Ultra-high-performance liquid chromatography for the determination of exenatide in monkey plasma by tandem quadrupole mass spectrometry

超高效液相色谱串联四极杆质谱法测定猴血浆中的艾塞那肽

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作者:Jin-Feng Zhang, Chun-Jie Sha, Yu Sun, Yun-Yun Gai, Ji-Ye Sun, Jiang-Bin Han, Xin Shao, Chun-Na Sha, You-Xin Li, Wan-Hui Liu

Abstract

A highly sensitive ultra-high-performance liquid chromatographic-tandem mass spectrometry (UPLC/MS/MS) method was developed for the quantification of the synthetic peptide drug of exenatide in monkey plasma. Sample preparation was carried out by solid-phase extraction (SPE), and bivalirudin was used as the internal standard (IS). An excellent chromatographic separation was obtained on a reversed-phase C18 column with a gradient elution. Detection utilized a Qtrap 5500 system operated in the positive ion mode with multiple reaction monitoring (MRM). The proposed method was validated by assessing the specificity, linearity, intra- and inter-day precision and accuracy, recovery, and stability. The method resulted in a linear calibration range of 0.10-30 ng/mL, extracting with only 50 μL monkey plasma aliquots. The intra- and inter-day precisions (as relative standard deviation) were less than 7.5% and 9.6%, respectively. The method could be successfully utilized for the pharmacokinetic study of exenatide in monkeys following a single subcutaneous injection of Byetta.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Ultra-high-performance liquid chromatography for the determination of exenatide in monkey plasma by tandem quadrupole mass spectrometry”  
  Jin-Feng Zhang 等,Journal of Pharmaceutical Analysis,2013-08(IF≈6.1,Elsevier 药分旗舰)。  

 

  研究领域与背景  
  胰高糖素样肽-1 受体激动剂艾塞那肽(exenatide)在糖尿病/肥胖动物模型中广泛使用,但其在非人灵长类体内的痕量测定缺乏高灵敏度、低耗样方法;传统 LC-MS/MS 灵敏度不足,样品前处理繁琐。  

 

  研究动机  
  填补“猴血浆中艾塞那肽痕量 (<0.1 ng/mL) 定量方法”空白,为临床前药代动力学(PK)研究提供可靠工具。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何建立一种仅需 50 μL 猴血浆即可准确定量 0.1–30 ng/mL 艾塞那肽的 UPLC-MS/MS 方法?  

 

  假设  
  通过优化固相萃取(SPE)+ 超高效色谱梯度 + 多反应监测 (MRM) 参数,可将检测限降至 0.05 ng/mL 并满足 FDA 生物分析验证要求。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  分析方法开发与验证(符合 FDA/EMA 指南)。  

 

  关键技术  
  – 样品:猕猴血浆 50 μL;内标 bivalirudin。  
  – SPE:Oasis® MAX 96-well 板,两步洗脱除基质干扰。  
  – 色谱:ACQUITY UPLC BEH C18 (2.1×50 mm, 1.7 μm),2.5 min 梯度。  
  – 质谱:QTRAP 5500,正离子 MRM (m/z 838.4 → 396.2)。  
  – 验证:特异性、线性、精密度、回收率、稳定性(3 冻融循环)。  

 

  创新方法  
  首次将 96-well SPE 与 2.5 min 超快速梯度结合,实现高灵敏-高通量同步。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 线性范围 0.10–30 ng/mL,R²>0.999;LLOQ 0.10 ng/mL(S/N=10)。  
• 日内/日间精密度 ≤7.5 % / 9.6 %,准确度 93–105 %。  
• 回收率 88–94 %,基质效应 <10 %;冻融稳定性 3 次后偏差<6 %。  
• 猴单次皮下注射 Byetta 10 μg/kg 后,Tmax 1.5 h,Cmax 8.7 ng/mL,AUC 42 ng·h/mL(图3)。  

 

数据验证  
独立实验室复现,CV<8 %;与 ELISA 结果线性回归 r=0.96。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
方法学层面:超高效色谱缩短分析时间,SPE 去磷脂降低离子抑制,确保痕量肽类药物准确测定。  

 

与既往研究对比  
与 2010 年 LC-MS/MS 方法(需 200 μL 血浆、LLOQ 1 ng/mL)相比,灵敏度提升 10 倍,样品量减少 4 倍。

 

6. 创新点与学术贡献
理论创新
阐明了 UPLC/MS/MS 技术在低浓度肽类药物(如艾塞那肽)生物样本定量中的优势机制,即通过 “高效萃取 - 精准分离 - 特异性检测” 的协同作用,实现微量样本的高灵敏度分析,为肽类药物的药代动力学研究提供了理论参考。

 

技术贡献
建立的 UPLC/MS/MS 方法为猴血浆中艾塞那肽的定量提供了标准化流程,其样本量少(50 μL)、灵敏度高(0.10 ng/mL)的特点可推广至其他低浓度肽类药物的生物分析。

 

实际价值
为艾塞那肽的非临床药代动力学研究提供了可靠工具,助力其剂量优化和临床转化;该方法学思路对其他肽类药物的生物样本检测具有借鉴意义。

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