Tại sao các phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới chuyển sang công nghệ LC-MS/MS?
Phương pháp Sắc ký lỏng Khối phổ (LC-MS/MS) là một kỹ thuật phân tích cực kỳ nhạy và cụ thể có thể xác định chính xác danh tính và nồng độ của các hợp chất trong mẫu của bạn.
Máy quang phổ khối SCIEX đi đầu trong phân tích định lượng và định tính, đồng thời mang lại tốc độ và hiệu suất để đảm bảo kết quả của bạn là tốt nhất có thể.
1. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống 3 tứ cực
Sau khi được tách trong hệ thống sắc ký lỏng (LC), mẫu cần phân tích sẽ đi qua một ống dẫn đến đầu dò MS. Tại đây diễn ra quá trình ion hóa trong buồng ion hóa. Ion sinh ra được tập trung và gia tốc bằng hệ quang học ion để đưa vào bộ phân tích khối. Tại bộ phân tích khối, tứ cực thứ nhất sẽ chọn ion mẹ có m/z xác định, các phân mảnh của ion này được tạo ra tại buồng va chạm (collision cell) nhờ tương tác với khí trơ và được phân tích nhờ tứ cực thứ ba, tạo ra tín hiệu đặc trưng tại bộ phận phát hiện ion.
2. Cấu tạo đầu dò khối phổ ba tứ cực
Đầu dò khối phổ ba tứ cực bao gồm 4 bộ phận chính sau:
- Nguồn ion hóa tại áp suất khí quyển
- Hệ quang học ion (ion optics) là một bát cực (octopole) gồm tám thanh hình trục xếp song song có tác dụng như bộ lọc khối để đưa ion vào tứ cực thứ nhất Q1, ngoài ra còn còn có 2 thấu kính nằm trước và sau buồng va đập để hỗ trợ đưa ion vào buồng va đập và tứ cực thứ 3.
- Bộ phân tích khối (mass analyzer) gồm một buồng va chạm (collision cell, được xem là tứ cực thứ hai Q2) đặt ở giữa 2 tứ cực (Q1 và Q3).
- Đầu dò phát hiện ion (Dual Dynode Detector) gồm có 2 dynode đặt vuông góc với dòng các ion và phân tử trung tính đi ra khỏi bộ phân tích khối.
Hình 1. Cấu tạo đầu dò khối phổ của hệ thống LC-MS/MS Hãng Sciex
3. Ứng dụng hệ thống LC-MS/MS Hãng Sciex
- Phân tích được các chỉ tiêu ở hàm lượng siêu vết (ppb/ppt)
- Phân tích dư lượng các loại kháng sinh thuộc nhóm A (theo quy định của châu Âu) như Chloamphenicol, các dẫn suất Nitrofuran, nhóm chất (Fluoro)quinolones, Malachite green hay các chất trong nhóm B như họ Tetracyclines, họ Sulfonamides, nhóm Avermectin… trong thủy hải sản, thức ăn thủy sản, thực phẩm, môi trường…
- Các loại vitamin trong thực phẩm, đặc biệt trong các nền mẫu phức tạp, có hàm lượng thấp như sữa, mì gói,…
- Dư lượng thuốc trừ sâu nhóm Carbamate, diệt cỏ, diệt nấm trong nông, thủy hải sản, thức ăn gia súc,…
- Hóc môn tăng trưởng (họ β-Agonist, Clenbuterol, Salbutamol…) trong thịt gia súc, thủy hải sản,…
- …
4. Ứng dụng của LC-MS/MS Hãng Sciex trong phát hiện ma túy
Phép đo khối phổ được sử dụng rộng rãi để thử nghiệm ma túy trong các môn thể thao cạnh tranh và phát hiện việc sử dụng ma túy bất hợp pháp trong cộng đồng rộng lớn hơn. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm chống doping (là việc sử dụng các loại thuốc tăng cường hiệu suất thể thao bị cấm) khu vực “Alessandro Bertinaria” (CAD) đang tiến hành các nghiên cứu để hiểu sâu hơn về doping trong thể thao và sử dụng ma túy giải trí, sử dụng các công cụ SCIEX để phát triển các phương pháp sàng lọc dựa trên MS.
Trung tâm Chống Doping Khu vực “Alessandro Bertinaria” của Ý được thành lập vào năm 2004 với tư cách là phòng thí nghiệm chính thức của Cơ quan Chống Doping Thế giới (WADA) cho Thế vận hội Mùa đông 2006 ở Turin. Sau Thế vận hội, trọng tâm của phòng thí nghiệm đã thay đổi, với việc CAD chuyển sự chú ý sang phân tích ứng dụng và nghiên cứu về việc sử dụng các loại thuốc lạm dụng chất doping, rượu và gần đây là việc phát hiện ra các chất kích thích thần kinh mới.
Nhà độc học pháp y Alberto Salomone, Phó Giáo sư Hóa học Phân tích tại Đại học Turin và là cố vấn tại CAD, đã thảo luận về cách phòng thí nghiệm sử dụng phép đo khối phổ để phát hiện nhiều loại chất bị cấm, các chất ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của thể thao và sức khỏe cộng đồng.
Hôm nay, chúng tôi cung cấp thử nghiệm lạm dụng rượu và ma túy, bao gồm cả việc xác định thành phần dược phẩm của ma túy bị tịch thu, cũng như phân tích các chất bổ sung dinh dưỡng được sử dụng bởi các vận động viên, để xác nhận rằng chúng không chứa nồng độ các chất bị cấm vượt quá mức quy định. Chúng tôi cũng tham gia vào các dự án nghiên cứu để xác định các dấu hiệu gián tiếp của việc sử dụng steroid, cùng với các nghiên cứu dịch tễ học theo dõi xu hướng lạm dụng thuốc và gần đây là ứng dụng chuyển hóa để sàng lọc thuốc.”
Phần lớn khối lượng công việc này là phân tích tóc để tìm dấu hiệu lạm dụng ma túy hoặc rượu, mặc dù chúng tôi cũng xét nghiệm máu và nước tiểu. Thông thường, chúng tôi phân tích khoảng 20.000 mẫu mỗi năm để tìm các chất như cần sa, cocaine, heroin và các loại thuốc khác bị WADA cấm, cũng như ethyl glucuronide – một sản phẩm phân hủy của ethanol – sử dụng các thiết bị SCIEX Triple Quad và QTRAP. Các hệ thống này hoàn hảo cho các ứng dụng này, mang lại cho chúng tôi độ nhạy và độ đặc hiệu cần thiết cho các phương pháp sàng lọc định tính, định tính và định lượng được ISO 17025 công nhận.”
“Làm việc với tóc đặc biệt thú vị, cung cấp một cửa sổ phát hiện dài. Ví dụ, chúng tôi có thể phân tích một đoạn tóc dài 4 cm để xác định mức độ lạm dụng trung bình trong một số tháng hoặc thực hiện phân tích từng đoạn tóc nhỏ hơn để có được kết quả. Câu chuyện chi tiết hơn, theo trình tự thời gian từng tháng. Các nghiên cứu dịch tễ học cho phép xác định các xu hướng và mô hình lạm dụng ma túy – hoặc thậm chí đồng thời sử dụng các chất khác nhau – theo thời gian. Thuốc chợ đen được bán dưới dạng một chất có thể là một chất hoàn toàn khác, chẳng hạn như cathinone tổng hợp thay vì amphetamine, hoặc fentanyl thay vì heroin, cực kỳ nguy hiểm. Tuy nhiên, điều này có thể được xác định bằng phân tích tóc từng đoạn và người dùng đã cảnh báo về rủi ro mà nó gây ra.”
Chúng tôi luôn sử dụng các hệ thống SCIEX và vô cùng hài lòng với khả năng kỹ thuật cũng như độ nhạy cao của các thiết bị này. Gần đây, chúng tôi đã mua được Hệ thống X500R QTOF – hệ thống không thể thiếu trong nghiên cứu đang tiến hành của chúng tôi – và hiện đang cộng tác với SCIEX để sử dụng khả năng phân giải cao của hệ thống nhằm phát triển các phương pháp chuyển hóa mới để sàng lọc thuốc trong nước tiểu. Hiện tại, trọng tâm của chúng tôi là xác định các dấu hiệu cho steroid và fentanyl. Hiện tại, chúng tôi đang ở giai đoạn chứng minh khái niệm, xác định sự hiện diện của các chất chuyển hóa cơ bản và các dấu hiệu lạm dụng tiềm ẩn, và kết quả ban đầu có vẻ rất hứa hẹn.” “Việc thiết lập các dấu hiệu cho các nhóm thuốc cụ thể cũng sẽ giúp chúng tôi có một khởi đầu thuận lợi khi các hợp chất mới xuất hiện trên thị trường, vì chúng tôi sẽ có thể phát hiện các chất chưa biết trước đây thuộc bất kỳ nhóm thuốc nào mà chúng tôi đã xác định được dấu hiệu. Có khả năng là mỗi nhóm thuốc sẽ có các dấu hiệu khác nhau và mục đích của chúng tôi là sử dụng phép đo hóa học để giải thích dữ liệu và xác định các chất chuyển hóa để xác nhận sự hiện diện của các loại thuốc không thể phát hiện được bằng các kỹ thuật hiện tại. Thu thập SWATH là một lợi ích chính cho loại công việc này, cho phép chúng tôi thu thập và lưu trữ dữ liệu cho mọi chất phân tích có thể phát hiện được trong một mẫu. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể phân tích hồi cứu dữ liệu sau ngày. Ví dụ: nếu sau đó chúng tôi biết về một chất hướng thần mới xuất hiện trên thị trường, chúng tôi có thể phân tích lại dữ liệu mẫu trong quá khứ để xem khi nào thuốc bắt đầu được sử dụng.”
Chúng tôi luôn cảm thấy được khuyến khích và hỗ trợ với nghiên cứu của mình và sự hợp tác với SCIEX thật tuyệt vời. Khi bắt đầu dự án, các chuyên gia của công ty đã đến thăm phòng thí nghiệm của chúng tôi để giúp chúng tôi thiết lập các công cụ và tinh chỉnh các phương pháp của mình, điều chỉnh các tham số phần mềm khác nhau để xử lý hậu kỳ kết quả, vì phân tích không nhắm mục tiêu, độ phân giải cao rất khác với phân tích mục tiêu phương pháp mà chúng ta đã quen.” Alberto kết luận.
Để tìm hiểu thêm về Trung tâm Chống Doping Khu vực “Alessandro Bertinaria”, hãy truy cập www.antidoping. piemonte.it/cms
Hình 2. Hệ thống LC-MS/MS của Hãng SCIEX
