金筆獎|液相質譜在藥物分析中的應用策略

熱門推薦：金筆獎 , 藥物分析 , 液相質譜 ,

作者：roger 來源：CPHI制藥在線

2023-12-16

如何有效地使用液相質譜成為藥物分析的一個重點難點問題。本文基于前期的研究，總結出一些關鍵步驟以及應用解決方案。

雖然液相質譜價格比較昂貴，但隨著工業(yè)的發(fā)展，越來越多實驗室把液相質譜應用到藥物分析當中，形成有效的質量監(jiān)控體系。液相質譜可以應用于藥物代謝學、藥物殘留檢測、基因毒性、藥物代謝動力學等的研究。隨著儀器及其配套智能化軟件的不斷改進，建立一種生物樣品中藥物、代謝物或其他物質的測定方法逐漸變得簡便起來。但是在實際應用中，藥物分析方法學研究仍然面臨許多挑戰(zhàn)，例如：待測物什么情況下需要采用衍生化，并且如何選擇合適的衍生化試劑；如何有效地對體內多組分樣品進行同時測定；如何正確地認識并且科學地評價基質效應和殘留效應；如何正確處理高通量分析和專屬性之間的關系等。

如何有效地使用液相質譜成為藥物分析的一個重點難點問題。本文基于前期的研究，總結出一些關鍵步驟以及應用解決方案。

步驟1，首先，根據(jù)化合物的結構，判斷其是否適用于液相質譜的檢測。

這是最重要的一個步驟，并不是所有的化合物都能夠在液相質譜顯示非常好的響應值，這與化合物的結構存在相關性。能夠被液相質譜測定的物質，大部分是能夠在液相質譜內電離成正負離子或者形成加合離子，例如氫離子加合、鉀離子加合、銨根離子加合等等。以噁唑菌酮為例，即使其結構存在N原子、O原子，但其在液相質譜響應值并不高，需要加入乙酸銨進行銨根離子加合才能提高其響應值。那么，什么樣的結構才更適合在液相質譜測定？筆者總結出各種不同結構類型的化學物質，根據(jù)其結構提出不同的處理方式，提高其在液相質譜的響應值。相關內容發(fā)表成國內外為數(shù)不多的比較詳細的應用總結[1-2]。

噁唑菌酮結構式與加合形式

圖１　噁唑菌酮結構式與加合形式

步驟2，當化合物結構不適合在液相質譜檢測時，考慮是否進行衍生反應。

衍生反應在提高化合物響應值方面有著廣泛的應用，但衍生反應對化合物的結構有一定的要求，選用什么類型的衍生方式同樣重要（見表1）。如果化合物沒有合適的官能團，那么選擇合適的衍生方式就具有挑戰(zhàn)性。常見能夠進行衍生反應的官能團有羥基、氨基、雙鍵、三鍵等基團。藥物中的基因毒性分析，經常采用衍生方式在液相質譜測定基因毒物的含量[3]。關于衍生反應方面的綜述比較多，詳見參考文獻[1-5]。

表1 衍生反應的類型與試劑

物質類型	反應類型	衍生試劑
醛酮類化合物	腙化反應	苯并吖啶酮-5-乙酸酰肼、羅丹明B酰肼
醇類化合物胺類化合物	親核反應酯化或酰胺化反應	丹磺酰氯衍生、2-氟-1-甲基吡啶、羅丹明B
烯烴、炔烴	官能團化反應	亞砜氯化物、高錳酸鉀、過氧苯甲酸等

步驟3，當化合物沒有適合衍生的官能團時，考慮是否采用一些特殊的化學反應。

大部分離子源，例如ESI、APCI等，都是采用高壓電進行離子化。這時，質譜分析過程中會發(fā)生化學氧化還原或者電暈氧化還原反應兩類反應[6]。例如，在水溶液中：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂，在氯化鈉溶液中：2Cl^--2e^-=Cl₂。與此同時，電暈放電能夠產生大量的活性氧物質，例如•O、•NO、O₃、H₂O₂等，這些活性氧物質與分析物發(fā)生氧化還原反應，從而為液相質譜測定物質提供條件。比較典型的例子是殺螟丹的測定，殺螟丹在離子源轉化成比較穩(wěn)定的沙蠶毒素，從而被檢測得到，見圖2。

殺螟丹液相質譜測定示意圖

圖2 殺螟丹液相質譜測定示意圖

在流動相或者外界條件中添加其它物質進行光化學反應也是一種很好的方式。例如在流動相里添加丙酮、二苯甲酮等進行在線光化學反應(PB光化學反應)，可以精確鑒定碳碳雙鍵的位置和雙鍵異構體的相對含量[7]。

步驟4，當衍生、特殊化學反應等措施都不奏效時，可以考慮購買不同類型的離子源。

離子源價格比較昂貴，但采用常見的化學手段效果不理想時，選購新的離子源也是一種可以考慮的方式。比較適用于研究的離子源有APCI、DESI、DART、APPI等，見表2。

表2 不同離子源的測定物質

離子源類型	測定物質	可能涉及的離子化原理
APCI	多溴聯(lián)苯、三硝基甲苯等	放電針電暈放電
APPI	多環(huán)芳烴等	光能激發(fā)氣態(tài)分子
DESI	黑索今等	電噴霧離子化
DART	低分子小分子	輝光放電形成等離子體

步驟5，根據(jù)藥物的特性，選用合適的凈化手段。

目前，藥物分析的樣品前處理技術報道屢見不鮮，例如，固相萃取(SPE)、固相微萃取、加速溶劑萃取、超臨界流體萃取、液-液分配、凝膠滲透色譜、分散固相萃取(QuEChERS)、基質固相分散等技術。液-液分配是比較常用的一種提取凈化方式，但對于藥物等基質復雜的物質，顯然，液-液分配并不足夠應付日常工作?？茖W家們相繼發(fā)明了SPE等凈化方式，從而有效地去除基質的干擾，基于SPE研究基礎上，分散固相萃取(QuEChERS)、固相微萃取等技術發(fā)展迅速。加速溶劑萃取、超臨界流體萃取、凝膠滲透色譜等手段具有各自的特點，選用這些凈化方式，主要考慮成本等因素。因此，實驗室可根據(jù)成本、效率等，選用合適的凈化手段。

本文總結了應用液相質譜進行藥物分析的相應步驟，為不同類型的實驗室，例如藥物代謝研究、藥物殘留研究、藥物原料或者輔料質量控制、基因毒性控制等，提供可參考的應用步驟，從而提高檢測效率。

[1]劉綱勇,羅杰鴻,黃錦波.液相質譜測定非極性或弱極性物質的研究進展[J].廣州化學, 2020, 45(01): 60-65．

[2]Hayen H，Karst U. Strategies for the liquid chromatographic–mass spectrometric analysis of non-polar compounds[J]. Journal of Chromatography A，2003，1000(1):549.

[3]王康林,孫月婷.液相色譜-質譜-衍生化測定伊馬替尼中甲磺酸乙酯基因毒性雜質[J].廣東化工,2017,44(20):210-211.

[4]Quirke J M E, Adams C L, Berkel G J V. Chemical Derivatization for Electrospray Ionization Mass Spectrometry. 1. Alkyl Halides, Alcohols, Phenols, Thiols, and Amines[J]. Analytical Chemistry, 1994, 66(8):1302-1315.

[5]Van Berkel G J ， Quirke J M ， Adams C L . Derivatization for electrospray ionization-mass spectrometry. 4. Alkenes and alkynes[J]. Rapid Commun Mass Spectrom，2015，14(10):849-858.

[6]裴繼影,侯壯豪.質譜電噴霧離子源中電化學與電暈放電氧化還原反應的研究進展[J].分析測試學報,2018,37(12):1508-1513.

[7]Ma X，Xia Y．Pinpointing Double Bonds in Lipids by Paternò-Büchi Reactions and Mass Spectrometry[J]．Angewandte Chemie International Edition，2014，53(10)：2592-2596．

作者簡介：@roger，廣東廣州人，碩士研究生，工程師，主要研究方向為分析方法學，儀器原理與研制，凝聚態(tài)物理，電學理論與超導體理論，理論物理等等。