Zastosowania i cechy chromatografii cieczowej-spekrometrii mas w analizie tradycyjnej medycyny chińskiej

Abstrakt

Dzięki coraz lepszej separacji złożonych próbek i możliwości wykrywania nieznanego materiału, chromatografia cieczowa sprzężona ze spektrometrią mas (LC-MS) jest szeroko stosowana w badaniach tradycyjnej medycyny chińskiej (TCM). Niniejszy artykuł opisuje zasady działania chromatografii cieczowej (LC) i spektrometrii mas (MS) oraz ich zalety i wady w jakościowej i ilościowej analizie TCM. Zebraliśmy literaturę badawczą dotyczącą zastosowania LC-MS w TCM, opublikowaną w ciągu ostatnich pięciu lat w kraju i za granicą. Aby lepiej poprowadzić analizę TCM, ten przegląd skupia się głównie na kategorii zastosowań LC-MS, jak często różne rodzaje LC-MS są używane oraz jakościowej i ilościowej zdolności różnych LC-MS w badaniu TCM.

1. Wprowadzenie

Tysiące lat gromadzenia doświadczeń na temat życia i choroby wykonane przez naszych przodków w końcu przetłumaczone na nowoczesnej aptece. Chińskie zioła, o złożonych i różnorodnych składnikach, są zwykle stosowane w praktyce na receptę, zgodnie z zasadami monarchy, ministra, asystenta i przewodnika. Podczas stosowania, ilość pojedynczych ziół i preparatów farmaceutycznych może się różnić, co może prowadzić do zmian w interakcji między lekami i składnikiem aktywnym. W różnych miejscach aplikacji leków będą występowały różnice w składnikach. Ze względu na złożoność składu chemicznego TCM, różne składy chemiczne mogą również reagować ze sobą. Chociaż praktyczne zastosowanie udowodniło skuteczność TCM, nadal trudno jest wyjaśnić konkretne składniki aktywne leków TCM w nowoczesnej nauce. W ostatnich latach metabolizm in vivo związku i mechanizm działania stały się gorącym tematem badań medycyny chińskiej. Ale jego cechy, takie jak złożony skład, mechanizm działania wielocelowego i wielomodowego oraz rola składników, daje badaniom TCM pewien stopień trudności.

LC-MS w pełni integruje wysoką zdolność rozdzielczą próbki LC dla złożonych próbek i silną zdolność jakościową MS . Ze względu na wysoką czułość i selektywność, technika LC-MS była szeroko stosowana w badaniach TCM .

2. LC

Chromatografia oddziela mieszaninę przy użyciu różnic współczynnika podziału między dwiema fazami (faza ruchoma i stacjonarna). Ze względu na stan fazy ruchomej chromatografię można podzielić na chromatografię gazową, chromatografię cieczową i chromatografię cieczy w stanie nadkrytycznym, natomiast ze względu na formy geometryczne fazy stacjonarnej chromatografię można podzielić na chromatografię kolumnową, chromatografię papierową i chromatografię cienkowarstwową. Najpowszechniej stosowaną metodą LC jest chromatografia kolumnowa, w której fazą ruchomą jest ciecz. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) jest modyfikowana w oparciu o klasyczną cieczową chromatografię kolumnową.

Zastosowanie LC dzieli się na dwie kategorie. Jednym z nich jest jakościowe lub ilościowe dla konkretnego składu. Kwalifikacja jest zarządzany zgodnie z konsystencji między próbki i składnika docelowego w czasie piku . Ilościowa jest wykonywana zgodnie z krzywą standardową generowaną po wstrzyknięciu standardów na różnych poziomach stężenia. Innym jest odcisk palca, który odnosi się do pojęcia, że po próbce odcisku palca został usunięty w jakiś sposób, możemy uzyskać chromatogram lub spektrogram oznaczonych cech chemicznych przy użyciu niektórych metod analizy.

LC ma wielką przewagę na zdolność do oddzielania złożonych próbek, więc jest to najbardziej skuteczna opcja, gdy stosowane do oddzielnych mieszanin, ale nie nadaje się do uzyskania informacji strukturalnych materiału . Kwalifikacja zakończona kontrastem między pozycjami pików nieznanych związków i wzorców nie jest dostępna do monitorowania nieznanych związków.

3. MS

Spekrometria mas jest szeroko stosowana w dziedzinie badań TCM ze względu na jej wysoką selektywność, wysoką czułość i zdolność do dostarczania informacji, w tym względnej masy cząsteczkowej i cech strukturalnych. MS uzupełnia kwalifikacji przy użyciu masy cząsteczkowej i odpowiednich informacji strukturalnych i uzupełnia kwantyfikacji przez relacje piku i zawartości związku, który piku reprezentowane. Jonizacja pod ciśnieniem atmosferycznym (API) MS posiada jonizację elektrospray (ESI) i jonizację chemiczną pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI). Dla wielu rodzajów związków, ESI ma wysoką czułość. W porównaniu z ESI, APCI jest odpowiednia dla mniej polarnych związków i analizy związków lotnych. W zależności od różnic pomiędzy stosowanymi analizatorami mas, wspólne MS obejmuje kwadrupolowe spektrum mas (Q-MS), spektrum masowe czasu przelotu (TOF-MS) i spektrometrię masową pułapki jonowej (IT-MS) .

Tandemowa spektrometria mas odnosi się do dwóch lub więcej MS pracujących razem. Najpowszechniej stosowaną tandemową spektrometrią mas jest spektrometria mas z potrójnym kwadrupolem (QQQ-MS). Aby użyć kwadrupolu do przeprowadzenia wielostopniowej spektrometrii mas, trzy kwadrupole są kolejno umieszczone, co jest potrójnym kwadrupolem. Inny rodzaj tandemowej spektrometrii mas, takich jak spektrometrii mas quadrupole-time-of-flight (Q-TOF-MS) i quadrupole-ion trap tandem spektrometrii mas (Q-IT-MS), składa się również z różnych serii analizatorów jakości. Pułapka jonowa seria czasowa może osiągnąć wielostopniowe skanowanie MS sekwencyjnie w różnym czasie, więc to badanie sklasyfikowane IT-MS jako tandemowy spektrometr masowy.

Tandemowa spektrometria mas może indukować fragmenty jonów molekularnych generowanych przez MS pierwszego stopnia, zgodnie z którymi możemy wnioskować o związku między dzieckiem a rodzicem, uzyskać informacje strukturalne cząsteczki, a następnie zasugerować strukturę związku i przeprowadzić analizę kwalifikacyjną dla znanych i nieznanych związków bardziej dokładnie.

Ale chociaż MS może dostarczyć informacji strukturalnych materiału, wymaga wyższej czystości próbki. W badaniach TCM, jest on zazwyczaj używany w połączeniu z LC.

4. LC-MS

LC-MS technika, wykorzystując LC jako system separacji i MS jako system detekcji, w końcu osiąga spektrum. Kiedy LC i MS współpracują ze sobą, mogą przeprowadzić wielostopniową MS, aby spekulować strukturę związku, kończąc w ten sposób analizę jakościową i ilościową dokładniej.

Odzyskując prace na temat LC-MS w zastosowaniu literatury badawczej TCM opublikowanej w ciągu ostatnich pięciu lat w kraju i za granicą, stwierdziliśmy, że można je podzielić na dwie kategorie, to jest LC-Q-MS i LC-MS/MS. W celu przeanalizowania różnic oraz zalet i wad każdej metody, papiery zostały sklasyfikowane zgodnie z różnicą tandemowej spektrometrii mas.

4.1. LC-Q-MS

LC-Q-MS może być stosowany do przeprowadzania analizy jakościowej i ilościowej dla standardowych składników, jak pokazano w tabeli 1. Prowadząc analizę jakościową, możemy uzyskać informacje strukturalne poprzez skanowanie jonów dodatnich lub ujemnych. Możemy również wyjaśnić, do jakiego rodzaju substancji należy struktura chemiczna poprzez porównanie jej z literaturą standardową. LC-Q-MS kwantyfikuje związki na podstawie wyboru specyficznych jonów do monitorowania. W przypadku braku standardów, LC-Q-MS może przeprowadzić analizę jakościową dla substancji wykorzystując silne jakościowe cechy spektrometrii mas.

LC-Q-MS może analizować substancje jakościowo, ale niektóre izomery lub identyczne substancje o masie cząsteczkowej muszą być dalej badane, których struktury wymagają dalszej identyfikacji przez odniesienie do wielostopniowej spektrometrii mas. Co więcej, niedokładna kwalifikacja prowadzi do błędnej kwantyfikacji.

4.2. LC-MS/MS

4.2.1. LC-IT-MS

IT-MS wychwytuje różne jakościowo zakresy jonów wykorzystując różne wielkości napięcia RF przyłożonego do elektrod pierścieniowych. Ma wysoką czułość, a pojedynczy IT-MS może osiągnąć wielopoziomowe funkcje spektrometrii mas .

IT-MS może realizować wielostopniowe skanowanie MS w różnych chronologicznych porządkach, zapewniając fragmentację składnika MSn; dlatego nadaje się do materii jakościowej, dostarczając informacji strukturalnych do identyfikacji nieznanego składu, jak pokazano w tabeli 2. W badaniach TCM, LC-IT-MS jest powszechnie stosowany w kompozycji jakościowej .