开发并验证一种用于多基质中类固醇测定的综合质谱方法

《Journal of Chromatography Open》：Development and validation of a comprehensive mass spectrometry method for the determination of steroids in multi-matrix

　　

类固醇激素作为反映人体生理内分泌状态的关键生物标志物，一旦排泄并在水生环境中积累，这些化合物会转化为典型的内分泌干扰物（endocrine-disrupting chemicals, EDCs），即使在痕量浓度下也会威胁人类健康和水生生态系统。为了研究类固醇在人体-环境循环中的存在和风险，研究人员开发并验证了一种基于固相萃取（solid-phase extraction, SPE）结合超高效液相色谱-串联质谱（ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS）的稳健、灵敏且可重现的方法，用于定量多基质（血浆、尿液和废水）中的16种类固醇。该方法根据EMA指南进行了全面验证，显示出优异的线性（所有分析物的R² > 0.99），在所有基质中回收率范围为84.79%至111.57%，精密度方面日内相对标准偏差（relative standard deviation, RSD）为0.55–11.54%，日间RSD为1.69–10.37%。基质效应通过同位素标记标准品有效校正，范围为85.61%至113.04%。每个样品的总分析时间为7分钟。在实际血浆、尿液和废水基质中，目标分析物的检出率分别为87.5%、100%和100%，证明了该方法在多基质应用中的可行性。在各基质间观察到显著浓度差异，其中脱氢表雄酮硫酸酯（dehydroepiandrosterone sulfate, DHEAS）是所有样品类型中最丰富的分析物。这种多基质方法能够实现从个体到人群水平的类固醇暴露综合监测，支持环境健康评估和废水基流行病学分析。

该研究发表于《Journal of Chromatography Open》，聚焦于类固醇激素（steroid hormones）作为生物标志物在人体生理内分泌状态监测中的关键作用，但排泄后在水环境中积累为内分泌干扰物（endocrine-disrupting chemicals, EDCs），威胁生态系统和人类健康。现有检测方法多针对单一基质（如血浆、尿液或废水），缺乏统一的多基质方法，导致数据可比性差，无法全面评估从个体到人群的类固醇暴露链。为解决这一问题，研究人员开发并验证了一种基于固相萃取（solid-phase extraction, SPE）结合超高效液相色谱-串联质谱（ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS）的方法，同时定量16种内源性类固醇（包括糖皮质激素、盐皮质激素、雄激素、雌激素和孕激素）。

研究人员首先优化了色谱条件，比较了不同流动相和添加剂，发现碱性条件（0.1%氨水）利用“wrong-way-round ionization”现象提高了多数分析物（包括正离子和负离子模式）的响应，并缩短了分析时间至7分钟。在样品前处理中，通过比较甲醇/乙腈（1:9, v/v）混合液与纯甲醇两种洗脱方法，确定了前者在血浆、尿液和废水基质中均获得更高回收率（84.79–111.57%）。方法验证严格遵循EMA指南，包括线性（R² > 0.99）、精密度（日内RSD 0.55–11.54%，日间RSD 1.69–10.37%）、基质效应（经同位素内标校正后85.61–113.04%）、稳定性（冷冻条件下稳定）和残留评估（低于定量下限）。实际应用显示，血浆样品检出14种、尿液样品检出16种、废水样品检出多种类固醇，其中脱氢表雄酮硫酸酯（dehydroepiandrosterone sulfate, DHEAS）在所有基质中浓度最高。血浆和尿液浓度差异反映了代谢途径，而废水样品中不同来源（医院、大学、污水处理厂进水/出水）呈现特征性分布，表明该方法可区分人群结构和处理效率。

主要结论：该统一的多基质方法消除了单独基质方法间的系统误差，能够全面监测从个体循环到人群环境排放的类固醇暴露链，支持环境健康评估和废水基流行病学分析。研究结论部分翻译如下：一种新的液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）方法结合高效样品前处理和单次运行定量16种类固醇，已在多基质中成功开发并验证。色谱条件经优化以获得更高响应，所有16种目标类固醇可同时分析，色谱运行时间缩短至7分钟以内。统一的固相萃取（SPE）方法采用甲醇和乙腈混合液，从这些基质中获得了可接受的回收率。该方法在线性、精密度、基质效应和稳定性方面进行了验证。研究人员还将该方法应用于实际人体血浆、尿液和废水样品中目标类固醇的检测。该方法将作为研究类固醇在人体和环境中迁移的有用工具，并帮助研究人员建立个体水平和人群水平之间的关系。