RU2687887C1 - Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа - Google Patents

Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа Download PDF

Info

Publication number
RU2687887C1
RU2687887C1 RU2018133220A RU2018133220A RU2687887C1 RU 2687887 C1 RU2687887 C1 RU 2687887C1 RU 2018133220 A RU2018133220 A RU 2018133220A RU 2018133220 A RU2018133220 A RU 2018133220A RU 2687887 C1 RU2687887 C1 RU 2687887C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
hydroxypyrene
trifluoroacetamide
trimethylsilyl
bis
Prior art date
Application number
RU2018133220A
Other languages
English (en)
Inventor
Антон Николаевич Алексеенко
Ольга Михайловна Журба
Салим Файзыевич Шаяхметов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований"
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 бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований"
Priority to RU2018133220A priority Critical patent/RU2687887C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2687887C1 publication Critical patent/RU2687887C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/62Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/72Mass spectrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинским, токсикологическим исследованиям, и может быть использовано при диагностике экологически обусловленной патологии, вызванной полициклическими ароматическим углеводородами (ПАУ), в лабораториях биохимии, специализированных учреждениях и клинико-диагностических лабораториях медицинских учреждений. Способ определения 1-гидроксипирена в моче включает добавление к пробе изотопно-меченного стандарта 1-гидроксипирена-d9, ферментативный гидролиз β-глюкуронидазой при 55°С в течение 1 ч, двукратную экстракцию гексаном, упаривание полученного экстракта досуха в небольшом токе азота, дериватизацию сухого остатка силилирующим N,O-бис-(триметилсилил)трифторацетамидом при 22-25°С в течение 5 минут с последующим газохроматографическим анализом на капиллярной колонке с масс-селективным детектором в течение 20 минут. Техническим результатом является повышение точности и чувствительности анализа, сокращение времени пробоподготовки. 3 ил., 7 табл.

Description

Изобретение относится к области аналитической токсикологии и биологического мониторинга, и может быть использовано при оценке воздействия полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) на организм человека. В подавляющем случае ПАУ присутствуют в виде смесей, одним из основных компонентов по уровню концентрации является пирен. Метаболит пирена - 1-гидроксипирен (Фиг. 1) является стабильным соединением, относительно легко и надежно определяемым в моче.
Известный способ определения 1-гидроксипирена в моче методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) включает в себя предварительный ферментативный гидролиз β-глюкуронидазой при 37°С 16 ч, твердофазную экстракцию на картридже С18, анализ метанольного экстракта методом ВЭЖХ с флуориметрическим детектором. Предел обнаружения 0,1 нг/см3, нижний предел количественного определения 2 нг/см3 при объеме пробы 10 см3, относительное стандартное отклонение воспроизводимости (RSD) 12,6%, коэффициент корреляции градуировочного графика 0,990, правильность (R) 88±9%. [Jongeneelen F.J., Anzion R.B.M., Henderson Р.Т. Determination of hydroxylated metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in urine // J. of Chromatography. 1987. V. 413. P. 227-232]. К недостаткам данного способа можно отнести большой объем пробы, длительность процедуры ферментативного гидролиза (16 ч) и ВЭЖХ анализа (50 мин), недостаточная чувствительность для определения концентрации 1-гидроксипирена в моче у населения, а также невысокая точность (RSD 12% и R=88%).
При использовании метода ВЭЖХ возникают проблемы из-за ошибок при идентификации зарегистрированных компонентов. Количественное определение их также может быть затруднено вследствие наложения или неполного разделения хроматографических пиков.
Другим подходящим способом (прототип) является определение 1-гидроксипирена в моче газовой хроматографией с масс-селективным детектированием (ГХ-МС) в режиме электронного удара.
Способ включает в себя следующие стадии: ферментативный гидролиз β-глюкуронидазой при 37°С 17-18 ч, твердофазную экстракцию, упаривание экстракта в токе азота, дериватизацию сухого остатка силилирующим реагентом N,O-бис-(триметилсилил) трифторацетамид (БСТФА) при температуре 60°С 40 мин, ГХ-МС анализ в течение 40 мин. Предел обнаружения 0,5 нг/см3, нижний предел количественного определения 1 нг/см3 при объеме пробы 3 см3, относительное стандартное отклонение воспроизводимости (RSD) 6,7-13,1%, коэффициент корреляции градуировочного графика 0,995, правильность (R) 88,7%. [С.Schummer, О. Delhomme, B.M.R. Appenzeller. Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reaction of polar compounds prior to GC/MS analysis / Talanta 2009. - V. 77. P. 1473-1482].
Технической задачей предлагаемого способа является повышение точности определения методом ГХ-МС за счет использования изотопно-меченного стандарта 1-гидроксипирена-d9, повышение чувствительности определения за счет увеличения степени экстракции из биологической матрицы, а также значительное сокращение времени пробоподготовки за счет уменьшения продолжительности ее следующих стадий: ферментативного гидролиза, дериватизации 1-гидроксипирена силилирующим реагентом N,O-бис-(триметилсилил) трифторацетамид (БСТФА) (Фиг. 2), ГХ-МС анализа.
Указанная техническая задача достигается путем внесения в анализируемые пробы мочи изотопно-меченного стандарта 1-гидроксипирена-d9, проведения ферментативного гидролиза в течение 1 часа при 55°С, 2-х кратной жидкостно-жидкостной экстракции гексаном, упаривания гексанового экстракта досуха в токе азота, силилирования сухого остатка N,O-бис-(триметилсилил) трифторацетамидом (БСТФА) при температуре 22-25°С в течение 5 мин и проведении газохроматографического анализа на капиллярной колонке с масс-селективным детектированием в течение 20 мин.
Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестны способы количественного определения 1-гидроксипирена в моче, содержащие совокупность предложенных нами признаков, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого технического решения.
Кроме того, из существующего уровня техники нам неизвестно использование существенных признаков, характеризующих предлагаемый способ, для достижения описываемого технического результата.
Способ осуществляют следующим образом:
К 2 см3 мочи в центрифужной пробирке вместимостью 10 см3 вносят 20 мм3 раствора 1-гидроксипирена-d9 в ацетонитриле (5 мкг/см3), 1 см3 ацетатно-уксусного буфера с рН=5, 20 мм3 водного раствора β-глюкуронидазы (активность >85000), нагревают 1 ч при 55°С, затем охлаждают 20 мин до температуры 20-25°С, добавляют 0,5 г сульфата магния, 2 см3 гексана и интенсивно встряхивают на мультивортексе 2 мин, после этого разделяют фазы на центрифуге при 4000 об/мин 10 мин, отделяют гексановый экстракт, перенося его во флакон вместимостью 5 см3 с коническим дном, снова вносят 2 см3 гексана, интенсивно встряхивают на мультивортексе 2 мин, разделяют фазы на центрифуге при 4000 об/мин 10 мин, отделяют гексановый экстракт, объединяя с первым экстрактом. Объединенный гексановый экстракт упаривают досуха в небольшом токе азота при температуре водяной бани 60°С, затем к сухому остатку вносят 100 мм3 реагента БСТФА и выдерживают 5 мин.
Основное же преимущество метода ГХ-МС по сравнению с ВЭЖХ - это более лучшее разделение компонентов и возможность применения изотопно-меченного стандарта 1 -гидроксипирен-d9 (дейтерированный стандарт).
Хромато-масс-спектрометрический анализ осуществляют в следующих условиях (табл. 1).
Figure 00000001
Идентификацию на хроматограммах 1-гидроксипирена и 1-гидроксипирена-d9 в виде производных (триметилсиланов) проводят по времени удерживания и соотношению интенсивностей регистрируемых ионов (таблица 2).
Figure 00000002
Количественное определение по предлагаемому способу проводят методом внутреннего стандарта по растворам известной концентрации 1-гидроксипирена в моче от 0,1 до 100 нг/см3, предварительно обработанным аналогично анализируемым пробам. При градуировке процедуру ферментативного гидролиза допускается не проводить.
При реакции силилирования 1-гидроксипирена реагентом БСТФА, содержащим 1% триметилхлорсилана, установлено, что температура и время реакции не оказывают значимого влияния на аналитический сигнал, особенно если в качестве аналитического сигнала выступает относительная площадь (высота) пика (табл. 3).
Figure 00000003
Данные показывают, что силилирование достаточно проводить при комнатной температуре 20-25°С в течение 5 мин и с внутренним стандартом, так как величина RSD самая минимальная.
Экспериментальным путем установлено, что при твердофазной экстракции (ТФЭ) степень экстракции 1-гидроксипирена из мочи составляет 8%, а при жидкостно-жидкостной экстракции (ЖЖЭ) гексаном около 90% (табл. 4).
Figure 00000004
Несмотря на то, что ТФЭ более современный способ, чем ЖЖЭ, степень извлечения аналита данным способом очень низкая. Это объясняется не тем, что аналит плохо адсорбируется на сорбент C18 и/или плохо элюируется с него метанолом, а тем, что в образце мочи присутствует большое количество полярных соединений, содержащие в своем составе ОН, СООН, NH, NH2 группы, и гораздо в больших концентрациях, чем наш аналит. Эти компоненты оказывают мешающее влияние при силилировании 1-гидроксипирена реагентом БСТФА. Получается, что реакцию силилирования вступает очень малое количество 1-гидроксипирена. При ЖЖЭ гексаном извлекаются в основном соединения неполярной или малополярной природы, которые не оказывают мешающее влияние при дериватизации БСТФА. Поэтому, подходящим способом извлечения 1-гидроксипирена из биологической матрицы является 2-х кратная ЖЖЭ гексаном.
Основными факторами, влияющими на эффективность жидкостно-жидкостной экстракции являются тип экстрагента, продолжительность экстракции, число экстракций, природа и количество высаливающего агента. Опытным путем установлено, что гексан, является более удобным экстрагентом чем, диэтиловый эфир и толуол, так как меньше мешающих влияний при дериватизации. В качестве высаливающего агента подходит сульфат магния, чем сульфат натрия, так как выше процент извлечения аналита. Оптимальные условия проведения ЖЖЭ 1-гидрокиспирена из мочи сводятся к следующим: масса сульфата магния 0,5 г, время экстракции 1-2 мин, кратность экстракции 2.
В таблице 5 приведены результаты анализа реальных образцов мочи работников алюминиевого производства, при двух вариантах ферментативного гидролиза.
Figure 00000005
Сравнивая два варианта ферментативного гидролиза, видно, что концентрации 1-гидроксипирена не сильно различаются, при втором варианте концентрации аналита даже выше, поэтому ферментативный гидролиз β-глюкуронидазой лучше проводить при температуре 55°С в течение 60 мин (1 ч).
Установлены валидационные характеристики: предел обнаружения, предел количественного определения, линейный диапазон, повторяемость, внутрилабораторная прецизионность, правильность, матричный эффект, селективность.
Предел обнаружения и предел количественного определения составили 0,02 и 0,1 нг/см3 соответственно. Линейный диапазон установили по 6 модельным образцам мочи с разными концентрациями 1-гидроксипирена (0.1, 2, 10, 20, 40, 100 нг/см3), коэффициент корреляции r>0.999. Приемлемый критерий для r не ниже 0,990. Таким образом, линейный диапазон составил от 0,1 до 100 нг/см3. Прецизионность и точность оценивали для 4 образцов мочи с веденными концентрациями 0,5; 2; 20 и 40 нг/см3, каждый образец анализировали 2 раза 5 дней. По результатам анализа рассчитали относительное стандартное отклонение (RSD, %) повторяемости и внутрилабораторной прецизионности, точность как отношение значения найденной концентрации к значению веденной концентрации (табл. 6).
Figure 00000006
Все значения правильности, лежащие в диапазоне от 96,5 до 102% от номинальной концентрации анализируемого вещества, соответствовали приемлемому критерию (100±7%). Повторяемость (RSD, %) лежит в интервале 1.0-4.4% и внутрилабораторная прецизионность (RSD, %) 6.0-6.4%, также в соответствии с приемлемыми критериями (не выше 12%). Введенные концентрации перекрываются с доверительными интервалами найденных концентраций.
Матричный эффект оценивали в виде относительного смещения ВМЕ, сравнивая относительные сигналы аналита введенного в органический растворитель (As) определенного количества и того же количества веденного в образец мочи (Am) (табл. 10). Расчет осуществляли по следующей формуле (2)
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Максимальный матричный эффект составляет 3,9% и не превышает приемлемый критерий 6%.
На рисунке (фиг. 3) приведены масс-хроматограммы холостого образца и 3-х образцов с разными концентрациями 1-гидроксипирена (0.1, 0.5, 39 нг/см3).
Пик ТМС-1-гидроксипирена узкий (полуширина пика 1.5 с), симметричный, мешающие пики отсутствуют. Таким образом, достигается отличная селективность определения. Значение RSD измерения времен удерживания составляет 0,027%.
Данный способ количественного определения 1-гидроксипирена был апробирован на образцах мочи работников (31 человек) производства алюминия. Интервал содержания составил от 0,31 до 263 нг/см3. Также были проанализированы и образцы мочи работников других производств (14 человек), где в производственной воздушной среде отсутствуют ПАУ. Здесь с концентрации лежат от 0,08 до 0,9 нг/см3.
Таким образом, предлагаемым способом с удовлетворительным пределом количественного определения 0.1 нг/см3 можно определять 1-гидроксипирен в моче при более малом объеме анализируемой пробы 2 см3 не только у работников производств алюминия, но и у лиц, не занятых в данном производстве. Применение данного способа позволяет уменьшить продолжительность анализа за счет уменьшения продолжительности ее следующих стадий: ферментативного гидролиза, дериватизации 1-гидроксипирена реагентом БСТФА, ГХ-МС анализа по сравнению с прототипом. Также применение способа позволяет повысить точность определения за счет использования изотопно-меченного стандарта 1-гидроксипирена-d19, повысить чувствительность определения за счет увеличения степени экстракции из биологической матрицы.

Claims (1)

  1. Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа, включающий ферментативный гидролиз β-глюкуронидазой, экстракцию анализируемого вещества, упаривание экстракта в токе азота, дериватизацию сухого остатка силилирующим реагентом N,O-бис-(триметилсилил) трифторацетамид, газохроматографический анализ с масс-селективным детектированием, отличающийся тем, что в пробу добавляют изотопно-меченный стандарт 1-гидроксипирена-d9, проводят ферментативный гидролиз в течение 1 часа при 55°С, двухкратную жидкостно-жидкостную экстракцию гексаном, дериватизацию сухого остатка при 22-25°С в течение 5 минут с последующим газохроматографическим анализом на капиллярной колонке с масс-селективным детектором в течение 20 минут.
RU2018133220A 2018-09-18 2018-09-18 Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа RU2687887C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133220A RU2687887C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133220A RU2687887C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687887C1 true RU2687887C1 (ru) 2019-05-16

Family

ID=66578659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133220A RU2687887C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687887C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114460200A (zh) * 2022-02-09 2022-05-10 上海市质量监督检验技术研究院 一种鉴别蚕丝绵甲基丙烯酰胺接枝增重的方法
RU2814310C1 (ru) * 2023-07-19 2024-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований" Способ определения гидроксилированных полициклических ароматических углеводородов в моче

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103175920A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 红云红河烟草(集团)有限责任公司 尿液中八种一羟基多环芳烃的气相色谱-质谱联用检测方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103175920A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 红云红河烟草(集团)有限责任公司 尿液中八种一羟基多环芳烃的气相色谱-质谱联用检测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tsai P.J., Shih T.S., Chen H.L. et al. "Urinary 1-hydroxypyrene as an indicator for assessing the exposures of booth attendants of a highway toll station to polycyclic aromatic hydrocarbons" Environ Sci. Technol., 2004, Vol. 38. рр. 56—61. *
Зыкова Г. В., Семёнов С. Ю., Смирнов В. Н. "Определение метаболитов ПАУ в моче человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии" Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности, no. 2, 2014, pp. 128-131. *
Зыкова Г. В., Семёнов С. Ю., Смирнов В. Н. "Определение метаболитов ПАУ в моче человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии" Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности, no. 2, 2014, pp. 128-131. С.Schummer, О. Delhomme, B.M.R. Appenzeller "Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reaction of polar compounds prior to GC/MS analysis" Talanta 2009., Vol. 77., рр. 1473-1482. Tsai P.J., Shih T.S., Chen H.L. et al. "Urinary 1-hydroxypyrene as an indicator for assessing the exposures of booth attendants of a highway toll station to polycyclic aromatic hydrocarbons" Environ Sci. Technol., 2004, Vol. 38. рр. 56—61. *
С.Schummer, О. Delhomme, B.M.R. Appenzeller "Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reaction of polar compounds prior to GC/MS analysis" Talanta 2009., Vol. 77., рр. 1473-1482. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114460200A (zh) * 2022-02-09 2022-05-10 上海市质量监督检验技术研究院 一种鉴别蚕丝绵甲基丙烯酰胺接枝增重的方法
CN114460200B (zh) * 2022-02-09 2023-08-08 上海市质量监督检验技术研究院 一种鉴别蚕丝绵甲基丙烯酰胺接枝增重的方法
RU2814310C1 (ru) * 2023-07-19 2024-02-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований" Способ определения гидроксилированных полициклических ароматических углеводородов в моче

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Peters et al. Method development in forensic toxicology
Silva et al. Improved quantitative detection of 11 urinary phthalate metabolites in humans using liquid chromatography–atmospheric pressure chemical ionization tandem mass spectrometry
Van Eeckhaut et al. Validation of bioanalytical LC–MS/MS assays: evaluation of matrix effects
Zhang et al. Measurement of neurotransmitters from extracellular fluid in brain by in vivo microdialysis and chromatography–mass spectrometry
EP1962097A1 (en) Mass spectrometric quantitative detection of methyl malonic acid and succinic acid using hilic on a zwitterionic stationary phase
Nomura et al. Simple and rapid analysis of amatoxins using UPLC–MS–MS
Versace et al. Automated DBS extraction prior to Hilic/RP LC–MS/MS target screening of drugs
Nakamoto et al. Monolithic silica spin column extraction and simultaneous derivatization of amphetamines and 3, 4-methylenedioxyamphetamines in human urine for gas chromatographic-mass spectrometric detection
CN112630311B (zh) 用于检测情感障碍的代谢标记物和试剂盒及使用方法
Sterz et al. Enrichment and properties of urinary pre-S-phenylmercapturic acid (pre-SPMA)
CA2906589A1 (en) Method for determining derivatized analytes in a separated biological fluid
RU2687887C1 (ru) Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа
Koryagina et al. Chromatography–mass spectrometry determination of alkyl methylphosphonic acids in urine
Thevis et al. Detection of stanozolol and its major metabolites in human urine by liquid chromatography-tandem mass spectrometry
Dong et al. Quantitative analysis of glycerol levels in human urine by liquid chromatography–tandem mass spectrometry
CN117250288A (zh) 一种血浆中儿茶酚胺代谢物的检测方法和应用
KR20090027896A (ko) 아민 카르바밀레이티드 유도체화와액체크로마토그래피/전기분무-이중질량분석기를 이용한인체의 뇨 또는 혈청에서의 폴리아민 검출 방법
de Oliveira et al. Trends and challenges in analytical chemistry for multi-analysis of illicit drugs employing wastewater-based epidemiology
CN110554105B (zh) 一种手性羧酸类化合物的分析方法
CN112611814B (zh) 一种干血片中1,5-脱水葡萄糖醇的测定方法
Jang et al. Determination of 5-hydroxyindole-3-acetic acid in wastewater by high performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometric detection
RU2688184C1 (ru) Способ определения производных катехоламинов в моче
Song et al. Capillary high performance liquid chromatography coupled with electrospray ionization mass spectrometry for rapid analysis of pinane monoterpene glycosides in Cortex Moutan
Wang et al. Advancing towards practice: A novel LC-MS/MS method for detecting retinol in dried blood spots
RU2613115C1 (ru) Способ определения формальдегида в моче методом газохроматографического анализа