе данных, далее определяют индекс удерживания и сравнивают его с таковыми из базы данных и идентифицируют вещество по двум параметрам - масс-спектру и индексу удерживания [4].There is also a method of identifying unknown substances by liquid chromatography in combination with tandem mass spectrometry. According to the indicated method, the chromatogram is also recorded as a function of the retention time and the mass spectrum is recorded at a time corresponding to the exit of the substance from the column, and compared with the mass spectra of known substances in the database, the retention index is then determined and compared with those from the database data and identify the substance by two parameters - mass spectrum and retention index [4].

Недостатком указанного способа являются высокие значения граничных концентраций определяемых веществ и существенная вероятность недостоверности определения близких по строению веществ из-за идентичной фрагментации в ходе столкновительной диссоциации.The disadvantage of this method is the high values of the boundary concentrations of the substances to be determined and the significant likelihood of inaccurate determination of substances close in structure due to identical fragmentation during collisional dissociation.

В то же время используемое в прототипе аппаратурное оформление процесса тем не менее не позволяет достичь поставленного технического результата. Авторы полагают наиболее близкими к заявляемому устройству по техническим характеристикам и достигаемому техническому результату устройства, описанные в [5 и 6].At the same time, the hardware used in the prototype of the process nevertheless does not allow to achieve the set technical result. The authors believe that the closest to the claimed device according to the technical characteristics and the achieved technical result of the device described in [5 and 6].

Указанное устройство, например [6], включает смонтированный в термостате узел ввода пробы, инжектор, хроматографическую колонку (ХГК), ионно-орбитальную ловушку с детектором, соединенные с общим для системы блоком автоматического управления ходом анализа.The specified device, for example [6], includes a sample entry unit mounted in a thermostat, an injector, a chromatographic column (CGC), an ion-orbital trap with a detector, connected to a common unit for automatic control of the analysis process for the system.

В указанном устройстве пробу исследуемого образца с подвижной жидкой фазой разделяют на компоненты пропусканием через хроматографическую колонку, ионизируют разделенные компоненты и детектируют ионы сепарацией через орбитально-ионную ловушку (ОИЛ) с последующим определением принадлежности каждого иона конкретному веществу на основании его аналитических характеристик.In this device, a sample of a test sample with a mobile liquid phase is separated into components by passing through a chromatographic column, the separated components are ionized, and ions are detected by separation through an orbital-ion trap (OIL) with the subsequent determination of the identity of each ion to a specific substance based on its analytical characteristics.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является обеспечение возможности однозначной идентификации химических соединений в произвольных комбинациях за счет повышения точности определения характеристик исследуемых веществ при одновременном повышении порога чувствительности и оперативности определения.The technical result, the achievement of which the creation of this invention is directed, is to enable the unambiguous identification of chemical compounds in arbitrary combinations by increasing the accuracy of determining the characteristics of the investigated substances while increasing the threshold of sensitivity and efficiency of determination.

Поставленный технический результат достигается тем, что исследуемые вещества пропускают через монолитную хроматографическую колонку и при этом скорость потока поддерживают в пределах по меньшей мере 500-1100 мкл/мин, ионизацию компонентов проводят в атмосфере азота в присутствии носителя метанол/вода, причем соотношение компонентов носителя в ходе анализа изменяют линейно от 20/80 до 90/10 в течение 5 минут, и из ионно-орбитальной ловушки на детектирование последовательно отбирают и подают ионизированные компоненты с разностью масс по меньшей мере 10-4 а.е.м.The technical result is achieved by the fact that the test substances are passed through a monolithic chromatographic column and the flow rate is maintained at least 500-1100 μl / min, the components are ionized in a nitrogen atmosphere in the presence of a methanol / water carrier, and the ratio of the carrier components in during the analysis, they change linearly from 20/80 to 90/10 for 5 minutes, and from the ion-orbital trap, ionized components with a mass difference of less than -4 least 10 amu

Авторы предлагают неожиданное решение - заменить в известном устройстве обычную ХГК на монолитную. Последняя позволяет в известной степени снять ограничения по скорости подачи подвижной фазы (в нашем случае это смесь метанол/вода) в ХГК со всеми вытекающими из этого преимуществами:The authors propose an unexpected solution - to replace conventional CHC in a known device with a monolithic one. The latter allows to a certain extent to remove restrictions on the feed rate of the mobile phase (in our case, it is a mixture of methanol / water) in CHC with all the ensuing advantages:

- увеличить скорость подачи исследуемого вещества в ХГК до необходимых пределов,- increase the feed rate of the test substance in the CHC to the necessary limits,

- соответственно за единицу времени увеличить выход протонов из подвижной фазы, что позволяет ионизировать пропорционально большее количестве исследуемого вещества,- accordingly, per unit time, increase the proton yield from the mobile phase, which allows ionizing a proportionally larger amount of the test substance,

- существенно сократить продолжительность проведения анализа- significantly reduce the duration of the analysis

- возможность эффективного использования химической ионизации компонентов исследуемого вещества.- the ability to effectively use chemical ionization of the components of the investigated substance.

Известно, что как атомная масса, так и молекулярная масса веществ выражается не целыми, а дробными числами и, зная по химической формуле органического соединения точную молекулярную массу его, может быть вычислен и элементный состав (программа Molecular Fragment Calculator). С другой стороны, если известна измеренная масса протонированного иона (m/z), то по этой массе можно установить брутто-формулу вещества. При этом следует подчеркнуть, что при определении массы с точностью до третьего знака (например 345,253) брутто-формула дает список из трех веществ, одно из которых соответствует станозололу, а при определении массы с точностью до четвертого знака (345,2533) брутто-формула дает только одно вещество - станозолол. Из вышеизложенного вытекает, что, чем точнее в процессе проведения анализа определена масса протонированного иона, тем выше точность определения искомого вещества.It is known that both the atomic mass and the molecular mass of substances are expressed not in whole but in fractional numbers, and, knowing the exact molecular weight of the compound, the elemental composition can be calculated (Molecular Fragment Calculator). On the other hand, if the measured mass of the protonated ion (m / z) is known, then the gross formula of the substance can be established from this mass. It should be emphasized that when determining mass up to the third sign (for example 345,253), the gross formula gives a list of three substances, one of which corresponds to stanozolol, and when determining mass up to the fourth sign (345,2533), the gross formula gives only one substance - stanozolol. It follows from the foregoing that the more accurately the mass of the protonated ion is determined during the analysis, the higher the accuracy of the determination of the desired substance.

Следует особо отметить, что с учетом вышеизложенного, заявляемый способ определения ксенобиотиков может реализоваться как с привлечением эталонных образцов исследуемых веществ, так и без него.It should be especially noted that, taking into account the foregoing, the claimed method for determining xenobiotics can be implemented both with the involvement of reference samples of the studied substances and without it.

Что касается технологических параметров осуществления заявляемого технического решения, то следует отметить, что в тандемной масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС/МС) исследуемую пробу подвергают электрораспылительной ионизации в режиме регистрации положительных (или отрицательных) ионов. Характерной особенностью такого процесса ионизации является парадоксальное явление - чем меньше скорость потока элюэнта, тем продуктивнее процесс ионизации. В то же время не следует упускать из виду то обстоятельство, что ВЭЖХ-МС/МС сочетает два процесса: хроматографию и масс-спектрометрию. А эти процессы зачастую противоречивы по параметрам, поскольку низкая скорость потока элюента, хотя и способствует более эффективной ионизации, отрицательно сказывается на селективности.As for the technological parameters of the implementation of the claimed technical solution, it should be noted that in tandem mass spectrometry (HPLC-MS / MS) the test sample is subjected to electrospray ionization in the registration mode of positive (or negative) ions. A characteristic feature of such an ionization process is a paradoxical phenomenon - the lower the flow rate of the eluent, the more productive the ionization process. At the same time, one should not lose sight of the fact that HPLC-MS / MS combines two processes: chromatography and mass spectrometry. And these processes are often contradictory in parameters, since the low flow rate of the eluent, although it contributes to more efficient ionization, negatively affects the selectivity.

В то же время, как указывалось выше, использование монолитной ХГК позволяет (за счет повышения скорости подвижной фазы) за единицу времени увеличить выход протонов из подвижной фазы, что позволяет ионизировать пропорционально большее количестве исследуемого вещества, а это приводит к более эффективному использованию химической ионизации компонентов исследуемого вещества и, соответственно, к повышению чувствительности системы. Однако и в этом случае повышение скорости подвижной фазы выше определенного уровня снижает эффективность работы монолитной ХГК, и соответственно, снижается чувствительность системы. Поэтому в заявляемом способе определения ксенобиотиков параметры проведения процесса ограничены такими пределами, которые оптимально совмещают осуществление хроматографического разделения исследуемой пробы и спектрального анализа ее.At the same time, as mentioned above, the use of monolithic CHC allows (due to an increase in the speed of the mobile phase) per unit time to increase the proton yield from the mobile phase, which allows ionizing a proportionally larger amount of the test substance, and this leads to a more efficient use of chemical ionization of the components the investigated substance and, accordingly, to increase the sensitivity of the system. However, even in this case, an increase in the speed of the mobile phase above a certain level reduces the efficiency of the monolithic ChGK, and, accordingly, the sensitivity of the system decreases. Therefore, in the inventive method for determining xenobiotics, the parameters of the process are limited to such limits that optimally combine the implementation of chromatographic separation of the test sample and its spectral analysis.

Выход за пределы заявленных параметров проведения процесса приводит к ухудшению селективности (подача в детектор ионизированных компонентов с разностью масс 10-3), снижению чувствительности (неизменный состав подвижной фазы, снижение скорости подвижной фазы или повышение ее за заявленные пределы), резкому снижению предела чувствительности (с 3 пг/мл до 30-80 пг/мл при замене монолитной ХГК на обычную) и т.д.Going beyond the declared parameters of the process leads to a deterioration in selectivity (supply of ionized components with a mass difference of 10 -3 to the detector), a decrease in sensitivity (a constant composition of the mobile phase, a decrease in the speed of the mobile phase or an increase beyond the declared limits), a sharp decrease in the sensitivity limit ( from 3 pg / ml to 30-80 pg / ml when replacing monolithic CHC with normal), etc.

Таким образом, с учетом вышеизложенного, устройство для осуществления заявляемого способа включает смонтированный в термостате узел ввода пробы, инжектор, ХГК, ионно-орбитальную ловушку (ОИЛ) с детектором, соединенные с общим для системы блоком автоматического управления ходом анализа, и дополнительно включает блок химической ионизации со встроенным генератором азота, размещенный между выходом анализируемого вещества из хроматографической колонки и входом в орбитально-ионную ловушку, и в качестве хроматографической колонки устройство включает монолитную хроматографическую колонку.Thus, in view of the foregoing, the device for implementing the proposed method includes a sample inlet thermostat mounted in the thermostat, an injector, CGC, an ion-orbital trap (OIL) with a detector, connected to a common unit for the automatic control of the analysis, and further includes a chemical unit ionization with a built-in nitrogen generator, located between the exit of the analyte from the chromatographic column and the entrance to the orbital-ion trap, and as a chromatographic column It comprises a monolithic chromatographic column.

На Фиг.1 представлена блок-схема заявляемого устройства.Figure 1 presents a block diagram of the inventive device.

Устройство включает термостат 1, содержащий узел ввода пробы 2, инжектор 3, соединенный с монолитной ХГК 4, выходом 5 соединенной с блоком химической ионизации 6 с присоединенным к нему генератором азота 7. Блок химической ионизации 6 последовательно скоммутирован с ОИЛ 8 и детектором 09. Вся система объединена с блоком управления ходом анализа 10 соответствующими коммуникациями 11.The device includes a thermostat 1, which contains a sample inlet 2, an injector 3 connected to a monolithic CHC 4, output 5 connected to a chemical ionization unit 6 with a nitrogen generator 7 attached to it. Chemical ionization unit 6 is connected in series with OIL 8 and detector 09. All the system is combined with an analysis progress control unit 10 with corresponding communications 11.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Устанавливают рабочую температуру термостата 1 и через блок автоматического управления ходом анализа 10 задают необходимые параметры хромато-масс-спектрометрического определения анализируемой пробы. Анализируемую пробу вводят в узел ввода пробы 2, далее через инжектор 3 проба поступает в монолитную ХГК 4, где происходит разделение на компоненты, которые по выходу 5 из колонки поступают в блок химической ионизации 6, в который одновременно подают азот из генератора 7. В блоке химической ионизации 6 компоненты пробы ионизируются (коронный разряд, атмосфера азота, носитель смесь метанол-вода) и ионы (положительные) поступают в ОИЛ 8, в которой осуществляют отбор и подачу в детектор 9 ионизированных компонентов пробы, и результаты детектирования регистрируют в блоке автоматического управления хода анализа 10.The operating temperature of the thermostat 1 is set and, through the automatic control unit for the analysis 10, the necessary parameters of the chromatography-mass spectrometric determination of the analyzed sample are set. The analyzed sample is introduced into the sampling input unit 2, then through the injector 3 the sample enters the monolithic CHC 4, where it is divided into components, which, at the exit 5 from the column, enter the chemical ionization unit 6, into which nitrogen is supplied from the generator 7. At the same time chemical ionization 6 components of the sample are ionized (corona discharge, nitrogen atmosphere, the carrier is a mixture of methanol-water) and ions (positive) enter OIL 8, in which the ionized components of the sample are taken and fed into the detector 9, and the detection results I register in the automatic control unit of the analysis 10.

В качестве аналитической системы могут быть использованы, например, хромато-масс-спектрометр Surveyor HPLC, совмещенный с ОИЛ-масс-спектрометром (Bremen, Германия) и оснащенный ионным источником для химической ионизации с генератором азота NM30LA (Peak Scientific, США).As an analytical system, for example, a Surveyor HPLC chromato-mass spectrometer combined with an OIL mass spectrometer (Bremen, Germany) and equipped with an ion source for chemical ionization with a nitrogen generator NM30LA (Peak Scientific, USA) can be used.

В качестве монолитной ХГК могут быть использованы, например, PLPR-S 300 (Polymer Labs), Chromolith (Merck), Onyx Monolith C18 (Phenomenex, Германия) и другие подобные колонки.As a monolithic CGC, for example, PLPR-S 300 (Polymer Labs), Chromolith (Merck), Onyx Monolith C 18 (Phenomenex, Germany) and other similar columns can be used.

В качестве вспомогательного оборудования могут быть использованы:As auxiliary equipment can be used:

- автоматический шейкер фирмы Glas-Col®, США - для ЖЖЭ;- automatic shaker from Glas-Col ® , USA - for ZhEZh;

- центрифуга марки Rotina 46R фирмы Hettich, (ФРГ) для получения контрастной поверхности раздела между органической и водной фазами;- a centrifuge brand Rotina 46R company Hettich, (Germany) to obtain a contrasting interface between the organic and aqueous phases;

- вакуумный концентратор фирмы Barnstead Inc. (США) для упаривания органического экстракта.- vacuum concentrator from Barnstead Inc. (USA) for evaporation of the organic extract.

Для приготовления подвижных фаз и для растворения образцов сравнения могут быть использованы, например, метанол для хроматографии (Merck, Германия) и сверхчистая вода (ρ=18,2 Мом/см, полученная на установке Direct Q, Millipore).For the preparation of mobile phases and for the dissolution of comparison samples, for example, methanol for chromatography (Merck, Germany) and ultrapure water (ρ = 18.2 MΩ / cm obtained using a Direct Q, Millipore apparatus) can be used.

Для жидкостно-жидкостной экстракции может быть использован диэтиловый эфир марки ч.д.а. (Медхимпром, Россия).For liquid-liquid extraction can be used diethyl ether brand of analytical grade. (Medkhimprom, Russia).

Ионизацию осуществляют воздействием коронного разряда в атмосфере азота при нормальном давлении.Ionization is carried out by the action of a corona discharge in a nitrogen atmosphere at normal pressure.

Детектирование определяемых веществ проводят в режиме регистрации полного сканирования.Detection of detected substances is carried out in the registration mode of a full scan.

Изобретение может быть осуществлено следующим образом.The invention can be implemented as follows.

К исследуемому образцу биологической жидкости добавляют фосфатный буфер и раствор β-глюкуронидазы (Roche, Германия) и подвергают образец ферментативному гидролизу, гидролизат охлаждают, добавляют смесь карбоната калия и гидрокарбоната натрия до pH 9-10, далее образец экстрагируют диэтиловым эфиром с добавлением сульфата натрия. Органический экстракт затем центрифугируют, эфирный слой упаривают досуха, сухой остаток растворяют в метаноле. Приготовленный таким образом для анализа экстракт далее направляют на хромато-масс-спектрометрическое определение, параметры которого будут представлены в примерах конкретного осуществления заявленного технического решения.Phosphate buffer and a solution of β-glucuronidase (Roche, Germany) are added to the studied sample of biological fluid and the sample is subjected to enzymatic hydrolysis, the hydrolyzate is cooled, a mixture of potassium carbonate and sodium hydrogen carbonate is added to a pH of 9-10, then the sample is extracted with diethyl ether and sodium sulfate. The organic extract is then centrifuged, the ether layer is evaporated to dryness, and the dry residue is dissolved in methanol. Thus prepared for analysis, the extract is then sent for chromatography-mass spectrometric determination, the parameters of which will be presented in examples of specific implementation of the claimed technical solution.

Для лучшего понимания изобретение может быть проиллюстрировано, но не исчерпано следующими примерами его конкретного осуществления.For a better understanding, the invention can be illustrated, but not exhausted by the following examples of its specific implementation.

Пример 1.Example 1

Определение ксенобиотиков.Definition of xenobiotics.

Анализ проводят на хромато-масс-спектрометрической системе Surveuor HPLC, совмещенной с ОИЛ-масс-спектрометром (Bremen, Германия) и оснащенной ионным источником для химической ионизации с генератором азота NM30LA (Peak Scientific, США). В качестве ХГК используют Onyx Monolith C18.The analysis is carried out on a Surveuor HPLC chromatography-mass spectrometric system combined with an OIL mass spectrometer (Bremen, Germany) and equipped with an ion source for chemical ionization with a nitrogen generator NM30LA (Peak Scientific, USA). Onyx Monolith C 18 is used as HCG.

Рабочие растворы (список использованных веществ представлен ниже в Таблице 1, получены от фирмы LGC Promochem, Wesel, Германия) готовят растворением ксенобиотиков в заведомо не содержащей последних биологической жидкости (моча), и при этом содержание каждого вещества в биологической жидкости зависит от его класса (например, анаболики 10 нг/мл; бета-блокаторы и бета-агонисты 50; диуретики 200; стимуляторы 100 и т.д.). К образцу мочи (5 мл) с растворенным ксенобиотиком добавляют 1 мл фосфатного буферного раствора (pH 7,0) и 50 мкл раствора β-глюкуронидазы и подвергают образец ферментативному гидролизу (57°C, 3 часа), гидролизат охлаждают до комнатной температуры, добавляют в него 100 мг смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия (2:1) до pH 9-10, далее образец экстрагируют 5 мл диэтилового эфира с добавлением 500 мг сульфата натрия. Органический экстракт затем центрифугируют в течение 5 минут при 2500 об/мин, эфирный слой упаривают досуха, сухой остаток растворяют в 50 мкл метанола. Приготовленный таким образом для анализа экстракт далее направляют на хромато-масс-спектрометрическое определение при следующих параметрах: температура фокусирующего капилляра - 280°C, ток через иглу 5 мкА, скорость потока осушающего газа (азот) 20 л/час; скорость сканирования 1 скан/сек; диапазон сканирования 100-500 а.е.м.; точность определения масс ≤2 млн-1; разрешение 60000 (на половине высоты); объем вводимой пробы 10 мкл; подвижная фаза А: метанол-вода 80:20, В: метанол - вода 90:10; градиентное элюирование 0-8 мин: 50% В; 8-12 мин: 100% В; скорость потока 800 мкл/мин. Снимают и регистрируют хроматографические и масс-спектрометрические характеристики пробы: определяют время удержания, молекулярную массу, нижний предел обнаружения. Нижний предел обнаружения устанавливают следующим образом: готовят раствор ксенобиотика пяти разных концентраций в каждой из 10 разных проб биологической жидкости и анализируют 50 полученных образцов. Селективность определяют сравнением результатов анализа чистой биологической жидкости (матрица) и с добавлением соответствующего ксенобиотика. Результаты анализа представлены в Таблице 1.Working solutions (the list of used substances is presented below in Table 1, obtained from LGC Promochem, Wesel, Germany) is prepared by dissolving xenobiotics in obviously not containing biological fluid (urine), and the content of each substance in the biological fluid depends on its class ( e.g. anabolics 10 ng / ml; beta-blockers and beta-agonists 50; diuretics 200; stimulants 100, etc.). To a urine sample (5 ml) with dissolved xenobiotic, 1 ml of phosphate buffer solution (pH 7.0) and 50 μl of β-glucuronidase solution are added and the sample is subjected to enzymatic hydrolysis (57 ° C, 3 hours), the hydrolyzate is cooled to room temperature, added it contains 100 mg of a mixture of potassium carbonate and sodium bicarbonate (2: 1) to a pH of 9-10, then the sample is extracted with 5 ml of diethyl ether with the addition of 500 mg of sodium sulfate. The organic extract is then centrifuged for 5 minutes at 2500 rpm, the ether layer is evaporated to dryness, the dry residue is dissolved in 50 μl of methanol. The extract thus prepared for analysis is then sent for chromatography-mass spectrometric determination with the following parameters: temperature of the focusing capillary - 280 ° C, current through the needle 5 μA, flow rate of the drying gas (nitrogen) 20 l / h; scanning speed 1 scan / sec; scanning range 100-500 amu; mass determination accuracy ≤2 million -1; Resolution 60,000 (at half height); sample volume 10 μl; mobile phase A: methanol-water 80:20, B: methanol-water 90:10; gradient elution 0-8 min: 50% B; 8-12 min: 100% B; flow rate 800 μl / min. The chromatographic and mass spectrometric characteristics of the sample are removed and recorded: retention time, molecular weight, and lower detection limit are determined. The lower detection limit is set as follows: prepare a xenobiotic solution of five different concentrations in each of 10 different biological fluid samples and analyze the 50 samples obtained. Selectivity is determined by comparing the results of the analysis of pure biological fluid (matrix) and with the addition of the corresponding xenobiotic. The results of the analysis are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 ксенобиотикxenobiotic Брутто-формулаGross formula Масса протони p. иона измерен.Proton mass p. ion measured. Время удерж (мин.)Hold Time (min.) Ошибка по массе (ppm)Mass Error (ppm) Нижн. предел обнаруже
ния (нг)
Lower detection limit
niya (ng)
Класс ксенобиотикаXenobiotic Class
1one БолденонBoldenone C19H26O2 C 19 H 26 O 2 287.201107.27.2011 7.647.64 0,50.5 1010 анаболикanabolic 22 ТренболонTrenbolone C18H22O2 C 18 H 22 O 2 271.1693271.1693 7.037.03 0.70.7 <0.2<0.2 анаболикanabolic 33 АнастрозолAnastrozole C17H17N5 C 17 H 17 N 5 294.1719294.1719 5.335.33 1.21.2 <5<5 ингибитор ароматазыaromatase inhibitor 4four ДигидроэкземестанDihydroeczemane C20H26O2 C 20 H 26 O 2 299.2004299.2004 7.757.75 2.92.9 <5<5 ингибитор ароматазыaromatase inhibitor 55 ФенотеролFenoterol C17H21NO4 C 17 H 21 NO 4 304.1549304.1549 2.902.90 1.51.5 <10<10 бета-агонистbeta agonist 66 АтенололAtenolol C14H22N2O5 C 14 H 22 N 2 O 5 267.1709267.1709 2.222.22 2.42.4 50fifty бета-блокаторbeta blocker 77 БунололBunolol C17H25NO3 C 17 H 25 NO 3 292.1913292.1913 6.856.85 1.61.6 <50<50 бета-блокаторbeta blocker 88 КортизолCortisol C21Н30О5 C 21 N 30 O 5 363.2171363.2171 14.414.4 0.20.2 <0.1<0.1 кортикотропинcorticotropin 99 КортизонCortisone C21H28O5 C 21 H 28 O 5 361.2014361.2014 15.315.3 0.30.3 <0.1<0.1 кортикотропинcorticotropin 1010 АмилоридAmiloride C6H8N7OClC 6 H 8 N 7 OCl 230.0552230.0552 1.601.60 2.22.2 125125 диуретикdiuretic 11eleven ЭтилофринEthylofrin C10H15NO2 C 10 H 15 NO 2 182.1176182.1176 6.216.21 3.93.9 <50<50 стимуляторstimulant 1212 АдрафинилAdrafinil C15H15NO3SC 15 H 15 NO 3 S 312.0670312.0670 4.544.54 1/31/3 50fifty стимуляторstimulant

Пример 2. Анализ биологической жидкости, содержащей смесь ксенобиотиков.Example 2. Analysis of a biological fluid containing a mixture of xenobiotics.

Процедуру пробоподготовки и анализ пробы проводят как в Примере 1, за исключением того, что скорость потока поддерживают в пределах 1000 мкл/мин и анализу подвергают биологическую жидкость, содержащую болденон, тренболон и дигидроэкземестан. Результаты анализа представлены в Таблице 2.The sample preparation procedure and analysis of the sample is carried out as in Example 1, except that the flow rate is maintained within 1000 μl / min and the biological fluid containing boldenone, trenbolone and dihydroexmestane is analyzed. The results of the analysis are presented in Table 2.

Таблица 2table 2 ксенобиотикxenobiotic Брутто-формулаGross formula Масса протонир. иона измерен.Mass protonir. ion measured. Время удерж. (мин.)Hold Time (min) Ошибка по массе (ppm)Mass Error (ppm) Нижн. предел обнаружения (нг)Lower detection limit (ng) Теоретич. молекулярная массаTheoretical molecular mass 1one БолденонBoldenone C19H26O2 C 19 H 26 O 2 287.201307.27.2013 7.647.64 0,50.5 1010 287.201107.27.2011 22 ТренболонTrenbolone C18S22O2 C 18 S 22 O 2 271.1691271.1691 7.037.03 0.70.7 <0.2<0.2 271.1698271.1698 33 ДигидроэкземестанDihydroeczemane C20H26O2 C 20 H 26 O 2 299.2007299.2007 7.757.75 2.92.9 <5<5 299.2011299.2011

Пример 3 (сравнительный по патенту [4])Example 3 (comparative patent [4])

Получение масс-спектров, определение характеристических ионов, времени удержания и пределов детектирования кортизола и кортизонаAcquisition of mass spectra, determination of characteristic ions, retention time and detection limits of cortisol and cortisone

Готовят стандартные растворы аналитов (1 мг/мл): в метаноле, далее получают рабочие растворы разбавлением стандартных растворов до содержания 1,0 мкг/мл. Приготовленные таким образом рабочие растворы вводят в систему ВЭЖХ-МС/МС (хромато-масс-спектрометр с тройным квадрупольным анализатором TSQ Quantum фирмы Thermo Finnigan (США), соединенным с высокоэффективным жидкостным хроматографом модели Surveyor, оснащенным автосамплером, насосом высокого давления и дегазатором фирмы Thermo Finnigan (США). Анализ ведут при скорости потока подвижной фазы 0.2 мл/мин. Определяемые вещества разделяют градиентным элюированием при условиях: 0 мин - 15% В; 10 мин - 60% В; 15 мин - 75% В, 25 мин. - 85%, общее время анализа с учетом стабилизации системы перед вводом следующего образца составляет 35 мин. Ионизацию при атмосферном давлении осуществляют электрораспылением в режиме регистрации отрицательных ионов. Напряжение на капилляре - 3.8 кВ; температура капилляра 245°C; скорость потока осушающего газа (азот) - 0.45 л/мин; скорость потока газа (аргон) в камере соударения - 0.075 л/мин; температура в камере ионизации 200°C; давление на распылителе - 2 атм. Детектирование определяемых веществ проводят в режиме регистрации селективных реакций (SRM). Ширина пика для прекурсор-ионов и соответствующих характерных ионов на первом квадруполе (Q1) и третьем квадруполе (Q3) составляет 0.5 а.е.м. (на половине высоты), время задержки - 5 мс. Обработку полученных данных (масс-спектры, характеристические ионы, время удержания и пределы детектирования исследуемых ксенобиотиков) проводят с применением программного обеспечения Xcalibur версии 1.3 фирмы Thermo Finnigan, США (см. Таблицу 3).Prepare standard analyte solutions (1 mg / ml): in methanol, then work solutions are obtained by diluting standard solutions to a content of 1.0 μg / ml. The working solutions thus prepared are introduced into an HPLC-MS / MS system (a TSQ Quantum Triple Quadrupole Analyzer (US) chromatograph-mass spectrometer connected to a Surveyor high-performance liquid chromatograph equipped with an autosampler, a high pressure pump and a Thermo degasser Finnigan (USA). The analysis is carried out at a flow rate of the mobile phase of 0.2 ml / min, The determined substances are separated by gradient elution under the conditions: 0 min - 15% B; 10 min - 60% B; 15 min - 75% B, 25 min. 85%, total analysis time with system stabilization the volume before the introduction of the next sample is 35 minutes Ionization at atmospheric pressure is carried out by electrospray in the mode of registration of negative ions.The voltage on the capillary is 3.8 kV; the temperature of the capillary is 245 ° C; the flow rate of the drying gas (nitrogen) is 0.45 l / min; the gas flow rate (argon) in the impact chamber - 0.075 l / min; temperature in the ionization chamber 200 ° C; pressure on the atomizer - 2 atm. Detection of analytes is carried out in the mode of registration of selective reactions (SRM). The peak width for the precursor ions and the corresponding characteristic ions on the first quadrupole (Q1) and the third quadrupole (Q3) is 0.5 amu (at half height), the delay time is 5 ms. Processing of the obtained data (mass spectra, characteristic ions, retention time and detection limits of the studied xenobiotics) is carried out using Xcalibur software version 1.3 of Thermo Finnigan, USA (see Table 3).

Таблица 3Table 3 No. Определяемое соединениеDetectable connection Время удержания (мин)Retention Time (min) Мол. массаLike weight Прекурсор-ионPrecursor ion Характерис тич. ионыCharacteristic ions Нижн. предел обнаруж. нг/млLower detection limit ng / ml 1one кортизолcortisol 12,112.1 362362 407 [М+НСООН]- 407 [M + UNSU] - 331, 297331, 297 22 22 кортизонcortisone 12,412,4 360360 405 [М+НСООН]- 405 [M + UNSU] - 301, 329301, 329 22

Из сравнения результатов анализа по описанию и Таблиц 1 и 3 со всей очевидностью вытекает, что предлагаемый способ обнаружения ксенобиотиков при допинговом контроле и устройство для его осуществления существенно превосходят известные по достигаемому техническому результату и обеспечивают возможность однозначной идентификации химических соединений и их фрагментов в произвольных комбинациях при одновременном повышении точности и оперативности определения.Comparison of the results of the analysis according to the descriptions and Tables 1 and 3 clearly shows that the proposed method for detecting xenobiotics during doping control and the device for its implementation significantly exceed the known for the achieved technical result and provide the possibility of unambiguous identification of chemical compounds and their fragments in arbitrary combinations for at the same time increasing the accuracy and efficiency of determination.

Источники информацииInformation sources

1. RU 2093822 C1, М.кл. G01N 30/04, публ. 1997 г.1. RU 2093822 C1, M.C. G01N 30/04, publ. 1997 year

2. RU 2069363 C1, М.кл. G01N 30/02, публ. 1996 г.2. RU 2069363 C1, M.C. G01N 30/02, publ. 1996 year

3. WO 2004/104571, М.кл. G01N 30/00, публ. 2004 г.3. WO 2004/104571, M.C. G01N 30/00, publ. 2004 year

4. RU 2384846 C1, М.кл. G01N 33/493, публ. 2010 г.4. RU 2384846 C1, M.C. G01N 33/493, publ. 2010 year

5. Anal. Chem. 2000. V.72. V.6. P.1156 - прототип.5. Anal. Chem. 2000. V.72. V.6. P.1156 - prototype.

6. http://www.textronica.com/lcline/ltq_sens.html - прототип устройства6. http://www.textronica.com/lcline/ltq_sens.html - prototype device

Claims (2)

1. Способ обнаружения комплекса ксенобиотиков в биологических жидкостях при допинговом контроле, при котором готовят пробу исследуемого образца, разделяют ее на компоненты пропусканием через хроматографическую колонку с подвижной жидкой фазой, ионизируют разделенные компоненты и детектируют ионы сепарацией через орбитально-ионную ловушку с последующим определением принадлежности каждого иона конкретному веществу на основании его аналитических характеристик, отличающийся тем, что разделенные компоненты исследуемого вещества пропускают через монолитную хроматографическую колонку и при этом скорость потока поддерживают в пределах по меньшей мере 500-1100 мкл/мин, ионизацию компонентов проводят в атмосфере азота в присутствии носителя метанол/вода, причем соотношение компонентов носителя в ходе анализа изменяют линейно от 20/80 до 90/10 в течение 5 мин, и из ионно-орбитальной ловушки на детектирование последовательно отбирают и подают ионизированные компоненты с разностью масс по меньшей мере 10-4 а.е.м.1. A method for detecting a xenobiotic complex in biological fluids during doping control, in which a test sample is prepared, separated into components by passing through a mobile liquid phase chromatographic column, separated components are ionized, and ions are detected by separation through an orbital-ion trap, followed by determination of the identity of each ion to a specific substance on the basis of its analytical characteristics, characterized in that the separated components of the test substance are prop decompressed through a monolithic chromatographic column and the flow rate was maintained at least 500-1100 μl / min, the components were ionized in a nitrogen atmosphere in the presence of methanol / water support, and the ratio of the support components during the analysis changed linearly from 20/80 to 90/10 for 5 minutes, and from the ion-orbital trap, ionized components with a mass difference of at least 10 -4 amu are sequentially selected and fed for detection. 2. Устройство для обнаружения комплекса ксенобиотиков в биологической жидкости при допинговом контроле по п.1, включающее смонтированный в термостате узел ввода пробы, инжектор, хроматографическую колонку, ионно-орбитальную ловушку с детектором, соединенные с общим для системы блоком автоматического управления ходом анализа, отличающееся тем, что оно дополнительно включает блок химической ионизации со встроенным генератором азота, размещенный между выходом анализируемого вещества из хроматографической колонки и входом в орбитально-ионную ловушку, и в качестве хроматографической колонки устройство включает монолитную хроматографическую колонку. 2. A device for detecting a xenobiotic complex in a biological fluid during doping control according to claim 1, including a sample inlet mounted in a thermostat, an injector, a chromatographic column, an ion-orbital trap with a detector, connected to a common unit for automatic analysis control, different the fact that it additionally includes a chemical ionization unit with a built-in nitrogen generator, located between the exit of the analyte from the chromatographic column and the entrance to the orbital a trap, and as a chromatographic column, the device includes a monolithic chromatographic column.
RU2011134269/28A 2011-08-16 2011-08-16 Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method RU2473079C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134269/28A RU2473079C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134269/28A RU2473079C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2473079C1 true RU2473079C1 (en) 2013-01-20

Family

ID=48806641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134269/28A RU2473079C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2473079C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2587679C2 (en) * 2014-11-14 2016-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России Device for continuous stable electric spraying of solutions in source of ions at atmospheric pressure
RU2612324C2 (en) * 2014-10-20 2017-03-07 Общество с ограниченной ответственностью "Альфа" (ООО "Альфа") Method of continuous stable electric spraying of solutions in source of ions at atmospheric pressure
CN115032319A (en) * 2021-08-06 2022-09-09 深圳德谱仪器有限公司 Multipurpose sample injection nozzle of ion chromatograph

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2223493C2 (en) * 2002-01-22 2004-02-10 В/ч 61469 МО РФ Method for detecting possible toxicity of xenobiotics towards a man
RU2390773C2 (en) * 2008-06-05 2010-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Антидопинговый центр" Method of detecting xenobiotics in human urine during doping tests
US7820966B2 (en) * 2005-04-01 2010-10-26 Waters Technologies Corporation Mass spectrometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2223493C2 (en) * 2002-01-22 2004-02-10 В/ч 61469 МО РФ Method for detecting possible toxicity of xenobiotics towards a man
US7820966B2 (en) * 2005-04-01 2010-10-26 Waters Technologies Corporation Mass spectrometer
RU2390773C2 (en) * 2008-06-05 2010-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Антидопинговый центр" Method of detecting xenobiotics in human urine during doping tests

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anal. Chem. V.72. V.6. P.1156. 2000. http://www.textronica.com/lcline/ltg_sens.html. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612324C2 (en) * 2014-10-20 2017-03-07 Общество с ограниченной ответственностью "Альфа" (ООО "Альфа") Method of continuous stable electric spraying of solutions in source of ions at atmospheric pressure
RU2587679C2 (en) * 2014-11-14 2016-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России Device for continuous stable electric spraying of solutions in source of ions at atmospheric pressure
CN115032319A (en) * 2021-08-06 2022-09-09 深圳德谱仪器有限公司 Multipurpose sample injection nozzle of ion chromatograph

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017382744B2 (en) Mass spectrometry assay method for detection and quantitation of kidney function metabolites
Pozo et al. Comparison between triple quadrupole, time of flight and hybrid quadrupole time of flight analysers coupled to liquid chromatography for the detection of anabolic steroids in doping control analysis
CA2867996C (en) Quantification of an analyte in serum and other biological matrices
Wang et al. Simultaneous analysis of seven astragalosides in Radix Astragali and related preparations by liquid chromatography coupled with electrospray ionization time‐of‐flight mass spectrometry
Zimmer Introduction to quantitative liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS-MS)
CN111912926A (en) Method for determining reduced glutathione content in rice by ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry
CN113295797A (en) Method for rapidly detecting ethyl carbamate in white spirit based on ultra-high performance liquid chromatography combined high-resolution mass spectrometry
CN112136043A (en) Mass spectrometry method for detecting and quantifying liver function metabolites
RU2473079C1 (en) Method of detecting complex of xenobiotics in biological fluid during doping test and apparatus for realising said method
Liapis et al. Rapid multi-residue method for the determination of azinphos methyl, bromopropylate, chlorpyrifos, dimethoate, parathion methyl and phosalone in apricots and peaches by using negative chemical ionization ion trap technology
WO2020214811A1 (en) Methods and systems for the detection of 11-oxo androgens by lc-ms/ms
Kollroser et al. An on-line solid phase extraction—liquid chromatography—tandem mass spectrometry method for the analysis of citalopram, fluvoxamine, and paroxetine in human plasma
CN113219101A (en) Detection and screening method for exogenous risk substances in wine and application of detection and screening method in detection
RU2384846C1 (en) Method of determining use of corticotropins for during doping tests in athletes
CN104833761A (en) Method for quickly analyzing carbohydrates in samples
US10436794B1 (en) Protocol for preconcentration and quantification of microcystins using LC-MS
RU2419788C2 (en) Method of detecting unknown substances in body fluids of patients taking narcotic or psychoactive substances
Wei et al. Determination of metolazone in human blood by liquid chromatography with electrospray ionization tandem mass spectrometry
EP3371606A1 (en) Quantification of drugs in biological samples
RU2390771C1 (en) Method of identifying narcotic and psychoactive substances in biological fluids
RU2483309C1 (en) Method for detecting exogenicous steroids in human biological fluid
VÁCLAVÍK et al. L12 DIRECT ANALYSIS IN REAL TIME–TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY: ANALYSIS OF PESTICIDE RESIDUES AND ENVIRONMENTAL CONTAMINANTS
CN104991028B (en) The reduction method of fixedness buffer salt content in LC MS testers
Wang et al. A rapid and sensitive liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the quantitation of S-phenylmercapturic acid in human urine
Mahugija et al. Comparison of centrifugation and solid phase extraction (SPE) methods of sample preparations in determination of residues of drugs of abuse in urine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140817