21 May Cuantificación de drogas de abuso y sus metabolitos en orina utilizando espectrometría de masas en tándem PaperSpray para investigación clínica y toxicología forense
TSQ Fortis VeriSpray | Drogas Abuso Orina | Espectrometría
Procedimiento de análisis de orina basado en espectrometría de masas cuantitativa fiable de drogas de abuso y sus metabolitos para la investigación clínica o de toxicología forense. Thermo Scientific™ Espectrómetro de masas TSQ Fortis™ con la fuente de iones Thermo Scientific™ VeriSpray™ PaperSpray es capaz de cumplir con los valores de corte establecidos utilizando métodos rápidos y sin pretratamiento significativo.
Introducción a Espectrometría de Masas por Pulverización de Papel
Contexto Forense y Clínico
Los laboratorios forenses y clínicos cuantifican habitualmente las drogas de abuso en matrices biológicas, siendo la orina una de las más comunes debido a la facilidad de obtención. La mayoría de las veces, los fármacos se cuantifican mediante métodos cromatográficos que requieren mucho tiempo y requieren una preparación significativa de la muestra.
PS-MS (Paper Spray Mass Spectrometry) es una alternativa viable a la cromatografía para el análisis rápido de drogas de abuso en orina, demostrando suficiente sensibilidad, precisión y exactitud para ser de relevancia clínica y forense.
Tecnología PaperSpray: Historia y Desarrollo
La espectrometría de masas por pulverización de papel (PSMS) se describió por primera vez en 2010 como un método para el análisis directo de muestras complejas sin preparación de muestras. PS-MS utiliza pequeños volúmenes de muestreo (<10 μL) depositados directamente en una tira de papel.
Proceso de análisis:
Directamente frente a la entrada del espectrómetro de masas, se aplica solvente al papel para extraer analitos y se aplica alto voltaje para ionizarlos. Se recopila un cronograma de la corriente de iones durante un período breve (generalmente <1 min) y se integra para cuantificar el analito.
Sistema VeriSpray PaperSpray Automatizado
La ionización por pulverización de papel junto con la espectrometría de masas de triple cuadrupolo permite realizar mediciones cuantitativas rápidas y sensibles (ng/ml bajos) en una variedad de muestras complejas, como sangre y orina.
El sistema VeriSpray PaperSpray incluye:
- Cargador de placas VeriSpray
- Cargador que admite hasta 10 cartuchos VeriSpray
- Cada cartucho contiene 24 tiras de papel
- Sistema totalmente automatizado sin arrastre de muestras
Metodología Experimental
Objetivo del Estudio
En este estudio, la fuente de iones VeriSpray PaperSpray acoplada a un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo TSQ Fortis se evaluó como una herramienta para la cuantificación de drogas de abuso y sus metabolitos en muestras de orina humana para aplicaciones en investigación clínica y toxicología forense.
Compuestos Analizados
Se cuantificó un conjunto de 41 fármacos y metabolitos diferentes elegidos para representar las principales clases de fármacos:
- Opiáceos y opioides
- Anfetaminas
- Fentanilo y sus análogos
- Benzodiazepinas
- Sustancias psicoactivas novedosas
Las muestras fueron analizadas en orina humana agrupada, y la validación del método se llevó a cabo mediante muestras de control de calidad emparejadas por matriz.
Preparación de la Muestra
Se prepararon curvas de calibración de nueve puntos (n=6 repeticiones) para cumplir con los valores de corte establecidos y abarcar el rango de concentraciones esperadas en las muestras de orina.
Procedimiento:
- Soluciones de trabajo de fármacos y patrones internos marcados isotópicamente en metanol
- Adición a matriz de orina combinada
- Alícuotas de 8 μL de orina enriquecida colocadas en cartuchos VeriSpray
- Secado a temperatura ambiente durante 30 minutos
Parámetros de PaperSpray y Espectrometría de Masas
Instrumento: Espectrómetro de masas de triple cuadrupolo TSQ Fortis
Disolventes de PaperSpray: Acetonitrilo/agua 90/10 con ácido acético al 0.1%
Parámetros de optimización:
- Voltaje de pulverización: +3.8 kV
- Tiempo de ciclo: 1.2 segundos
- Resolución Q1 y Q3: 0.7 Da FWHM
- Distancia punta de papel a entrada MS: 5.0 mm
Los parámetros de la fuente se optimizaron utilizando infusión directa de estándares. Las transiciones de SRM se determinaron para todos los analitos objetivo y estándares internos.
Validación del Método Analítico
Estándares de Validación SWGTOX
La validación del método se realizó de acuerdo con las prácticas estándar del Grupo de Trabajo Científico de Toxicología Forense (SWGTOX) para la validación de métodos en toxicología forense.
Muestras de Control de Calidad
Se prepararon muestras de control de calidad con tres niveles:
- QC bajo: Cerca del valor de corte
- QC medio: Punto medio entre QC bajo y alto
- QC alto: 80% del calibrador más alto
Las muestras de QC se analizaron diariamente (n=5 réplicas) durante un período de cinco días para determinar:
- Precisión (% CV)
- Exactitud (% Bias)
- Variabilidad dentro y entre ejecuciones
Adquisición y Análisis de Datos
Software de Procesamiento
Se utilizó el software Thermo Scientific™ TraceFinder™ versión 4.1 SP5 optimizado para la investigación clínica para la adquisición y el procesamiento de datos automatizados.
Criterios de Validación Estadística
Todas las regresiones lineales utilizaron una ponderación de 1/x. Los límites inferiores de cuantificación (LLOQ) se determinaron a partir del estándar de calibración más bajo que cumplía con los siguientes criterios:
- R² ≥ 0.98
- % CV ≤ 15
- % Bias ≤ ±20
- Valor S/N > 4
El ruido se definió como el promedio de 10 mediciones repetidas de orina humana reunida.
Resultados y Discusión
Rendimiento Cromatográfico
Se lograron calibraciones con buena linealidad (R² > 0.98) para los 41 fármacos y metabolitos y se utilizaron para la cuantificación de muestras de control de calidad preparadas en orina en blanco combinada.
Criterios de Aceptación SWGTOX
La validación del método se llevó a cabo de acuerdo con las pautas de SWGTOX. Los resultados aceptables se indican cuando:
- Valores de precisión (% CV) no superan el 20%
- Valores de exactitud (% Bias) no superan ±20%
Valores LLOQ y Corte
Los valores de LLOQ determinados están por debajo o cerca de los valores de corte establecidos para la toxicología forense o clínica. Los modelos de calibración y valores de corte se describen en los datos experimentales.
Tiempo de Análisis Total
El tiempo total de análisis de las manchas de orina secas fue de aproximadamente 2.3 minutos:
- Extracción: ~1.1 minutos
- Análisis espectrométrico de masas: 1.2 minutos
Conclusión
El sistema VeriSpray se aplicó con éxito para la cuantificación precisa y exacta de diversas drogas de abuso y sus metabolitos en muestras de orina humana para su uso en investigación clínica o toxicología forense.
Ventajas Clave del Método
- Tiempo total de análisis de ~2 minutos
- Eliminación del requisito de pretratamiento/preparación de muestras
- Eliminación de la necesidad de separación cromatográfica
- Permite analizar más muestras con mayor confianza
- Cumplimiento de valores de corte establecidos
- Validación completa según estándares SWGTOX
Esta metodología permite a todos los laboratorios de investigación clínica y/o toxicología forense abordar más muestras con mayor confianza y, a su vez, alcanzar sus objetivos comerciales y científicos.
Aplicaciones Principales
- Toxicología forense: drogas de abuso en muestras de orina
- Investigación clínica: monitoreo de medicamentos
- Laboratorios de patología forense
- Hospitales y laboratorios clínicos de referencia
- Agencias de control de sustancias controladas
Información de Autores
Autores: Scott A. Borden¹,², Armin Saatchi¹, Chris G. Gill¹,², Neloni R. Wijeratne³
Afiliaciones:
1. Laboratorios de investigación ambiental aplicada, Universidad de la Isla de Vancouver, Nanaimo, BC
2. Universidad de Victoria, Victoria, BC
3. Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA
Referencias Científicas
1. Liu, J.; Wang, H.; Manicke, N.E.; Lin, J-M.; Cooks, R.G.; Ouyang, Z. Desarrollo, caracterización y aplicación de ionización por pulverización de papel. Química analítica. 2010, 82(6), 2463–71.
2. SWGTOX. Prácticas estándar del Grupo de Trabajo Científico de Toxicología Forense (SWGTOX) para la validación de métodos en toxicología forense. Revista de Toxicología Analítica. 2013, 37, 452–74.
Especificaciones Técnicas TSQ Fortis VeriSpray
Espectrometría de Masas: Triple cuadrupolo TSQ Fortis
Fuente de Ionización: VeriSpray PaperSpray
Compuestos Analizables: 41 fármacos y metabolitos
Clases de Drogas: Opioides, anfetaminas, fentanilos, benzodiazepinas, sustancias psicoactivas
Matriz: Orina humana
Volumen de Muestra: 8 μL
Tiempo de Análisis: 2.3 minutos (extracción + MS)
Linealidad: R² > 0.98
Sensibilidad: ng/ml bajos (LLOQ cercanos a valores de corte)
Validación: SWGTOX completa
Contacto Thermo Fisher / Sol Analíticas
Información Técnica: thermofisher.com/verispray
Sol Analíticas – Argentina:
Correo: info@sol-analiticas.com
Web: www.sol-analiticas.com
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