超高效液相色谱串联质谱法同时测定血液中种农
在临床和法医毒理学领域,常需对血液、尿液、胃内容物和内脏器官等生物检材中的毒物进行筛查和定量,以寻找疾病或死亡的原因[1-3]。常见的毒物主要包括农药、杀鼠剂、金属毒物、挥发性毒物、临床药物、毒品、植物毒素、动物毒素、无机毒物9大类[4]。近年随着农业的发展,农药的种类日益增多,使用范围不断扩大。常见的农药主要包括有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、除草剂及其它水溶性农药[4]。农药的使用在提高农业生产效益的同时,也使各类有机污染物在环境和生物体内积累,对生态环境和人类健康构成了严重威胁。大量研究表明,农药暴露与某些慢性疾病的发生率升高之间存在联系,包括癌症、帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化症、糖尿病、心血管疾病、慢性肾脏病及不育症等[5]。慢性疾病的常见特征是细胞稳态的紊乱,它往往可以通过农药对离子通道或酶受体等的扰动而诱发[5]。此外,由于意外、自杀或故意犯罪而导致的急性农药中毒案例也时见报道[6]。目前对农药残留的高通量检验研究多集中在食品和环境样本,研究者们建立了高通量检测蔬菜、水果、茶叶、月柿、中药材等样本中农药残留的方法[7-11]。本文致力于建立人体血液中农药的高通量检验方法,为临床和法医毒理学中农药的快速检验提供技术支持。
检测血液样本中农药的常用方法有气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS),配置紫外(UV)或二极管阵列检测器(DAD)的高效液相色谱法(HPLC)以及液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)等[12-13]。其中串联质谱技术因其高灵敏度、高专属性和高通量的优势,得到了广泛应用[14]。由于气相色谱在亲水性、热不稳定性和非挥发性农药中的适用性受限,更多检测以液相色谱-串联质谱技术为主[15]。本研究结合实际中毒案例,选取了常见的115种农药,包括59种有机磷类农药、19种拟除虫菊酯类农药、17种氨基甲酸酯类农药、17种除草剂,以及昆虫生长调节剂类杀虫剂噻嗪酮、人工合成的沙蚕毒素的类似物杀虫单、低毒性杀菌剂三唑酮(详见表1)。结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术进行分析研究,通过优化分析条件和提取净化方式,建立了同时测定血液中115种农药的方法。该方法简单高效,实现了一针进样同时对百种农药进行分析的目的,对临床和法医毒物检验工作具有重要意义。
1 实验部分
1.1 仪器、材料与试剂
LC-30A HPLC仪器(日本Shimadzu公司),配备两个LC-30A泵,SIL-30A自动进样器,CTO-30A恒温柱室和DGU-30A脱气机;具有Turbo VTM离子源的5500 QTRAP三重四极杆质谱系统(美国Sciex公司);Milli-Q去离子水系统(法国Millipore公司);DHC-台式高速离心机(澳洲Kewlab公司);Vortex-Genie2可调速涡旋混合器(美国SI公司);移液器和2 mL离心管(德国Eppendorf公司)。
115种农药标准品(纯度> 95%,德国);甲醇、乙腈、乙酸乙酯、甲酸、甲酸铵(HPLC级,美国Fisher Scientific);空白血由首都医科大学附属复兴医院提供。
1.2 标准溶液的制备
用甲醇将质量浓度为10.0 μg/mL的混合标准品溶液稀释至2.0 μg/mL,制得标准储备溶液,将其在-20 ℃密封避光储存。使用时用甲醇将标准储备液稀释成1.0 μg/mL的标准中间溶液,再逐级稀释为200、100、50、20、10、5、2、1、0.5、0.2、0.1 ng/mL的标准工作液,4 ℃下密封避光保存。精确配制1.0 mol/L的甲酸铵标准储备液,4 ℃下密封避光保存。
1.3 样品的前处理
准确移取200 μL样品于2 mL离心管中,加入1 000 μL甲醇作沉淀剂,涡旋振荡2 min,以12 000 r/min离心10 min,取上清液于配套液质进样瓶中,待UPLC-MS/MS分析。
1.4 液相色谱条件
Kinetex Biphenyl色谱柱(100 mm × 3.0 mm,2.6 μm),柱温40 ℃,进样量2 μL。流动相:A相为含5 mmol/L甲酸铵的水溶液;B相为含5 mmol/L甲酸铵的甲醇溶液;流速0.5 mL/min。梯度洗脱程序:0~0.5 min,3% B;0.5~1.1 min,3%~40% B;1.1~2.0 min,40%~60% B;2.0~7.0 min,60%~80% B;7.0~10.0 min,80%~83% B;10.0~10.1 min,83%~95% B;10.1~13.0 min,95%~98% B;13.0~15.5 min,98% B;15.5~15.6 min,98%~3% B;15.6~19.0 min,3% B。
1.5 质谱条件
离子源和扫描方式:电喷雾电离正离子模式(ESI+)和电喷雾电离负离子模式(ESI-)同时切换扫描;检测方式:Scheduled MRM;喷雾电压IS:5 500 V(ESI+)/-4 500 V(ESI-);雾化气(GS1):379 225 Pa,离子源温度(TEM):550 ℃;气帘气(CUR):241 325 Pa;辅助气(GS2):341 750 Pa;碰撞气(CAD):48 265 Pa;化合物的射入电压(EP)和碰撞室射出电压(CXP),在正离子模式时为10 V和17 V,负离子模式时为-10 V和-17 V。经过优化的所有分析物的其他参数,包括定量与定性离子对、去簇电压(DP)及碰撞能量(CE),见表1。仪器控制、数据采集和处理使用Analyst 1.6.3和SCIEX OS 1.5软件进行。
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