生物分析耐用性实验：使用Xevo™ TQ Absolute XR质谱仪检测人血浆中纳曲酮的30,000次进样研究
Henry Foddy1, David Farrell2, Sally Hannam2, Peter Hancock1, Nikunj Tanna3, Robert S. Plumb3
1Waters Corporation, Wilmslow, United Kingdom
2Alderley Analytical, Macclesfield, United Kingdom
3Waters Corporation, Milford, United States
发布日期：2025年11月24日
摘要
本研究采用包含30,000次进样的序列，定量分析了人血浆基质中的纳曲酮及其主要活性代谢物6β-纳曲醇，在整个模拟常规高通量生物分析操作的工作流程中，我们监测了关键性能指标，包括信号稳定性、准确度、精密度、色谱完整性及残留效应，以评估系统的长期运行性能。Xevo TQ Absolute XR质谱仪配备全新StepWave™ XR引导器，在超30,000次进样中始终保持稳定的灵敏度和定量完整性，即使在亚ng/mL浓度下，仍能提供精确、可靠的结果，充分证明了它在严苛分析条件下的卓越实力。Xevo TQ Absolute XR在整个进样序列中性能稳定，未发生停机情况，可作为高通量生物分析的稳定解决方案，有助于生物分析实验室提高生产率、样品通量和成本效益。
优势
- 在超30,000次进样、累计进样超21 mL人血浆基质的长期分析中，系统保持稳定的分析性能，未发生仪器停机情况，证明其对高通量发现与受监管生物分析应用的适用性
- 实现复杂人血浆基质中亚ng/mL水平的可靠定量，整个研究期间计算的偏差和精密度完全符合FDA M10标准
- 利用waters_connect™定量软件平台简化数据审查，提升分析人员工作效率和整体工作流程生产率
简介
从药物开发到上市后监测，定量生物分析都是了解药物暴露、有效性和安全性的基石。这类研究的核心在于，需要能够准确定量血浆或血清等复杂生物基质中低浓度（通常为亚ng/mL）分析物的分析平台。
液相色谱与串联四极杆质谱联用系统(LC-MS/MS)具有高选择性、高灵敏度和高通量的靶向定量能力，已成为此类分析的公认基准。随着生物分析实验室需要处理的样品数量持续攀升、检测项目日益多样，仪器设备必须能够在适应多样化工作流程的同时，保持可靠的分析性能。
对这类实验室而言，在高通量运行条件下保持长期分析稳定性和设备正常运行时间，是维持生产力的关键。然而，这些工作流程通常涉及复杂生物基质中痕量分析物的定量检测，基质效应、离子抑制和信号波动会使分析面临重大挑战。因此，要在此类条件下实现可靠性能，仪器必须能够针对既定分析方法，在长期、高强度的分析工作流程中保持稳定性能。
在实际应用中，对于包含数千次进样的大规模分析批次，由于质谱仪离子路径逐渐遭到污染，导致重现性降低，仪器维护频率增加，进一步放大了对仪器稳定性的需求。在生物分析工作流程中，任何运行中断的情况都会减缓关键数据的生成，进而延误获取科学见解、制定决策的效率，拖慢项目整体进度。无论是在发现、开发还是受监管研究中，停机时间和维护频率的增加都会降低效率、拔高运营成本，并限制关键分析的通量。
因此，保持仪器稳定性至关重要，这有助于在维持出色的痕量分析性能的同时，保持生产力、加速数据交付，以及支持经济高效、可靠的决策。
StepWave XR离子引导器是Xevo TQ Absolute XR质谱仪内置的一种新型开槽带通离子引导器，可阻止不必要的高质量数离子传输，有效减少MS1四极杆污染。该技术能滤除生物基质中的高m/z离子，防止四极杆带电，避免因离子在MS1四极杆上积聚导致灵敏度下降。
本研究通过测定人血浆中的纳曲酮及其主要活性代谢物6β-纳曲醇的含量，评估Xevo TQ Absolute XR质谱仪（图1）的长期稳定性和定量分析性能。纳曲酮是一种阿片类药物受体激动剂，广泛用于治疗酒精和阿片类药物依赖，但由于其体内血药浓度低，通常需要高灵敏度和高选择性的分析方法1。
实验
样品前处理
纳曲酮和6β-纳曲醇标准品溶液（1.0 mg/mL，溶于甲醇）购自Sigma Aldrich（英国吉林汉姆）。纳曲酮-d3和6β-纳曲醇-d3内标以及整个分析中使用的甲酸同样购自Sigma Aldrich。流动相使用的18.2Ω超纯水由内部供应，甲醇则购自Fisher Scientific。以人血浆为基质，建立浓度范围为0.2~100 ng/mL的纳曲酮和6β-纳曲醇标准曲线；同时配制了浓度为0.2、0.6、40.0、80.0和100.0 ng/mL的质量控制(QC)样品。
采用高通量蛋白沉淀法（适用于稳定性评估而非常规分析），在96孔板中制备样品（图2）。
按图3所示制备96孔板，其中包括0.2~100 ng/mL的分段校准序列、QC批次重复样（0.2、0.6、40.0、80.0和100.0 ng/mL）、基质提取空白、系统适应性进样、试剂空白、双空白和残留基质空白。两个试剂空白用甲醇制备，其余94个样品用基质制备。
整个研究期间共制备了64块样品板：每个样品孔依次进样；每块板连续分析5次后，更换为新制备的板。研究期间总进样次数为30,720次。
为模拟生物分析实验室的典型操作流程，每周分析工作开始前，先清洁样品锥孔组件及气体喷嘴，此操作在不破坏仪器真空的状态下进行。
液相色谱条件
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液相色谱系统： |
配备二元溶剂管理器和流通针式自动进样器的ACQUITY Premier系统 |
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样品温度： |
10 °C |
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进样体积： |
5 µL |
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流速： |
0.8 mL/min |
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运行时间： |
2.1 min |
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流动相A： |
0.1%甲酸水溶液 |
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流动相B： |
0.1%甲酸的甲醇溶液 |
梯度表
质谱条件
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质谱系统： |
Xevo TQ Absolute XR质谱仪 |
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电离模式： |
电喷雾正离子(ESI+) |
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毛细管电压： |
0.6 kV |
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脱溶剂气温度： |
600 ℃ |
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脱溶剂气流速： |
800 L/h |
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锥孔气流速： |
150 L/h |
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离子源温度： |
150 ℃ |
MRM条件
数据管理
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软件： |
waters_connect定量软件平台 |
结果与讨论
Xevo TQ Absolute XR质谱仪在整个分析工作流程中性能稳定，研究期间灵敏度、精密度及准确度均未见明显下降。本研究成功完成30,000多次进样，连续采集时间超过55天，人血浆进样总量超过21 mL。
使用分段校准曲线（1/x²加权）定量每次96孔板重复分析中的QC样品，结果符合FDA M10生物分析方法验证(BMV)和研究样品分析的可接受标准2，证实了方法的稳定性和可靠性。在320次样品板分析中，标准曲线线性、QC准确度与精密度均成功满足监管标准，且后续空白样品中无残留。
在waters_connect定量软件平台上，利用MS Quan中的“按异常条目查看”工作流程，可大幅简化数据处理。该功能可轻松标记出数据集中的任何异常值或异常条目，以便进行人工审查。通过软件内的预定义规则集，可以设定线性、QC准确度、空白残留评估等关键参数的可接受标准，从而高效监控这些参数，显著减少分析人员手动处理和审查高通量数据集的工作量。图4显示了如何在MS Quan应用程序中查看标准曲线样品和QC样品。
![图4.MS Quan中的纳曲酮数据审查示例。[A]纳曲酮的分段标准曲线[B]标准曲线各点的偏差(%)，除数据点0.2 ng/mL设定为20%外，其余数据点均设定为15% [C] QC样品的偏差(%)，除数据点0.2 ng/mL设定为20%外，其余数据点均设定为15% [D] 0.2 ng/mL (LLOQ QC)样品的色谱图，显示了峰积分[E]选定浓度水平的QC样品汇总，显示了每次分析的保留时间、峰响应、计算浓度、偏差(%)和信噪比(S/N)。](/content/dam/waters/zh/app-notes/2026/720009143/720009143zh-f4a.jpg.82.resize/img.jpg)
在LC-MS/MS生物分析中，峰面积重现性是定量稳定性的关键指标，直接反映分析序列中分析物检测的精密度和一致性。图5说明了纳曲酮在方法定量下限(LLOQ)处的峰面积重现性，数据来源于研究中期（约15,000次进样）0.2 ng/mL QC样品的重复进样结果(n=6)。为便于比较，图中还叠加显示了稳定性分析序列初期（约1,000次进样）和末期（约30,000次进样）的重复进样结果(n=6)，证明了整个分析过程中峰面积的一致性。即使在亚ng/mL浓度下，Xevo TQ Absolute XR质谱仪仍保持出色的定量重现性，重复进样的相对标准偏差百分比(%RSD)小于3.0%。
重复进样中计算浓度的一致性与精密度，是仪器稳定性及方法稳定性的直接体现，这在痕量分析中尤为关键 — 微小的分析波动可能会对药代动力学解读产生显著影响。在方法LLOQ附近保持这样的性能至关重要，因为此处的准确测量，直接关系到对药物末端消除相药代动力学特征的评估。
图6展示了在30,000次进样的稳定性研究中，纳曲酮和6β-纳曲醇0.2 ng/mL LLOQ QC样品的计算浓度。两种分析物都表现出优异的定量稳定性，大部分计算浓度都在目标浓度±10%范围内。纳曲酮和6β-纳曲醇的LLOQ QC数据点分别有99.6%和99.8%处于20%的可接受标准范围内，证明了整个分析序列的定量稳定性。
所有QC浓度水平都呈现出这一趋势，高达99.7%的QC样品分析结果满足设定的可接受标准（除LLOQ的标准为±20%外，其余水平的标准均为±15%）。图6中的精密度图也可以说明这一点。精密度以（标准偏差×100/平均值）计算，在整个工作流程中，纳曲酮和6β-纳曲醇在各QC浓度水平的大多数精密度值均低于3.5%。除序列中期的一个QCL (0.6 ng/mL)数据点外，两种化合物在所有QC浓度水平和样品批次中的精密度计算值均低于10%，而该异常值可能源于样品前处理差异性，而非仪器漂移。
![图6.纳曲酮和6β-纳曲醇在30,000次进样的稳定性研究中的长期定量性能和精密度概述。[A] 纳曲酮的LLOQ QC浓度图(n=1920)；[B] 6β-纳曲醇的LLOQ QC浓度图(n=1920)；[C] 纳曲酮在0.2 ng/mL (QCLOQ)、0.6 ng/mL (QCL)、40.0 ng/mL (QCM)、80 ng/mL (QCH)和100.0 ng/mL (QCULOQ)水平的精密度图(n=64)；[D] 6β-纳曲醇在上述相同QC浓度水平的精密度图(n=64)。每个数据点为同一样品板5次重复进样的平均值。](/content/dam/waters/zh/app-notes/2026/720009143/720009143zh-f6.jpg.82.resize/img.jpg)
这些结果表明，在多达30,000次进样的生物分析工作流程中，即使在亚ng/mL浓度下，Xevo TQ Absolute XR质谱仪仍能保持稳定的定量准确度与精密度。整个研究期间产生的偏差及精密度值完全符合FDA M10指南规定的可接受标准。
这种长期稳定性有利于实现可靠的药代动力学测量，使实验室能够对数据质量和一致性充满信心，保持高通量运行，无需因工程师干预或任何非计划维护而中断分析，仅需进行常规离子源清洁即可。更长的仪器有效运行时间不仅可以保障数据质量和分析完整性，还可以加快研发进程、提高决策速度和运行效率，为从早期发现到上市后监测的全流程生物分析工作提供强大支撑。
结论
Xevo TQ Absolute XR质谱仪配备新型开槽带通StepWave XR离子引导器，在超30,000次基质进样的典型生物分析工作流程中展现出卓越的稳定性和持续运行能力。整个研究期间仪器保持了优异的定量准确度与重现性，其连续可靠的运行确保了样品检测之间的无缝衔接。在复杂人血浆基质的高通量分析工作流程中，即使在LLOQ方法限值水平也表现出优异的灵敏度与选择性，充分证明其完全适用于高通量发现研究及受监管生物分析领域的应用需求。
参考资料
- Shen PT, Liu SC, Huang MC, Liu YL. Development of a liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the analysis of plasma naltrexone and its active metabolite in patients with AUD. Eur J Mass Spectrom (Chichester). 2025 Oct 3:14690667251384047. doi: 10.1177/14690667251384047.
- Timmerman P, McDougall S, Adcock N, Arfvidsson C, Barfield M, Blech S, Cowan KJ, Ferrari L, Greco A, Golob M, Goodwin L, Hughes R, Ivanova T, Laurén A, Nelson R, Neitzel S, Verhaeghe T, van de Merbel N, Wright M, White S. European Bioanalysis Forum recommendation on embracing a context-of-use-driven scientific validation for chromatographic assays in the light of ICH M10. Bioanalysis. 2025 Sep 7:1-10. doi: 10.1080/17576180.2025.2555774.
720009143ZH，2025年11月
