Utilization of GC-TOFMS and Automated Sample Derivatization for High-Throughput Workplace Urine Drug Testing by SAMHSA Guidelines

Význam tématu

Testování na přítomnost látek zneužívaných v pracovním prostředí podle směrnic SAMHSA je klíčové pro zajištění bezpečnosti a zdraví zaměstnanců. Citlivá a spolehlivá analýza močových vzorků umožňuje včasné odhalení užívání kokainu i heroinu díky stanovení jejich hlavních metabolitů – benzoylecgoninu a 6-mono-acetylmorphinu. Vysokou průchodnost a robustní identifikaci zajišťuje kombinace plnospektrálního hmotnostního spektrometru s časem průletu (GC-TOFMS) a automatizované vzorkové derivatizace.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo implementovat a ověřit workflow pro vysokopropustnou analýzu moče podle požadavků SAMHSA. Studie se zaměřila na:

• Stanovení liniární kalibrace metabolitů na úrovni minimálně 5–100 ng/mL.
• Validaci citlivosti pod úrovní stanovených cut-off limitů.
• Potvrzení identity pomocí plnospektrálních dat a iontových poměrů.
• Automatizaci derivatizace pro zkrácení doby přípravy vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (5 mL moče) byly upraveny pH, obohaceny o deuterované vnitřní standardy a extrahovány na UCT Cleanscreen SPE trubičkách pomocí vakuového manifoldu. Po promytí (voda, acetonová kyselina, methanol) byly analyty eluovány do silanizované nádobky, vysušeny dusíkem a rekonstituovány v methylenchloridu.
Derivatizace proběhla automaticky na GERSTEL dual rail MPS2 pomocí BSTFA+1% TMCS při 70 °C po dobu 20 min. GC-TOFMS analýza byla prováděna na přístroji LECO TruTOF HT spojeném s GC Agilent 6890 a kolonkou Rxi-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm). Podmínky: splitless injekce 1 μL, teplotní program 90 °C (1 min) → 320 °C při 10 °C/min, heliový průtok 1,5 mL/min, rozsah m/z 45–750, 10 spekter/s, iontové zdroj 250 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě kalibrační křivky ukázaly linearitu nad 99 % v rozsahu 5–100 ng/mL. Detekční limity se nacházely v oblasti jednotek ng/mL, tedy výrazně pod stanovenými SAMHSA cut-off limity (150 ng/mL pro benzoylecgonin, 10 ng/mL pro 6-MAM). K potvrzení identity byly využity iontové poměry kvalifikačních iontů a plnospektrální knihovní vyhledávání s podobností >99,9 %. Nízkoúrovňové koncentrace (½ cut-off) byly spolehlivě detekovatelné i kvantifikovatelné s vysokým poměrem signál/šum.

Přínosy a praktické využití metody

Workflow poskytuje:

• Vysokou průchodnost díky automatizované derivatizaci.
• Robustní identifikaci i v komplexních matricích díky plnospektrálnímu TOFMS a dekonvoluční analýze.
• Spolehlivou kvantifikaci pod regulačními limity.
• Možnost přizpůsobit reportovací šablony pro forenzní laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj směřuje k miniaturizaci přípravy vzorků (micro-SPE), rozšíření panelu detekovaných látek a zavedení pokročilých algoritmů strojového učení pro automatizovanou interpretaci masových spekter. Integrace s platformami laboratorního informačního managementu (LIMS) podpoří vzorkování v reálném čase a optimalizaci workflow.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace GC-TOFMS a automatizované derivatizace je účinným a spolehlivým řešením pro rutinní vyšetření moče podle SAMHSA směrnic. Metoda splňuje požadavky na citlivost, linearitu i potvrzení identity látek zneužívaných v pracovním prostředí.