Development and validation of a ultra performance LC-ESI/MS method for analysis of metabolic phenotypes of healthy men in day and night urine samples

Ultra-performance LC coupled to quadrupole TOF/MS (UPLC-QTOF/MS) in positive and negative ESI was developed and validated to analyze metabolite profiles for urine from healthy men during the day and at night. Data analysis using principal components analysis (PCA) revealed differences between metabolic phenotypes of urine in healthy men during the day and at night. Positive ions with mass-to-charge ratio (m/z) 310.24 (5.35 min), 286.24 (4.74 min) and 310.24 (5.63 min) were elevated in the urine from healthy men at night compared to that during the day. Negative ions elevated in day urine samples of healthy men included m/z 167.02 (0.66 min), 263.12 (2.55 min) and 191.03 (0.73 min), whilst ions m/z 212.01 (4.77 min) were at a lower concentration in urine of healthy men during the day compared to that at night. The ions m/z 212.01 (4.77 min), 191.03 (0.73 min) and 310.24 (5.35 min) preliminarily correspond to indoxyl sulfate, citric acid and N-acetylneuraminic acid, providing further support for an involvement of phenotypic difference in urine of healthy men in day and night samples, which may be associated with notably different activities of gut microbiota, velocity of tricarboxylic acid cycle and activity of sialic acid biosynthesis in healthy men as regulated by circadian rhythm of the mammalian bioclock.

Rapid protein identification using monolithic enzymatic microreactor and LC-ESI-MS/MS

A monolithic enzymatic microreactor was prepared in a fused-silica capillary by in situ polymerization of acrylamide, glycidyl methacrylate (GMA) and ethylene dimethacrylate (EDMA) in the presence of a binary porogenic mixture of dodecanol and cyclohexanol, followed by ammonia solution treatment, glutaraldehyde activation and trypsin modification. The choice of acrylamide as co-monomer was found useful to improve the efficiency of trypsin modification, thus, to increase the enzyme activity. The optimized microreactor offered very low back pressure, enabling the fast digestion of proteins flowing through the reactor. The performance of the monolithic microreactor was demonstrated with the digestion of cytochrome c at high flow rate. The digests were then characterized by CE and HPLC-MS/MS with the sequence coverage of 57.7%. The digestion efficiency was found over 230 times as high as that of the conventional method. in addition, for the first time, protein digestion carried out in a mixture of water and ACN was compared with the conventional aqueous reaction using MS/MS detection, and the former solution was found more compatible and more efficient for protein digestion.

Analyse des agents de chimiothérapie par extraction sur phase solide automatisée couplée à la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-ESI-MS/MS)

Les dernières décennies ont été marquées par une augmentation du nombre des cas de cancers, ce qui a subséquemment conduit à une augmentation dans la consommation des agents de chimiothérapie. La toxicité et le caractère cancérogène de ces molécules justifient l’intérêt crucial porté à leur égard. Quelques études ont fait l’objet de détection et de quantification des agents de chimiothérapie dans des matrices environnementales. Dans ce projet, une méthode utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) précédée d’une extraction sur phase solide (SPE) automatisée ou en ligne a été développée pour la détection et la quantification d’un groupe de six agents de chimiothérapie. Parmi ceux-ci figurent les plus utilisés au Québec (gemcitabine, méthotrexate, cyclophosphamide, ifosfamide, irinotécan, épirubicine) et présentant des propriétés physico-chimiques et des structures chimiques différentes. La méthode développée a été validée dans une matrice réelle représentant l’affluent d’une station d’épuration dans la région de Montréal. Deux des six composés cytotoxiques étudiés en l’occurrence (cyclophosphamide et méthotrexate) ont été détectés dans huit échantillons sur les neuf qui ont été recensés, essentiellement au niveau de l’affluent et l’effluent de quelques stations d’épuration de la région de Montréal. Les résultats des analyses effectuées sur les échantillons réels ont montré qu’il n’y avait pas de différence significative dans la concentration entre l’affluent et l’effluent, et donc que les systèmes d’épuration semblent inefficaces pour la dégradation de ces molécules.

A preliminary comparative analysis of the H. sapiens saliva proteome between cysteine fractionation,performic acid oxidation LC/MALDI/MS/MS and LC/ESI/MS/MS

We present a comparative study between LC/MALDI/MS/MS and LC/ESI/MS/MS. Diagnostic biomarkers in saliva have been identified for monitoring caries, periodontitis, oral cancer, salivary gland diseases, and systemic disorders e.g. hepatitis and HIV[1]. Saliva is similar to serum in that there are a small number of highly abundant proteins and many low abundance proteins. There are 35 previously identified salivary proteins [1-4]. We prepared a representative sample of cysteine containing peptides and oxidised them to improve their fragmentation under MALDI conditions. In total 20 proteins were identified with 6 been identified by both methods. Surprisingly there was little overlap in the peptides used to identify the proteins between the two methods

Assessing melatonin and its oxidative metabolites amounts in biological fluid and culture medium by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detection of hormones in surface and drinking water in Brazil by LC-ESI-MS/MS and ecotoxicological assessment with Daphnia magna

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Using SPE-LC-ESI-MS/MS analysis to assess disperse dyes in environmental water samples

We have optimized an SPE-LC-ESI-MS/MS method and used it to monitor disperse azo dyes in environmental aquatic samples. Calibration curves constructed for nine disperse dyes-Red 1, Violet 93, Blue 373, Orange 1, Orange 3, Orange 25, Yellow 3, Yellow 7 and Red 13-in aqueous solution presented good linearity between 2.0 and 100.0 ng mL(-1). The method provided limits of detection and quantification around 2.0 and 8.0 ng L(-1), respectively. For dyes at concentrations of 25.0 ng mL(-1), the intra- and interday analyses afforded relative standard deviation lower than 6 and 13%, respectively. The recovery values obtained for each target analyte in Milli-Q water, receiving waters and treated water samples spiked with the nine studied dyes at concentrations of 8.0, 25.0 and 50.0 ng L(-1) (n = 3) gave average recoveries greater than 70%, with RSD <20%. Statistical evaluation aided method validation. The validated method proved to be useful for analysis of organic extracts from effluents and receiving water samples after an SPE extraction step. More specifically, the method enabled detection of the dyes Disperse Red 1, Disperse Blue 373 and Disperse Violet 93 at concentrations ranging from 84 to 3452 ng L(-1) in the treated effluent (TE), affluent and points collected upstream and downstream of the drinking water treatment plant of a textile dye industry in Brazil.

Identification of 48 homologues of phosphatidylethanol in blood by LC-ESI-MS/MS

Phosphatidylethanol (PEth) is an abnormal phospholipid carrying two fatty acid chains. It is only formed in the presence of ethanol via the action of phospholipase D (PLD). Its use as a biomarker for alcohol consumption is currently under investigation. Previous methods for the analysis of PEth included high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to an evaporative light scattering detector (ELSD), which is unspecific for the different homologues--improved methods are now based on time of flight mass spectrometry (TOF-MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS). The intention of this work was to identify as many homologues of PEth as possible. A screening procedure using multiple-reaction monitoring (MRM) for the identified homologues has subsequently been established. For our investigations, autopsy blood samples collected from heavy drinkers were used. Phosphatidylpropanol 16:0/18:1 (internal standard) was added to the blood samples prior to liquid-liquid extraction using borate buffer (pH 9), 2-propanol and n-hexane. After evaporation, the samples were redissolved in the mobile phase and injected into the LC-MS/MS system. Compounds were separated on a Luna Phenyl Hexyl column (50 mm x 2 mm, 3 microm) by gradient elution, using 2 mM ammonium acetate and methanol/acetone (95/5; v/v). A total of 48 homologues of PEth could be identified by using precursor ion and enhanced product ion scans (EPI).

Otimização e validação de metodologia analítica empregando SPE e LC-ESI-MS/MS para determinação de multiclasses de agrotóxicos e metabólitos em água de superfície e de abastecimento público

A aplicação de agrotóxicos nas práticas agrícolas aumentou muito nos últimos anos. Isto vem ocorrendo devido ao crescimento populacional, demandando maior produção de alimentos. O uso de agrotóxicos e seus resíduos tornaram-se um problema devido a possível contaminação das águas de superfície e subterrânea, podendo impactar o meio ambiente e causar danos à saúde pública. Na cidade de Rio Grande, RS, Brasil, o suprimento de água potável é realizado pela CORSAN (Companhia Riograndense de Saneamento), que capta a água do Canal São Gonçalo, o qual estabelece uma ligação entre as duas lagoas: Lagoa dos Patos e Lagoa Mirim. Em suas margens há também a captação de água para irrigação das culturas agrícolas. Esta interação entre o uso da água das lagoas e a agricultura, pode resultar na contaminação das águas que são captadas para abastecimento dos municípios situados na região. Uma metodologia analítica empregando Extração em Fase Sólida (SPE) e Cromatografia Líquida acoplada a uma fonte de ionização por Electrospray tandem Espectrometria de Massas (LCESI-MS/MS) foi desenvolvida e validada para a determinação de dezoito agrotóxicos multiclasses (herbicidas, inseticidas e fungicidas) e dois metabólitos em amostras de água superficial e de abastecimento público. Esta metodologia foi aplicada para monitoramento durante dez meses na água superficial do Canal São Gonçalo e na água de consumo da cidade de Rio Grande, após o tratamento pela CORSAN. Os agrotóxicos selecionados foram: clomazona, bispiribaque-sódio, diurom, atrazina, simazina, imazetapir, imazapique, metsulfuron-metílico, quincloraque, penoxsulam, 2,4-D, pirazosulfuron-etílico, bentazona, propanil, irgarol, tebuconazol, fipronil e carbofurano. Os metabólitos foram: 3,4-DCA e 3-hidroxicarbofurano. Os limites de detecção do método variaram entre 0,4 – 40,0 ng L -1 , enquanto para os limites de quantificação a variação foi de 4,0 – 100,0 ng L -1 . Todos os compostos apresentaram excelente linearidade, com coeficiente de determinação maior do que 0,99. As recuperações empregando SPE com cartuchos contendo 500 mg de C18ec, variaram entre 70 a 120%, para 95% dos compostos, apresentando %RSD 20%. Através do monitoramento de múltiplas reações (MRM), duas transições diferentes (íon precursor – íon produto) foram selecionadas para cada composto, uma para quantificação e outra para confirmação, o que aumentou a seletividade do método. Para as amostras analisadas, foram detectados agrotóxicos nível de ng L -1 . O método desenvolvido é sensível, rápido e apresenta elevada seletividade, permitindo a identificação e a quantificação dos agrotóxicos em águas superficiais e de abastecimento público, atendendo os níveis requeridos pelos órgãos reguladores como da União Européia (98/83/EC) e do Brasil segundo a Portaria Nº. 518 (25/03/2004).

Otimização e validação de métodos empregando DLLME, SPE, HPLC-DAD e LC-ESI-MS/MS para determinação de agrotóxicos em água subterrânea

A preocupação com a poluição das águas por agrotóxicos tem aumentado, visto que aumentou o número de detecções de agrotóxicos em águas. A falta de avaliação da qualidade da água consumida pela população de áreas rurais onde não existe o abastecimento público de água potável, deve ser considerada, pois essas águas se encontram próximo a áreas de cultivo, onde há intensa aplicação de agrotóxicos. Nessas regiões, o abastecimento de água para as residências e para a irrigação é feito geralmente através das águas de poços. Neste trabalho, um método para determinação dos agrotóxicos carbofurano, clomazona, 2,4-D e tebuconazol em água subterrânea foi desenvolvido e validado. O método utilizou a Extração em Fase Sólida (SPE) e determinação por Cromatografia Líquida de Alta eficiência com Detecção por Arranjo de Diodos (HPLC-DAD) e confirmação por Cromatografia Líquida tandem Espectrometria de Massas (LC-MS/MS). Para a SPE utilizou-se cartuchos C18 de 200 mg, e eluição com 1 mL de metanol. Após a otimização dos parâmetros de extração e separação dos compostos, o método foi validado avaliando-se curva analítica, linearidade, limites de detecção e quantificação, precisão (repetitividade e precisão intermediária) e exatidão (recuperação). Todas as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,99. Os LOQs para o método, considerando a etapa de pré-concentração de 250 vezes, foram de 0,2 µg L -1 para todos os agrotóxicos por HPLC-DAD e, por LC-MS/MS, 4,0 ng L -1 para clomazona, carbofurano e tebuconazol e de 40,0 ng L -1 para 2,4-D. As recuperações foram entre 60,3 e 107,7% para a repetitividade e entre 67,5 e 115,3% para a precisão intermediária, com RSD de 0,8 a 20,7% para todos os compostos por HPLC-DAD. Para o LC-MS/MS a precisão em termos de repetitividade, variou entre 0,97 e 20,7%, e as recuperações entre 67,0 e 108,9%. O método foi aplicado na determinação de agrotóxicos em amostras de águas subterrâneas durante um ano. Nas amostras foram detectados agrotóxicos em níveis de µg L -1 . Dentro do contexto atual da Química Analítica, de desenvolver métodos mais rápidos, que utilizem menor quantidade de solvente, de amostra e com altos fatores de enriquecimento, foi otimizado um método de extração para os agrotóxicos carbofurano, clomazona e tebuconazol utilizando a Microextração Líquido-Líquido Dispersiva (DLLME) e determinação por LC-MS/MS. Foram otimizados alguns parâmetros que influenciam no processo de extração, como: tipo e volume dos solventes dispersores e extratores, tempo de extração, força iônica e velocidade de centrifugação. Nas condições otimizadas, as recuperações para os níveis de concentração entre 0,02 e 2,0 g L -1 variaram entre 62,7 e 120,0%, com valores de RSD entre 1,9 e 9,1%. O LOQ do método foi de 0,02 µg L -1 para todos os compostos. Quando comparado com a SPE se demonstrou rápido, simples, de baixo custo, além de necessitar de menores volumes de amostra para determinação de agrotóxicos em águas. O método mostrou-se adequado à análise dos agrotóxicos em água subterrânea e todos os parâmetros de validação obtidos estão dentro dos limites sugeridos para validação de métodos cromatográficos

Otimização do método QuEChERS para determinação de agrotóxicos, fármacos e produtos de cuidado pessoal em lodo de ETA por LC-ESI-MS/MS

O lodo gerado em Estação de Tratamento de Água (ETA) durante as etapas de floculação e decantação é classificado como resíduo não inerte. Estudos recentes apontam para uma diminuição na concentração de agrotóxicos, fármacos e Produtos de Cuidado Pessoal (PCP) em águas, após o seu tratamento. Uma possível explicação seja que estes compostos possam estar ficando aderidos ao lodo; entretanto, a investigação desses compostos no lodo de ETA é bastante reduzida. Neste trabalho, foi realizada a otimização do método QuEChERS com determinação por Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massas sequencial para analisar agrotóxicos (atrazina, simazina, clomazona e tebuconazol), fármacos (amitriptilina, cafeína, diclofenaco e ibuprofeno) e PCP (metilparabeno, propilparabeno, triclocarban e bisfenol A) em lodo de ETA, uma matriz bastante complexa, constituída basicamente de compostos inorgânicos (areia, argila e silte) e orgânicos (substâncias húmicas). Após otimizado, o método apresentou limites de quantificação ente 1 e 50 µg kg-1 e as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,98. As recuperações variaram entre 50 e 120% com RSD ≤ 15%. O efeito matriz foi avaliado e observou-se a supressão do sinal para a maioria dos compostos, sendo o efeito compensado utilizando a quantificação por superposição na matriz. O método foi aplicado em amostras de lodo de ETA e foram identificados tebuconazol e metilparabeno em concentrações

Validação de metodologia para análise de alguns herbicidas em água de rio por LC-ESI-MS/MS.

2008

Quantitative Determination of Microcystins in Rat Plasma by LC-ESI Tandem MS

A rapid and sensitive method was developed and validated for the determination of MCYST (microcystin)-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR in rat plasma by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. The analytes were extracted from rat plasma by protein precipitation, followed by solid-phase extraction. Liquid chromatography with electrospray ionization mass spectrometry, operating in selected reaction monitoring (SRM) mode, was used to quantify MCYST-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR in rat plasma. The recoveries for each analyte in rat plasma ranged from 70.8 to 88.7%. The calibration curve was linear within the range from 0.005 to 1.25 mu g mL(-1). The limit of detection were 1.4, 1.0, 0.6 ng mL(-1) for MCYST-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR. The overall precision was determined on three different days. The values for within- and between-day precision in rat plasma were within 15%. This method was applied to the identification and quantification of microcystins in rat plasma with acute exposure of microcystins via intravenous injection.

LC-DAD-ESI-MS Characterization of Carbohydrates Using a New Labeling Reagent

A novel labeling reagent 1-(2-naphthyl)-3-methyl-5-pyrazolone (NMP) coupling to liquid chromatography with electrospray ionization mass spectrometry for the detection of carbohydrates from the derivatized rape bee pollen samples is reported. Carbohydrates are derivatized to their bis-NMP-labeled derivatives. Derivatives showed an intense protonated molecular ion at m/z [M+H](+) in positive-ion detection mode. The mass-to-charge ratios of characteristic fragment ions at m/z 473.0 could be used for the accurately qualitative analysis of carbohydrates. This characteristic fragment ion is from the cleavage of C2-C3 bond in carbohydrate chain giving the specific fragment ions at m/z [MH-CmH2m+1Om-H2O](+) for pentose, hexose and glyceraldehydes and at m/z [MH-CmH2m-1Om+1-H2O](+) for alduronic acids such as galacturonic acid and glucuronic acid (m = n - 2, n is carbon number of carbohydrate). No interferences for all aliphatic and aromatic aldehydes presented in natural environmental samples were observed due to the highly specific parent mass-to-charge ratio and the characteristic fragment ions. The method, in conjunction with a gradient elution, offered a baseline resolution of carbohydrate derivatives on a reversed-phase Hypersil ODS-2 column. The carbohydrates such as mannose, galacturonic acid, glucuronic acid, rhamnose, glucose, galactose, xylose, arabinose and fucose can successfully be detected.

O uso de um sistema LC-ESI-IT-TOF/MS e MSn na prospecção de novos componentes peptídicos do veneno da vespa social Polybia paulista

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)