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Probenvorbereitung LC-MS/MS der Zukunft? Biologische Proben vollautomatisiert vorbereiten

| Autor/ Redakteur: Dr. Julia Sander* / Dr. Ilka Ottleben

Als Alternative zu Immuno-Assays wird seit einigen Jahren auch in klinischen Laboren zunehmend die LC-MS/MS eingesetzt. Die hohe Selektivität, Sensitivität und Effizienz der Methode kann hier ihre Vorteile ausspielen. Doch es gibt einen Flaschenhals: die Probenvorbereitung.

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Auch in klinischen Laboren wird bereits seit einigen Jahren verstärkt die LC-MS/MS eingesetzt.
Auch in klinischen Laboren wird bereits seit einigen Jahren verstärkt die LC-MS/MS eingesetzt.
(Bild: gemeinfrei)

Bereits seit einigen Jahren kann man in klinischen Laboren den Trend beobachten, LC-MS/MS-Technologien an Stelle von Immuno-Assays einzusetzen. Diese Verschiebung in Richtung LC-MS/MS nimmt für einige Analysen wie zum Beispiel Immuno-Suppressiva, Vitamin D oder Steroide stetig zu. Das liegt hauptsächlich an der hohen Sensitivität und Selektivität der heutigen LC-MS/MS-Geräte sowie der Möglichkeit, mehrere Analyten gleichzeitig in einer Analyse zu messen, ohne dabei unspezifische Kreuzkontaminationen zu riskieren, wie bei Immuno-Assays üblich.

Probenvorbereitung ist ein Engpass

LC-MS/MS hat sich in klinischen Laboren bereits bestens bewährt und die Kosten pro Analyse deutlich gesenkt – z.B. mit den UFMS-Technologien (Ultra-Fast Mass Spectrometry) von Shimadzu, die sich durch schnelle Polaritätswechselzeiten (5 ms), kurze Pausen-Zeit (1 ms), Multi-MRM (555 MRM/sec) und schnelle Scan-Geschwindigkeit (30 000 Da/sec) auszeichnen in Kombination mit der etablierten Robustheit der Systeme.

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Allerdings bleibt insbesondere die Probenvorbereitung nach wie vor ein Engpass. Sie beinhaltet Schritte wie Proteinfällung oder Verdünnung, um Blut analysieren zu können. Sie sind häufig aufwändig, fehleranfällig und erhöhen ein mögliches Infektionsrisiko der Labormitarbeiter. Um dies zu ändern, hat Shimadzu das vollautomatisierte Probenvorbereitungsmodul Clam-2000 entwickelt (Clinical Laboratory Automated sample preparation module).

Probenvorbereitung und LC-MS/MS-Analyse

Das Clam-2000 (s. Abb. 2) ist ein vollautomatisiertes Probenvorbereitungssystem, speziell für Anwender, die biologische Proben wie Blutplasma, Blutserum oder Urin in pharmazeutischen, medizinischen oder biologischen Laboren untersuchen und mit Problemen wie schwankenden Ergebnissen oder Infektionsrisiken konfrontiert sind. Es wurde auf Basis der Erfahrung von Shimadzu in der Produktion von Clinical Analyzern entwickelt und kann folgende Aufgaben übernehmen:

  • Probe pipettieren,
  • Reagenzien pipettieren,
  • Schütteln,
  • Saugfiltration,
  • Inkubation,
  • automatischer Transfer der Probengefäße in den SIL-30AC nach der Probenvorbereitung.

Massenspektrometrie ermöglicht u.a., Krankheiten anhand biologischer Bestandteile in Blut, Urin oder anderen biologischen Proben zu bestimmen, oder auch geringe Spuren von Medikamenten zu identifizieren. Mit dem Clam-2000 als integriertem Probenvorbereitungsmodul lässt sich nicht nur die Datenqualität verbessern, sondern auch der Durchsatz erheblich steigern. Es genügt, das Blutentnahmeröhrchen in das Gerät zu stellen und der gesamte Prozess von der Probenvorbereitung bis zur LC-MS/MS-Analyse wird vollautomatisiert durchgeführt. Alle weiteren manuellen Schritte entfallen, da die Proben sogar automatisch in das LC-MS/MS-Gerät transferiert werden.

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