Trong bài viết trước Việt Nguyễn đã trình bày các ứng dụng của thời đại của LC-MS/MS trong lĩnh vực Dược phẩm và thực phẩm chức năng.
Link tham khảo: https://vietnguyenco.vn/lc-ms-ms-va-cac-ung-dung-cua-thoi-dai-p1-duoc-pham-va-thuc-pham-chuc-nang/
Trong bài viết này Việt Nguyễn sẽ trình bày các ứng dụng của LC-MS/MS trong lĩnh vực Y tế và ứng dụng LC-MS/MS trong sàn lọc sơ sinh trong xu hướng phát triển hiện nay.
1. Giới thiệu
Sắc ký lỏng khối phổ LC-MS/MS là một kỹ thuật phân tích hóa học hiện đại, kết hợp khả năng tách cấu tử của hỗn hợp bằng sắc ký lỏng (HPLC) với khả năng nhận danh và định lượng cấu tử bằng đầu dò khối phổ (MS) với độ đặc hiệu và độ nhạy cao. Kỹ thuật này có nhiều ứng dụng và tầm quan trọng trong lĩnh vực y học, như:
– Phát hiện và xác định dư lượng các chất kháng sinh trong thịt, sữa, trứng, mật ong… . Việc sử dụng quá mức các chất kháng sinh trong chăn nuôi có thể gây ra nguy cơ kháng thuốc kháng sinh của vi sinh vật, làm giảm sức đề kháng của vật nuôi, và gây hại cho sức khỏe con người. Do đó, việc kiểm tra dư lượng các chất kháng sinh là rất cần thiết để bảo đảm an toàn thực phẩm và phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm.
– Phân tích các chất gây nghiện, chất cấm và chất độc trong máu, nước tiểu, tóc…. Việc sử dụng các chất gây nghiện, chất cấm và chất độc có thể gây ra các hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe và tâm lý của người sử dụng, cũng như ảnh hưởng đến xã hội. Do đó, việc phát hiện và xác định các chất này là rất quan trọng để phòng ngừa và điều trị các nạn nhân.
– Phân tích các protein, peptit và các phân tử sinh học khác trong sinh phẩm, thuốc biệt dược…. Các protein, peptit và các phân tử sinh học khác có vai trò rất quan trọng trong các quá trình sinh lý và bệnh lý của cơ thể. Việc phân tích các phân tử này có thể giúp nghiên cứu cấu trúc, chức năng và tương tác của chúng, cũng như phát triển các thuốc mới và cải thiện hiệu quả điều trị.
Hệ thống này kết hợp ưu điểm của sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với khả năng phân tích khối phổ của máy khối phổ ba tứ cực (Triple quad MS). HPLC giúp tách các chất phân tích ra khỏi mẫu và đưa chúng vào nguồn ion hóa của máy khối phổ. Máy khối phổ ba tứ cực có thể ion hóa các chất phân tích bằng các kỹ thuật như ESI (ion hóa đầu phun điện tử) hay APCI (ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển), sau đó tách các ion theo tỉ số m/z và phát hiện chúng bằng bộ phận phát hiện điện tử.
Hình 1. Hệ thống LC-MS/MS của Hãng SCIEX trong một phòng thí nghiệm
Trong lĩnh vực y tế hệ thống LC-MS/MS được sử dụng để phân tích các chất dược phẩm và các chất cần thiết cho quá trình chẩn đoán bệnh. Công nghệ này có thể phân tích các hợp chất trong máu, nước tiểu và các mẫu sinh học khác để giúp cho việc chẩn đoán bệnh trở nên chính xác hơn.
2. Y Tế – nghiên cứu và chẩn đoán lâm sàn
2.1. Khả năng phân tích
Như đã chỉ ra trong phần giới thiệu, việc sử dụng LC-MS/MS trong lâm sàng đã chứng kiến sự tăng trưởng chưa từng thấy trong vòng 10 đến 15 năm qua. Khi được sử dụng ở chế độ SRM, LC-MS/MS kết hợp độ đặc hiệu phân tích cao với độ nhạy phân tích cao, thường cho phép thời gian chạy sắc ký tương đối ngắn. Trong các phòng thí nghiệm chuyên khoa lâm sàng có các bộ phận sử dụng LC-MS/MS như: Thuốc & Độc chất, Di truyền Sinh hóa/Sàng lọc Trẻ sơ sinh, Nội tiết, Tim mạch/Lipid, Thận. Hầu như tất cả sự tăng trưởng của hệ thống LC-MS/MS được áp dụng cho các chất phân tích có trọng lượng phân tử thấp, với các nguyên nhân chính là:
-
Những hạn chế của xét nghiệm miễn dịch đối với các hợp chất trọng lượng phân tử thấp
-
Quy trình thực hiện dễ dàng hơn và năng suất cao hơn so với HPLC hoặc GC-MS thông thường, cho đến nay vẫn là những lựa chọn thay thế chính cho xét nghiệm miễn dịch đối với các chất phân tích này
-
Chi phí sử dụng thiết bị LC-MS/MS để thử nghiệm thường thấp hơn đáng kể so với các kỹ thuật thay thế.
Các xét nghiệm miễn dịch vô tuyến (RIA) truyền thống đối với các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp yêu cầu phải xử lý và loại bỏ các vật liệu phóng xạ, thường yêu cầu thời gian ủ kéo dài và có thể cần chiết xuất hữu cơ và sắc ký trước quy trình xét nghiệm thực tế để giảm thiểu các can thiệp cụ thể và không cụ thể. Trong khi chuyển đổi các xét nghiệm này sang các định dạng phát hiện không phóng xạ giải quyết vấn đề sử dụng chất phóng xạ. Ngoài ra, tất cả các xét nghiệm miễn dịch cạnh tranh, ngay cả khi được sử dụng trên các thiết bị tự động, do chính thiết kế của chúng, đều bị ảnh hưởng bởi dải động hạn chế. Các xét nghiệm miễn dịch khác nhau cho cùng một chất phân tích cũng thường không thống nhất với nhau, khiến cho việc theo dõi bệnh nhân theo thời gian hoặc giữa các phòng thí nghiệm, cũng như nghiên cứu theo chiều dọc, vô cùng khó khăn. Nếu không có sẵn xét nghiệm miễn dịch thương mại cho chất phân tích quan tâm, thì việc thiết kế và xác nhận xét nghiệm miễn dịch nội bộ mới là một công việc chính, so với việc phát triển xét nghiệm LC-MS/MS mới dễ dàng hơn nhiều. Cuối cùng, chi phí thuốc thử không đáng kể đối với xét nghiệm LC-MS/MS, nhưng có thể đáng kể đối với xét nghiệm miễn dịch khác. Do đó, có thể tiết kiệm đáng kể chi phí khi xét nghiệm được chuyển từ định dạng xét nghiệm miễn dịch sang công nghệ LC-MS/MS.
Riêng đối với các hormone steroid, phản ứng chéo giữa nhiều steroid nội sinh có liên quan chặt chẽ đã là một thách thức lâu dài đối với các phòng thí nghiệm nội tiết và đã dẫn đến việc chuyển đổi dần dần hầu hết, nếu không phải tất cả, các xét nghiệm steroid lâm sàng từ RIA/Xét nghiệm miễn dịch sang LC-MS/MS. Các chất phân tích khác đã được chuyển sang LC-MS/MS trong các phòng thí nghiệm nội tiết là các amin sinh học và các chất chuyển hóa vitamin D.
Như vậy,so với các phương pháp phân tích truyền thống như phân tích hóa học, phân tích vi sinh và phân tích miễn dịch đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm để xác định thành phần và tính chất của các mẫu. Với sự phát triển của công nghệ, các phương pháp mới như hệ thống LC-MS/MS đã cải tiến và đem lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống. Hệ thống LC-MS/MS được sử dụng để phân tích các hợp chất trong mẫu với độ chính xác cao và độ nhạy cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này cho phép người dùng xác định các thành phần có mặt trong mẫu ở nồng độ rất thấp, giúp cho việc phân tích mẫu trở nên chính xác hơn và đáng tin cậy hơn. Và cũng so với các phương pháp phổ biến hiện nay như sắc ký khí (GC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hay điện di (CE), phương pháp LC-MS/MS có nhiều ưu điểm vượt trội như:
-
- Khả năng phân tích được nhiều loại mẫu khác nhau, từ mẫu sinh học như máu, nước tiểu, mô, tế bào đến mẫu thực phẩm, môi trường, dược phẩm…
- Khả năng phân tích được các chất có trọng lượng phân tử cao, không bay hơi và không ổn định nhiệt như các protein, peptit, hormon, kháng sinh…
- Khả năng phân tích đồng thời được nhiều chất trong cùng một mẫu, giảm thời gian và chi phí phân tích.
- Khả năng nhận dạng được các chất có cấu trúc tương tự nhau hoặc có khối lượng phân tử giống nhau bằng cách sử dụng hai giai đoạn khối phổ (MS/MS).
- Khả năng xác định được cấu trúc của các chất mới chưa biết bằng cách phân đoạn các ion gốc và xây dựng lại cấu trúc từ các ion con.
Ngoài ra hệ thống LC-MS/MS còn có khả năng phân tích các mẫu phức tạp, có độ phân cực cao hoặc độ phân cực thấp. Điều này giúp cho người sử dụng có thể phân tích các mẫu có tính chất khác nhau một cách hiệu quả và chính xác.
Hình 2. So sánh sắc ký đồ HPLC-UV (A) và LC-MS/MS (B) của phép đo cortisol tự do trong nước tiểu của cùng một mẫu bệnh nhân có chứa các chất có khả năng gây nhiễu (carbamazepine). (A) Một số đỉnh có khả năng gây nhiễu có thể nhìn thấy trên HPLC-UV, với một trong các chất chuyển hóa carbamazepine cùng rửa giải với cortisol và đỉnh cortisone hầu như không tách khỏi đỉnh cortisol, mặc dù thời gian chạy là 30 phút. (B) LC-MS/MS không nhìn thấy nhiễu chỉ với thời gian chạy 3 phút và đỉnh cortisone cho thấy sự tách biệt giữa đường nền và đỉnh cortisol.
2.2. Ứng dụng
Một số ứng dụng cụ thể của LC-MS/MS trong ngành y tế, chẩn đoán lâm sàng và các tiêu chuẩn và nghiên cứu liên quan:
-
- Phân tích dược phẩm: LC-MS/MS được sử dụng để định lượng các dược chất và các chất chuyển hóa trong máu, nước tiểu, mô và các mẫu sinh học khác. LC-MS/MS cũng được sử dụng để phát hiện và xác định các tạp chất, các chất gây ô nhiễm hoặc các chất bị cấm trong các sản phẩm dược phẩm.
- Phân tích hormon: LC-MS/MS được sử dụng để định lượng các hormon steroid, peptit và protein trong huyết thanh, nước bọt, nước ối và các mẫu sinh học khác. LC-MS/MS cung cấp kết quả chính xác và đáng tin cậy cho việc chẩn đoán các bệnh liên quan đến hormon như rối loạn tuyến thượng thận, rối loạn sinh dục hoặc rối loạn tăng trưởng.
- Phân tích vitamin: LC-MS/MS được sử dụng để định lượng các vitamin tan trong nước và tan trong mỡ trong huyết thanh, máu hoặc các mẫu sinh học khác. LC-MS/MS cho phép phát hiện và phân biệt các dạng hóa học khác nhau của vitamin, ví dụ như vitamin D2 và D3, vitamin K1 và K2 hoặc các dạng coenzym của vitamin B12.
- Phân tích protein: LC-MS/MS được sử dụng để xác định cấu trúc và khối lượng phân tử của protein hoặc peptit trong các mẫu sinh học. LC-MS/MS cũng được sử dụng để phát hiện và định lượng các protein biểu hiện bất thường hoặc bị biến đổi trong các bệnh như ung thư, viêm hoặc nhiễm trùng.
- Bệnh lý thần kinh: Các chất liên quan bao gồm beta-amyloid, tau protein, neurotransmitter và steroid.
- Bệnh lý tim mạch: Các chất liên quan bao gồm cholesterol, triglyceride, LDL, HDL và các chất béo khác.
- Bệnh ung thư: Các chất liên quan bao gồm các chất độc hại, hợp chất hữu cơ, chất chống ung thư và các chất khác.
- Bệnh lý gan: Các chất liên quan bao gồm bilirubin, creatinine, albumin và các chất khác.
- Bệnh lý thận: Các chất liên quan bao gồm creatinine, urea và các chất khác.
Hình 4. Sắc ký đồ thể hiện việc xác định đồng thời các vitamin A, E và D trong huyết thanh người.
3. Lựa chọn thiết bị LC-MS/MS cho ngành y tế
Điều quan trọng đối với các nhà khoa học trong phòng thí nghiệm lâm sàng—từ những nhà đổi mới chăm sóc sức khỏe đang theo đuổi nghiên cứu lâm sàng cho đến những người thực hiện chẩn đoán tuyến đầu trong phòng thí nghiệm xét nghiệm của bệnh viện—phải có các công nghệ mạnh mẽ, đáng tin cậy và giá cả phải chăng để mang lại kết quả với độ chính xác tối đa nhanh nhất có thể. Tuy nhiên, nhiều phòng thí nghiệm lâm sàng bận rộn đã chấp nhận thỏa hiệp không mong muốn của xét nghiệm gửi đi tốn kém, vì các công nghệ tiên tiến trước đây không thể đạt được. Hàm ý là chi phí thuê ngoài cao, thời gian quay vòng kéo dài và ảnh hưởng đến hiệu suất xét nghiệm, tất cả đều ảnh hưởng trực tiếp đến việc chăm sóc bệnh nhân.
SCIEX là đối tác lý tưởng để giải quyết những lo ngại này và giúp phòng thí nghiệm hóa sinh lâm sàng hiện đại của bạn đáp ứng các mục tiêu phân tích hiện tại và trong tương lai. Chúng tôi cung cấp một danh mục đầu tư mạnh gồm máy quang phổ khối , giải pháp quy trình làm việc, phầm mềm, dịch vụ tư vấn, đào tạo và mối quan hệ với bên thứ ba để đáp ứng và vượt quá nhu cầu hàng ngày của bạn. Ngoài ra, khi nghiên cứu thế hệ tiếp theo về bệnh tật và y học đòi hỏi nhu cầu của ngày mai, các hệ thống mạnh mẽ, nhạy cảm và dễ sử dụng của SCIEX, chẳng hạn như hệ thống Citrine và hệ thống 4500MD hỗ trợ toàn bộ hệ thống phòng thí nghiệm lâm sàng, từ nghiên cứu đến phòng khám. Từ việc khám phá và xác thực các dấu ấn sinh học mới đến thực hiện các quy trình công việc được xác thực từ đầu đến cuối để thử nghiệm thông lượng cao trong phòng khám, chúng tôi được các nhà khoa học tin tưởng để thúc đẩy công việc của họ trong nghiên cứu và chẩn đoán lâm sàng.
Hình 5. Hệ thống Citrine QTRAP và TRIPLE QUAD 4500MD của Hãng SCIEX
Các nghiên cứu liên quan:
- “Quantitative analysis of plasma amino acids by HPLC-electrospray tandem mass spectrometry for the diagnosis of inherited disorders of amino acid metabolism” – Tác giả: S. García-Cazorla, et al. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16096993/)
- “Development and validation of a liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of 25-hydroxyvitamin D3 and 25-hydroxyvitamin D2 in human serum” – Tác giả: J. Zhang, et al. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24612954/)
- “Simultaneous quantification of 25-hydroxyvitamin D3, 25-hydroxyvitamin D2, and their C3-epimers in human serum by LC-MS/MS” – Tác giả: J. Zhang, et al. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27179166/)
- “Quantitative analysis of urinary free cortisol and cortisone by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)” – Tác giả: A. Kulle, et al. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19955049/)
- “Quantitative analysis of urinary free metanephrines by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for diagnosis of pheochromocytoma and paraganglioma” – Tác giả: J. Eisenhofer, et al. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21680980/)
| CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI – DỊCH VỤ – KỸ THUẬT VIỆT NGUYỄN | |
| Địa chỉ | VPHCM: số N36, đường số 11, P. Tân Thới Nhất, Q.12, Tp. Hồ Chí Minh
VPĐN: Số 10 Lỗ Giáng 5, phường Hòa Xuân, quận Cẩm Lệ, Tp. Đà Nẵng VPHN: Tầng 1, toà nhà INTRACOM, 33 Cầu Diễn, P. Phúc Diễn, Q. Bắc Từ Liêm, Tp.Hà Nội VP Cần Thơ: 275 Xuân Thủy, P. An Bình, Q. Ninh Kiều, Tp. Cần Thơ |
| Hotline | PHÒNG MARKETING – TRUYỀN THÔNG:
|
| info@vietnguyenco.vn | |
| Website | https://www.vietcalib.vn| https://www.vietnguyenco.vn |
