การวิเคราะห์คุณภาพและปริมาณของกรดอินทรีย์ในปัสสาวะด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูงพร้อมการแตกตัวแบบฮาร์ดไอออไนเซชันและการแตกตัวแบบซอฟต์ไอออไนเซชัน

บทนำ

การทดสอบกรดอินทรีย์ในปัสสาวะเป็นองค์ประกอบสำคัญของการศึกษาโรคทางเมตาบอลิซึมที่สืบทอดมา เช่น ความผิดพลาดแต่กำเนิดของเมแทบอลิซึม ปัสสาวะประกอบด้วยกรดอินทรีย์หลายชนิดที่เกิดขึ้นจากแหล่งต่างๆ รวมถึงการเผาผลาญปกติและผิดปกติ ยาและการเผาผลาญของยา หรือแม้แต่ซีโนไบโอติกและอาหารเสริม โดยทั่วไปจะเลือกใช้แก๊สโครมาโทกราฟี - แมสสเปกโตรเมทรี (GC-MS) โดยเฉพาะ GC - single quadrupole MS (GC-QMS) สำหรับการวิเคราะห์กรดอินทรีย์ในปัสสาวะ อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก GC-QMS ขาดความสามารถในการระบุกรดอินทรีย์ในปัสสาวะได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากมีส่วนผสมที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสร้างวิธีการใหม่ GC-high Resolution MS (GC-HRMS) จึงเป็นระบบที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกว่าแทน

JMS-T2000GC ซึ่งเป็นระบบ GC-HRMS ที่รวมเอาแหล่งกำเนิดไอออนของอิเล็กตรอนไอออไนเซชัน (EI) และไอออไนซ์ภาคสนาม (FI) เข้าด้วยกัน สามารถสลับระหว่างโหมด EI และ FI ได้โดยไม่ต้องทำลายสุญญากาศ การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากวิธีการไอออไนเซชัน 2 วิธีผ่านซอฟต์แวร์ msFineAnalysis AI นำไปสู่การประมาณค่าโครงสร้างทางเคมีและองค์ประกอบ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการกำหนดสารประกอบในกรดอินทรีย์ 

ในงานนี้ ได้ทำการวิเคราะห์เชิงคุณภาพขององค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ในปัสสาวะ และการวิเคราะห์เชิงปริมาณของกรดอินทรีย์เป้าหมายโดยใช้ JMS-T2000GC พร้อมด้วย msFineAnalysis AI

การวัด

กรดอินทรีย์ที่เป็นสารละลายตัวอย่างถูกสกัดจากปัสสาวะที่เป็นกรดโดยการสกัดของเหลว-ของเหลวด้วยเอทิลอะซิเตต ตามด้วยอนุพันธ์ไตรเมทิลไซลิล (TMS) เพื่อเพิ่มความผันผวนของกรดอินทรีย์ จากนั้นฉีดสารละลายตัวอย่าง 1 ไมโครลิตรใน JMS-T2000GC โดยเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ ซอฟต์แวร์ msFineAnalysis AI ใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ และใช้ซอฟต์แวร์ Escrime™ สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ เงื่อนไขการวัด GC-HRMS โดยละเอียดแสดงไว้ในตารางที่ 1

JMS-T2000GC "AccuTOF™ GC อัลฟา"

ตารางที่ 1. เงื่อนไขการวัด

GC-HRMS	JMS-T2000GC (บริษัท จอล จำกัด)
โหมดทางเข้า GC	แยกไม่ออก
อุณหภูมิทางเข้า GC	280 ° C
คอลัมน์ GC	DB-5MS, 30 ม.x 0.25 มม., 0.25 ไมโครม
เตาอบ GC	60°C (1 นาที) →10°C/นาที →300°C (3 นาที)
ก๊าซขนส่ง	เขา 1.0 มล./นาที
MS ไอออไนเซชัน	EI+: 70 eV, 300 ไมโครเอ FI+: -10 kV พร้อมตัวปล่อย JEOL 5 μm (10 mA, 6 มิลลิวินาที)
ช่วงไอออนของ MS Monitor	ม./ซ 45-800
ซอฟต์แวร์วิเคราะห์	เชิงคุณภาพ: msFineAnalysis AI (JEOL Ltd.) เชิงปริมาณ: Escrime™ (JEOL Ltd.)

รูปที่ 1. TICC ของกรดอินทรีย์ในปัสสาวะจากตัวอย่าง (บน: EI, ล่าง: FI)

ผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ

รูปที่ 1 แสดงทั้งโครมาโทกราฟีกระแสไอออนรวม (TICC) ของ EI และ FI ของกรดอินทรีย์ในปัสสาวะจากตัวอย่าง ซึ่งส่งผลให้ตรวจพบสารประกอบ 108 ชนิด ซึ่งรวมถึงกรดอินทรีย์เป้าหมาย 29 ชนิด ซึ่งผลการวิเคราะห์ msFineAnlaysis AI จะแสดงเป็นคอลัมน์สีแดงในตารางที่ 2 พีค [33] ถูกกำหนดให้เป็น 5-เมทิล-3-ไอโซซาโซลโพรพาโนอิก แอซิด ไตรเมทิลไซลิล เอสเทอร์ ซึ่งเป็นสารประกอบอนุพันธ์ของ TMS จากซัคซินิล อะซิโตนออกซิเมต อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบที่ถูกชะล้างร่วมบางส่วนเนื่องจากความล้มเหลวของการแยกโครมาโทกราฟี เช่น พีค [023] และ [024] ถูกตรวจพบแยกกันโดยฟังก์ชันการแยกส่วนของ msFineAnalysis AI 

ผลลัพธ์ของทั้งการวิเคราะห์แบบผสมผสานและการวิเคราะห์โครงสร้างของ AI ของจุดสูงสุด [098] ที่ได้มาจาก msFineAnalysis AI ได้แสดงไว้ในรูปที่ 2 และ 3 ตามลำดับ ตรวจไม่พบไอออนโมเลกุลในสเปกตรัมมวล EI ของรูปที่ 2 ในขณะที่ [M+H]⁺ ตรวจพบไอออนในสเปกตรัมมวล FI ซึ่งแสดงถึงความสำคัญของการวิเคราะห์แบบผสมผสานของวิธีการไอออไนเซชันแบบอ่อน สูตรทางเคมีประมาณว่าคือ C₁₆H₃₄NO₅Si₂ จากมวลที่แน่นอนของ [M+H] ที่ตรวจพบ⁺ ไอออน ซึ่งไม่ตรงกับองค์ประกอบทางเคมีโดยประมาณจากไอออนโมเลกุลหรือสารประกอบตัวเลือกจากผลการค้นหาฐานข้อมูล NIST อย่างไรก็ตาม msFineAnalysis AI ได้รับห้องสมุด AI ที่ประกอบด้วยสเปกตรัมมวล EI ของสารประกอบจำนวนมากที่ไม่ได้ลงทะเบียนในฐานข้อมูล NIST และสารประกอบที่ตรงกับองค์ประกอบทางเคมีที่ประมาณค่าจากไอออนของโมเลกุลและมีรูปแบบไอออนของชิ้นส่วน EI ที่ตรงกันถูกแสดงเป็นตัวเลือก ในผลการค้นหาของไลบรารี AI (รูปที่ 3) 

รูปที่ 2 ผลการวิเคราะห์เชิงบูรณาการของจุดสูงสุด 098

รูปที่ 3 ผลการวิเคราะห์โครงสร้างของ AI ของจุดสูงสุด 098

ตารางที่ 2. ผลลัพธ์ msFineAnalysis AI

ผลการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

รูปที่ 4 แสดง EI TICC และไอออนโครมาโตกราฟี (EIC) ที่แยกออกมาของกรดอินทรีย์เป้าหมายสามชนิด: กรด 2TMS-แลคติค, กรด 2TMS-ไกลโคลิก และ 2TMS-ออกไซมของกรดไพรูวิก ตรวจพบพีคหลายจุดใน TICC สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนในปัสสาวะ อย่างไรก็ตาม EICs สร้างขึ้นโดยถูกต้องแม่นยำ ม./ซ สัญญาณจัดการเพื่อตรวจจับสารประกอบเป้าหมายในขณะที่จำกัดอิทธิพลของสารประกอบอื่นให้น้อยที่สุด
กรดอินทรีย์ทั้งหมด รวมถึงกรดอินทรีย์ที่ถูกชะล้างร่วม แสดงรูปร่างพีคที่ตรวจพบได้สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ (แสดงบางส่วนในรูปที่ 4) เป็นตัวอย่างการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ค่าเชิงปริมาณของกรดอินทรีย์เป้าหมายในตัวอย่างปัสสาวะหลายตัวอย่างที่แสดงในตารางที่ 3 คำนวณจากอัตราส่วนพื้นที่กับตัวอย่างอ้างอิงที่ความเข้มข้นที่ทราบ

ตารางที่ 3. ค่าเชิงปริมาณของกรดอินทรีย์เป้าหมาย (หน่วย: μM)

รูปที่ 4 TICC และ EIC ของตัวอย่างปัสสาวะที่สกัดได้
(ขวา: 2TMS-กรดแลกติก, ตรงกลาง: 2TMS-กรดไกลโคลิก, ซ้าย: 2TMS-ออกซิมของกรดไพรูวิก)

สรุป

JMS-T2000GC พร้อม msFineAnalysis AI เป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการระบุองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างทางเคมีของส่วนประกอบต่างๆ เช่น อนุพันธ์ของ TMS ของกรดอินทรีย์ในปัสสาวะ และสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณโดย EIC ซึ่งสร้างขึ้นโดยความแม่นยำ ม./ซ- JMS-T2000GC พร้อม msFineAnalysis AI คาดว่าจะมีการใช้งานที่หลากหลายสำหรับเมแทบอลิซึมและการวิเคราะห์ทางคลินิกในอนาคต 

การแก้ปัญหาตามสาขา

ชีววิทยา / วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต

รายการสินค้า ที่เกี่ยวข้อง

JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha แก๊สโครมาโตกราฟีประสิทธิภาพสูง - แมสสเปกโตรมิเตอร์ตามเวลาของเที่ยวบิน

msFineAnalysis AI Ver.2 ซอฟต์แวร์วิเคราะห์โครงสร้างสารประกอบที่ไม่รู้จัก

หมวดหมู่สินค้า

แก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโตรมิเตอร์(GC-MS)