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Development of a LC-MS screening procedure for the application in analytical toxicology

Barbara Hinterberger

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Liselotte Krenn

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DOI

10.25365/thesis.18846

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29447.97799.172053-0

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Entwicklung neuer Methoden für die Systematisch-Toxikologische Analyse (STA) ist ein fortwährender Prozess, sowohl in forensischer als auch in klinischer Toxikologie. Die Entwicklung neuer Methoden, basierend auf LC-MS, ist bereits seit mehr als einem Jahrzehnt im Fokus der Forschung. Um Routinemethoden zu etablieren, müssen alle Faktoren, die ein Screening beeinflussen, bekannt sein. Angefangen bei dem Ionisierungsprozess über das Erfassen eines Spektrums bis hin zu der verwendeten Referenz-Bibliothek müssen viele Faktoren evaluiert werden. Des Weiteren ist die Reproduzierbarkeit und Übertragbarkeit der Spektren ein Thema, für das bisher kein völlig befriedigendes Ergebnis gefunden wurde. Einleitung: Für die Entwicklung einer Routine Screening Methode wurde eine lineare Ionenfalle, in Kombination mit HPLC und der „Tox_Library“ verwendet. Hauptaugenmerk wurde auf alle Parameter, die ein Screening beeinflussen, gelegt. Dazu gehören sowohl die instrumentellen Parameter als auch die Punkte, die mit der Spektrenbibliothek in Zusammenhang stehen. Das Ziel dieser Arbeit war, jene Faktoren auf dem verwendeten Gerät zu identifizieren, die beachtet werden müssen, wenn eine LC-MS Methode für die Systematisch-Toxikologische Analyse etabliert werden soll. Material und Methoden: Das Massenspektrometer “LTQ Velos” (Thermo Fisher Scientific) wurde zusammen mit einer RS 300 Ultimate HPLC (Dionex) für diese Arbeit verwendet. Ein Testmix aus 13 toxikologisch relevanten Substanzen wurde für individuelle Experimente herangezogen. Deuterierte Standards wurden verwendet, um Veränderungen im chromatographischen System zu detektieren. Einzelne Substanzen oder Substanzmischungen wurden entweder direkt infundiert oder via on-line HPLC eingebracht. Vorversuche für Limit of Detection Tests wurden durchgeführt und, um die erstellte Methode zu testen, wurden zwei reale Proben analysiert. Die verwendete Software für das Sammeln und Verarbeiten der Daten stammt von Thermo Fisher Scientific. Das Such-Interface “ToxID” mit der “Tox_Library” sowie der Bibliotheksmanager “SmileMS” von Genebio wurden auf ihre Anwendbarkeit hin überprüft. Ergebnisse und Diskussion: Die Schlüsselparameter für die Erstellung von Bibliotheks-Spektren und ihre praktische Anwendung werden diskutiert sowie die optimalen Einstellungen für die Ionisation bei unterschiedlichen Anwendungen. Eine Auswahl an möglichen Methoden für das multi-target bzw. “General Unknown” Screening werden beschrieben und stehen für zukünftige Routinemethoden zu Verfügung. Des Weiteren werden Probleme beim Screening und beim Erstellen von Spektren für eine Bibliothek aufgezeigt: die Anzahl an Scan Events, Daten abhängige Acquisition, Dynamic Exclusion, Aktivierungsparameter und die Relevanz der Preselektion von Targets. Die Tox_Library und die Suchprogramme “ToxID” und “SmileMS” wurde evaluiert und Spektren für MS² und MS³ aufgenommen.

Abstract

(Englisch)

Systematic Toxicological Analysis is an ongoing challenge in forensic as well as in clinical toxicology. The development of new methods based on LC-MS has been in the focus of researchers during the last decade. In order to establish a routine toxicological screening, all factors influencing the procedure need to be identified. Beginning from the ionization process and acquisition settings to the reference library - multiple factors have to be evaluated. Moreover, reproducibility and transferability of spectra is another issue, yet without satisfying solution. Introduction: For the development of a screening procedure a Linear Ion Trap was used in combination with HPLC and the ToxID library. Special emphasis was put on all parameters influencing a screening, including instrument features as well as on issues evolving from the library search. The aim was to identify the main factors that have to be considered when establishing LC-MS for Systematic Toxicological Analysis based on the used linear Ion Trap. Material and Methods: The LTQ Velos (Thermo Fisher Scientific) was the MS used for this work, in combination with the RS 300 Ultimate HPLC (Dionex). A testmix with 13 toxicologically relevant substances was used for individual experiments. Deuterated standards were used to detect changes in the retention times of the chromatographic system. Single substances or a mix of compounds were either directly infused or injected via on-line HPLC. Pretests for limit of detection tests were performed for the compounds of the testmix and two real samples were analyzed with the newly established method. Screening results were evaluated manually and with ToxID - a library search tool provided by Thermo Fisher Scientific. Additionally the screening software SmileMS (GeneBio) was used. Results and Discussion: The key-parameters for the creation of library spectra and consequently for practical screening are discussed, as well as the proper ionization settings for different applications. Several methods for multi-target- and general unknown screening were established and can be used for future routine analysis. Moreover, pitfalls for screening and library spectra creation were identified. For the methods, the number of scan events, dynamic exclusion settings, activation parameters and the importance of preselecting the targets are discussed. The Tox_Library and the search tools “ToxID” and “SmileMS” were evaluated and spectra were added for MS² and MS³.

Autor*innen

Barbara Hinterberger

Haupttitel (Englisch)

Development of a LC-MS screening procedure for the application in analytical toxicology

Paralleltitel (Deutsch)

Entwicklung einer LC-MS Screening Methode für die Anwendung in der Analytischen Toxikologie

Publikationsjahr

2012

Umfangsangabe

68 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Liselotte Krenn

Klassifikationen

35 Chemie > 35.26 Massenspektrometrie ,

44 Medizin > 44.39 Toxikologie

AC Nummer

AC08974948

Utheses ID

16888

Studienkennzahl

UA | 449 | | |

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Schlagwörter