Quantification of 4-Heptanone in Urine by Headspace GC-MS Analysis Using a Multipurpose Sampler

Význam tématu

Metabolické profilování organických těkavých látek v lidské moči poskytuje cenné informace o fyziologickém stavu a o přítomnosti onemocnění, zejména metabolických poruch jako je diabetes mellitus. Kvantifikace ketonů, například 4-heptanonu, může sloužit jako nepřímý marker změn v energetickém metabolismu a potenciálně napomoci diagnostice či monitorování onemocnění.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem pilotní studie bylo ověřit použitelnost multipozičního vzorkovače Gerstel MPS pro headspace GC-MS analýzu těkavých organických látek v lidské moči a kvantifikovat 4-heptanon, který je u diabetiků uváděn na odlišných hladinách. Studie zahrnovala 51 pacientů s diabetem (typ I a II) a 42 kontrolních osob.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 1 ml kyselinou upravené (HCl) moči ve standardních 2 ml GC lahvičkách, analýza ve dvojicích.
Headspace sampling: řízené zahřívání vzorku, odměření definovaného objemu nosného plynu v plynotěsné stříkačce, vstřik podchlazením do CIS-3 pro zesílení signálu.
Chromatografie a detekce: kapilární GC kolona DB-5 nebo HP-5MS, masově-spektrometrická detekce (MSD) v rozsahu 10–260 amu.

Použitá instrumentace

• Multipoziční vzorkovač Gerstel MPS s 1000 µl plynotěsnou stříkačkou a modulem pro předehřívání (70 °C).
• CIS-3 (Cold Injection System) pro chlazené zachycení a rychlý tepelný přechod analyzát.
• GC-MSD sestava HP 5890/5972 (Hewlett-Packard).
• Automatický rošt pro 100 × 2 ml GC lahviček (HP-7673) a předehřívací stanice pro 5 vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

Identifikoval se široký profil těkavých látek (ketony, sulfidy, aldehydy, alkoholy) s 4-heptanonem mezi kvantifikovanými složkami. Kalibrace pro 4-heptanon (40–800 ng/ml) byla vysoce lineární (r = 0,999) a intra-analytická variabilita (CV) činila 3,0–3,4 %. Mediány hladin 4-heptanonu se u diabetické skupiny (179 ng/ml) a kontrol (188 ng/ml) významně nelišily, přičemž u některých kontrol vznikly extrémně vysoké hodnoty, což naznačuje možný environmentální původ látky.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný headspace GC-MS protokol s CIS-3 nabízí vysokou citlivost, opakovatelnost a snadnou integraci do rutinních klinických laboratoří. Jednotná příprava vzorků a minimalizované zásahy obsluhy zrychlují analýzu a snižují náklady.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další výzkum by měl objasnit původ 4-heptanonu v moči a prověřit jeho vazbu na specifické fáze diabetu. Rozšíření metody o selektivní detektory (sulfur, dusík) a kombinace s pokročilou pattern-recognition mohou zlepšit metabolické profilování a objevit nové biomarkery.

Závěr

Ukázalo se, že headspace GC-MS s multipozičním vzorkovačem a chlazenou injekcí umožňuje spolehlivou analýzu těkavých organických látek v moči. Pro 4-heptanon byla prokázána vysoká linearita a přesnost. Metoda je vhodná pro klinické i výzkumné aplikace, přičemž další studie upřesní její diagnostický význam.

Reference

• Jellum E., Stokke O., Eldjarn L. Clin Chem. 1972;18:800–809.
• Jellum E. J Chromatogr. 1977;143:427–462.
• Liebich HM. J Chromatogr Biomed Appl. 1978;146:185–196.
• Zlatkis A., Liebich HM. Clin Chem. 1971;17:592–594.
• Rhodes G. et al. Clin Chem. 1981;27(4):580–585.
• Holland ML. et al. J Chromatogr. 1984;306:23–37.
• Zlatkis A. et al. Anal Chem. 1973;45:763–767.
• Liebich HM., Al-Babbili O. J Chromatogr. 1975;112:539–550.
• Liebich HM., Wöll J. J Chromatogr. 1977;142:505.
• Baker AG. et al. Fifteenth Int. Symp. on Capillary Chromatography. 1993;1731.
• Zlatkis A. et al. Clin Chem. 1981;27(6):789–797.
• Rhodes G. et al. J Chromatogr. 1982;228:33–42.
• Liebich HM., Huesgen G. J Chromatogr. 1976;126:465–474.
• DiVincenzo GD. et al. Toxicol Appl Pharmacol. 1976;36:511–522.
• Rhodes G. et al. Experientia. 1982;38:75–77.
• Niwa T. et al. Clin Chim Acta. 1981;110:51–57.
• Robinson AB. et al. J Chromatogr. 1973;85:19–29.
• McConnell ML., Novotny M. J Chromatogr. 1975;112:559–571.
• Zlatkis A. et al. J Chromatogr Sci. 1973;11:299–302.
• Zlatkis A., Kim K. J Chromatogr. 1976;126:475–485.
• Lee KY. et al. J Chromatogr. 1978;158:377–386.
• Zlatkis A. et al. J Chromatogr Biomed Appl. 1980;182:137–145.
• Penton Z. Fifteenth Int. Symp. on Capillary Chromatography. 1993;373.
• Barcarolo R. et al. Fifteenth Int. Symp. on Capillary Chromatography. 1993;365.
• Ioffe BV., Vitenberg AG. Head-Space Analysis and Related Methods in GC. 1983;215.
• Bicchi CP. et al. J Agric Food Chem. 1993;41(12):2324–2328.