超純水在LC-MS生物醫(yī)學(xué)分析中的應(yīng)用

LC-MS的強(qiáng)大功能已經(jīng)得到了全球生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可。^1,2現(xiàn)在的LC-MS儀器已經(jīng)從研究到常規(guī)臨床實(shí)驗(yàn)室范圍廣泛使用，并有效應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

 

• 治療藥物監(jiān)測(cè) - 測(cè)量血漿，血液或組織中的藥物（例如免疫抑制劑） 
• 濫用藥物測(cè)試 - 測(cè)量在尿液或唾液中的藥物（例如大麻，美沙酮，苯丙胺，嗎啡，哌替啶，等等） 
• 激素測(cè)試 - 測(cè)量血清或血漿中的激素（例如類固醇或甲狀腺激素） 
• 生物胺分析 - 測(cè)量血漿或尿液中的生物胺（如兒茶酚胺） 
• 新生兒篩查 - 通過使用LC-MS水平監(jiān)測(cè)氨基酸和�；�肉堿檢測(cè)嬰兒可治療的疾病

 

LC-MS儀器相對(duì)于其他分析工具具有很強(qiáng)的吸引力，原因在于該技術(shù)能夠以非常高的靈敏度同時(shí)測(cè)量多種復(fù)雜分析物。此外，速度和信任也是患者護(hù)理的關(guān)鍵因素，同時(shí)成功的LC-MS生物醫(yī)學(xué)分析具有高度靈敏度，可追溯性強(qiáng)和數(shù)據(jù)可靠的特性。因此，對(duì)于生物醫(yī)學(xué)用LC-MS工作流程中的試劑水及其水在LC-MS成功分析實(shí)踐中的作用將通過以下三個(gè)方面進(jìn)行介紹。

 

 靈敏度 

 

超純水被廣泛用于LC-MS流程的各個(gè)環(huán)節(jié)（圖1），所以是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)鬼峰，基線噪音和高M(jìn)S背景等這些原因的主要污染源。同時(shí)也會(huì)使儀器或方法的靈敏度下降，使一些低濃度分析變的困難³。為了避免干擾，確保檢測(cè)到的分析物是來自樣品，而非來自實(shí)驗(yàn)用水⁴，實(shí)驗(yàn)過程需要使用高質(zhì)量的超純水，避免數(shù)據(jù)偏差和再次污染⁵。

 

 

Figure 1. The role of water in the LC-MS laboratory 

 

超痕量分析是LC-MS生物醫(yī)學(xué)分析中的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在激素檢測(cè)中，相較于其他實(shí)驗(yàn)成分，其中水的使用量是非常大的。因此將Milli-Q水（電阻率18.2MΩ·cm（25℃），TOC<5ppb）作為激素中雌二醇分析的實(shí)例進(jìn)行分析。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖2所示，其中MRM色譜圖顯示Milli-Q^®水中不存在雌二醇，確保了分析方法的低檢出限，使用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得雌二醇濃度為265.40ng/L。 

前體離子273m/z和碎片離子255m/z用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）ESI+轉(zhuǎn)換。HPLC和MS以及LC-MS/MS的儀器參數(shù)以及制備Milli-Q^®水所用水源，見圖2。

 

 

Figure 2. MRM chromatogram (ESI+) of estradiol in a sample and in Milli-Q^®water.

 

 可追溯性 

 

水純化系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)功能使科學(xué)家們確定他們所使用的水是否符合LC-MS分析的要求。但是，當(dāng)問題產(chǎn)生時(shí)，說明LC-MS分析過程中已經(jīng)出現(xiàn)了污染，找到并消除其來源至關(guān)重要，因?yàn)槲廴倦[患來源非常多，使用LC-MS實(shí)驗(yàn)時(shí)收集記錄的水質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)可以在特定的日期與污染源聯(lián)系起來，從而促進(jìn)水質(zhì)評(píng)估和問題的排查。

而且，在所有臨床實(shí)驗(yàn)室中，可追溯性都是質(zhì)量管理體系中的重要需求，能使實(shí)驗(yàn)室符合認(rèn)證，例如，ISO15189：2007標(biāo)準(zhǔn)或CLSI^®C3—A4。所以，在這種情況下用電子方式記錄水質(zhì)參數(shù)的方法是一種確保高質(zhì)量認(rèn)證的解決方案。

 

 可靠性 

 

為了滿足LC-MS生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的要求，水源必須可靠。所以水純化系統(tǒng)不僅要生產(chǎn)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)用水，而且這個(gè)質(zhì)量必須始終如一。為確保水質(zhì)的一致性，使用在線監(jiān)測(cè)工具。水中的離子含量通過電阻率測(cè)量來評(píng)估，通常電阻率18.2MΩ·cm（25℃）的水表示不含離子雜質(zhì)。 

為了檢測(cè)有機(jī)污染物程度，可用可氧化總有機(jī)碳（TOC）計(jì)算;TOC低于5ppb的水（或μg/L）適用于LC-MS實(shí)驗(yàn)。因此，要檢測(cè)水質(zhì)的穩(wěn)定性需要連續(xù)監(jiān)測(cè)Milli-Q^®水質(zhì)的電阻率和TOC參數(shù)。圖3顯示了Milli-Q^®系統(tǒng)提供的水質(zhì)穩(wěn)定性在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

 

 

Figure 3. Levels of Resistivity (MOhm·cm) measured continuously and TOC (ppb) measured every 3 minutes as a function of volume produced by a Milli-Q^® water system. Different colors refer to data obtained for three different sets of consumables installed by turns. 

 

 結(jié)論 

 

超純水適用并符合LC-MS生物醫(yī)學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的要求，而且良好的水質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的高質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要。臨床實(shí)驗(yàn)室LC-MS實(shí)驗(yàn) 可以使用Milli-Q^®水凈化系統(tǒng)即能符合LC-MS儀器高靈敏度的要求還可以獲得可靠和可追溯的分析結(jié)果。

 

References

 

1. K. S-Y. Leung, B. M-W. Fong, LC–MS/MS in the routine clinical laboratory: has its time come? Analytical and Bioanalytical Chemistry, 406, 2289-2301 (2013). 

2. M. Himmelsbach, 10 years of MS instrumental developments--impact on LC-MS/MS in clinical chemistry, J. Chromatogr. B, 883– 884, 3– 17 (2012). 

3. A. Khvataeva-Domanov, S. Mabic, Four Ways to Better Water Quality in LC-MS, R&D Magazine, (2015); http://www.rdmag.com/articles/2015/09/four-ways-better-water-quality-lc-ms 

4. CLSI®C62-A - Liquid-Chromatography-Mass Spectrometry methods; approved guideline, Johns Hopkins Medical Institutions, First Edition, 5.3.1, 34, (2014); http://shop.clsi.org/chemistry-documents/C62.html 

5. Controlling Contamination in UltraPerformance LC?/MS and HPLC/MS Systems, Waters Corporation; http://www.waters.com/webassets/cms/support/docs/715001307d_cntrl_cntm.pdf 

6. B. Keller, J. Sui, A.B. Young, R.M. Whittal, Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry, Anal. Chim. Acta, 627, 71-81 (2008). 

7. M. Vogeser, C. Seger, Pitfalls associated with the use of liquid chromatography-tandem mass spectrometry in the clinical laboratory, Clin. Chem. 56, 1234-1244 (2010). 

8. Millitrack? e-Solutions, A unique set of data management and monitoring software solutions for water purification systems, MilliporeSigma; www.emdmillipore.com/millitrack-esolutions