Spojení elektrokinetické chromatografie s hmotnostní spektrometrií v toxikologické a klinické analýze

RNDr. Martin ŠVIDRNOCH

Doctoral thesis

Hyphenation of capillary electrophoresis with higly sensitive detection methods in the analysis of physiologically active compounds

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na studium nových možností aplikací spojení kapilární elektroforézy s tandemovou hmotnostní spektrometrií v toxikologické a klinické analýze. První část práce je věnována vybraným teoretickým aspektům elektromigračních metod, zejména pak elektrokinetické chromatografii ve spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Jsou zde popsány základní principy elektrokinetické chromatografie, micelární elektrokinetické chromatografie a dále je diskutován princip enantioseparací s pomocí elektrokinetické chromatografie. Další část teoretické práce je věnována specifikům spojení elektrokinetické chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií využívající ionizaci elektrosprejem. Následuje část prezentující výsledky tří prací. Byly vyvinuty dvě analytické metody analýzy nových syntetických drog ze skupiny syntetických kathinonů a kanabinoidů s využitím spojení micelární elektrokinetické chromatografie a tandemové hmotnostní spektrometrie. Separace syntetických kathinonů a syntetických kanabinoidů byly uskutečněny s využitím těkavých perfluorovaných karboxylových kyseliny (perfluoroheptanová a perfluorooktanová kyselina), které umožňují dosáhnout selektivní separace uvedených nových syntetických drog, a zároveň umožňují provést jejich identifikaci a kvantifikaci s pomocí tandemové hmotnosti spektrometrie bez experimentálních omezení. Obě vyvinuté metody byly validovány a aplikovány na analýzu biologického materiálu (krevní sérum a moč) pro účely objektivní diagnostiky intoxikace uvedenými drogami. Třetí analytická metoda využívající spojení elektrokinetické chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií byla vyvinuta za účelem enantioseparace 2hydroxyglutarové kyseliny s využitím vankomycinu jako chirálního selektoru. Vyvinutá metoda umožňuje dosáhnout enantioseparace 2hydroxyglutarové kyseliny s dostatečným rozlišením nutným pro kvantifikaci jednotlivých enantiomerů v moči. Metoda byla validována a aplikována na analýzu vzorků moči zdravých jedinců i pacientů trpících vrozenou metabolickou poruchou hydroxyglutarovou acidurií.

Abstract:

The presented dissertation is focused on a study of new possible applications of capillary electrophoresis hyphenated with tandem mass spectrometry in toxicological and clinical analysis. The first part of the work is dealing with theoretical aspects of electrodriven separation methods, especially focused on electrokinetic chromatography and its hyphenation with mass spectrometry. In the next part, principle of enantioseparation by electrokinetic chromatography is discussed. Also other specifics of the hyphenation of electrokinetic chromatography methods with tandem mass spectrometry equipped with electrospray ionization are evaluated in the context of this dissertation. The following part of the work presents three original works. Two analytical approaches for the analyses of new designer drugs (namely cathinone derivatives and synthetic cannabinoids and their metabolites) using micellar electrokinetic chromatography tandem mass spectrometry are presented. The separations of synthetic cathinones and cannabinoids were performed using volatile perfluorocarboxylic acids (perfluoroheptanoic and perfluorooctanoic acid) which allow selective separation of the designer drugs. Tandem mass spectrometry enables the objective identification and quantification without experimental limitations. Both of the developed methods were validated and applied on the analyses of biological material (serum and urine). The third method employing electrokinetic chromatography with tandem mass spectrometry was developed for enantioseparation of 2-hydroxyglutaric acid using vancomycin as chiral selector. The method allows to attain enantioseparation of 2-hydroxyglutaric acid with sufficient resolution which is necessary for individual enantiomers quantification. This method was also validated and its potential was verified on the analyses of urine samples from healthy persons as well as two patients suffering from inherited metabolic disease called hydroxyglutaric aciduria.

Keywords

Kapilární elektroforéza, Elektrokinetická chromatografie, Hmotnostní spektrometrie, Toxikologie, Klinická analýza, Návykové látky

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 7. 2016

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Vítězslav Maier, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry