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Thiol radical-based chemical isotope labelling for sterols quantitation through high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-02-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.11.007 Yanxin Yu 1 , Guoliang Li 2 , Di Wu 3 , Jianghua Liu 1 , Jian Chen 1 , Na Hu 4 , Honglun Wang 4 , Panxue Wang 1 , Yongning Wu 5
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2020-02-01 , DOI: 10.1016/j.aca.2019.11.007 Yanxin Yu 1 , Guoliang Li 2 , Di Wu 3 , Jianghua Liu 1 , Jian Chen 1 , Na Hu 4 , Honglun Wang 4 , Panxue Wang 1 , Yongning Wu 5
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Enlightened by the high specificity and reactivity of thiol radical toward allyl, here, we first established a rapid thiol radical-based chemical isotope-labelling (CIL) strategy coupled with high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) analysis for the quantitative profiling of sterols. In this strategy, N-(4-(carbazole-9-yl)-phenyl)-N-maleimide labelled derivative of ethylenedithiol (NCPM-d0-SH) and its deuterated analogue NCPM-d2-SH were employed as a novel pair of CIL reagents to efficiently label sterols. Under lighting condition, the thiol radical obtained from NCPM-d0/d2-SH attacks one allyl hydrogen in the B-ring of sterols to produce a reactive radical intermediate which can quickly react with another thiol radical to form the last labelled derivatives. This labelling reaction can rapidly complete only within 1.5 min. Absorbingly, the NCPM-d0-SH and NCPM-d2-SH labelled derivatives of sterols can produce two specific product ions (PIs) containing different isotope tags at m/z of 431.6 and 433.6 via collision induced dissociation, which were employed to develop the multiple reaction monitoring (MRM) mode-based analysis. According to the specific mass differences with a fixed value, the peak pairs with similar retention times can be easily extracted from the two PIs spectrums and designated as the candidates for the identification of sterols. NCPM-d0-SH and NCPM-d2-SH labelled derivatives of sterols can be readily distinguished from their several ion chromatograms. Thus, sterols from two samples labelled by different isotope tags were ionized at the same conditions and measured respectively, providing excellent identification and precise quantitation by compensating the matrix effect and instrument fluctuation during MS-based analysis. The detection sensitivities of thiol-containing drugs improved by 53.5-560.3-fold due to NCPM-labelling. The limits of detection (LODs) and the limits of quantitation (LOQs) were in the range of 0.15-0.40 μg kg-1 and 0.50-1.30 μg kg-1, respectively. Using the developed method, we quantitatively profiled five sterols in vegetable oils with good applicability. As promising, the proposed thiol radical-based CIL strategy is a potential platform for the quantitation of sterols.
中文翻译：
基于硫醇自由基的化学同位素标记通过高效液相色谱-串联质谱分析进行甾醇定量
受到硫醇自由基对烯丙基的高度特异性和反应性的启发，在这里，我们首先建立了一种快速的基于硫醇自由基的化学同位素标记 (CIL) 策略，并结合高效液相色谱-串联质谱 (HPLC-MS/MS) 分析用于甾醇的定量分析。在该策略中，N-(4-(咔唑-9-基)-苯基)-N-马来酰亚胺标记的乙二硫醇衍生物 (NCPM-d0-SH) 及其氘代类似物 NCPM-d2-SH 被用作一对新的CIL 试剂可有效标记甾醇。在光照条件下，由NCPM-d0/d2-SH得到的硫醇自由基攻击甾醇B环中的一个烯丙基氢，产生反应性自由基中间体，该中间体可以与另一个硫醇自由基快速反应形成最后标记的衍生物。这种标记反应可以在 1.5 分钟内迅速完成。在吸收方面，NCPM-d0-SH 和 NCPM-d2-SH 标记的甾醇衍生物可以通过碰撞诱导解离产生两种含有不同同位素标记的特定产物离子 (PI)，其 m/z 为 431.6 和 433.6，用于开发基于多反应监测 (MRM) 模式的分析。根据固定值的特定质量数差异，可以很容易地从两个 PI 谱中提取保留时间相似的峰对，并指定为甾醇鉴定的候选物。NCPM-d0-SH 和 NCPM-d2-SH 标记的甾醇衍生物可以很容易地从它们的几个离子色谱图中区分开来。因此，来自不同同位素标记的两个样品的甾醇在相同条件下被电离并分别测量，通过在基于 MS 的分析过程中补偿基质效应和仪器波动，提供出色的鉴定和精确定量。由于 NCPM 标记，含硫醇药物的检测灵敏度提高了 53.5-560.3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。由于 NCPM 标记，增加了 3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。由于 NCPM 标记，增加了 3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。
更新日期：2020-02-01
中文翻译：
基于硫醇自由基的化学同位素标记通过高效液相色谱-串联质谱分析进行甾醇定量
受到硫醇自由基对烯丙基的高度特异性和反应性的启发，在这里，我们首先建立了一种快速的基于硫醇自由基的化学同位素标记 (CIL) 策略，并结合高效液相色谱-串联质谱 (HPLC-MS/MS) 分析用于甾醇的定量分析。在该策略中，N-(4-(咔唑-9-基)-苯基)-N-马来酰亚胺标记的乙二硫醇衍生物 (NCPM-d0-SH) 及其氘代类似物 NCPM-d2-SH 被用作一对新的CIL 试剂可有效标记甾醇。在光照条件下，由NCPM-d0/d2-SH得到的硫醇自由基攻击甾醇B环中的一个烯丙基氢，产生反应性自由基中间体，该中间体可以与另一个硫醇自由基快速反应形成最后标记的衍生物。这种标记反应可以在 1.5 分钟内迅速完成。在吸收方面，NCPM-d0-SH 和 NCPM-d2-SH 标记的甾醇衍生物可以通过碰撞诱导解离产生两种含有不同同位素标记的特定产物离子 (PI)，其 m/z 为 431.6 和 433.6，用于开发基于多反应监测 (MRM) 模式的分析。根据固定值的特定质量数差异，可以很容易地从两个 PI 谱中提取保留时间相似的峰对，并指定为甾醇鉴定的候选物。NCPM-d0-SH 和 NCPM-d2-SH 标记的甾醇衍生物可以很容易地从它们的几个离子色谱图中区分开来。因此，来自不同同位素标记的两个样品的甾醇在相同条件下被电离并分别测量，通过在基于 MS 的分析过程中补偿基质效应和仪器波动，提供出色的鉴定和精确定量。由于 NCPM 标记，含硫醇药物的检测灵敏度提高了 53.5-560.3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。由于 NCPM 标记，增加了 3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。由于 NCPM 标记，增加了 3 倍。检测限 (LOD) 和定量限 (LOQ) 分别在 0.15-0.40 μg kg-1 和 0.50-1.30 μg kg-1 范围内。使用开发的方法，我们对植物油中的五种甾醇进行了定量分析，具有良好的适用性。很有希望的是，提议的基于硫醇自由基的 CIL 策略是用于定量甾醇的潜在平台。
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