Avances en el bioanálisis: el papel de LC - MS/MS en el desarrollo de fármacos oftálmicos y estudios de humor acuoso y vítreo

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Cromatografía líquida - Espectrometría de masas en tándem (LC - MS/MS)

Cromatografía líquida - espectrometría de masas en tándem (LC - MS/MS) es una poderosa técnica analítica que combina las capacidades de separación de la cromatografía líquida con las capacidades de análisis de masa de la espectrometría de masas en tándem. En LC - MS/MS, una mezcla de muestra se separa primero por cromatografía líquida, donde los componentes interactúan de manera diferente con una fase estacionaria y una fase móvil, lo que lleva a su separación a medida que pasan a través de la columna. Los componentes separados se ionizan y analizan mediante espectrometría de masas en tándem, que fragmenta los iones en iones de productos para un análisis estructural detallado.

Aplicaciones de LC - MS/MS en bioanálisis

Bioanálisisimplica la medición de concentraciones de fármacos, metabolitos y otros compuestos biológicos dentro de muestras biológicas, como sangre, plasma, orina y otrosbiofluidos. LC - MS/MS está particularmente bien - adecuado para estas aplicaciones debido a su alta sensibilidad y capacidad para detectar bajas concentraciones de analitos objetivo dentro de matrices biológicas complejas.

La tecnología LC - MS/MS para el análisis de muestras biológicas detecta sustancias exógenas y endógenas. Los investigadores simularon muestras reales agregando la sustancia a medir a unmatriz en blancoPara formular una muestra de curva estándar cuantitativa y una muestra de control de calidad. La concentración de la sustancia a medir en una muestra biológica se cuantifica por una curva estándar.

Las sustancias endógenas son sustancias que ocurren naturalmente en el cuerpo. Sustancia endógena - Los medicamentos relacionados se han convertido en una dirección importante para el desarrollo de nuevos medicamentos en los últimos años. Junto con el nacimiento de una gran cantidad de medicamentos con sustancias endógenas, el bioanálisis de fármacos con sustancias endógenas se ha vuelto cada vez más importante. Sin embargo, en la actualidad, la validación de los métodos de análisis de muestras biológicas por la FDA y otras organizaciones de revisión de drogas nacionales y extranjeras se centra principalmente en sustancias exógenas, incluidas precisión, precisión, efecto matricial, tasa de recuperación y estabilidad. Dado que la detección de sustancias endógenas conduce a problemas en los resultados de la detección debido a su propio efecto al obtener una matriz en blanco para simular la muestra real, la aparición de alternativamatriz biológica en blanco (matriz biológica en blanco artificial) resuelve este problema.

Tabla 1: Descripción de la selectividad en las pautas de validación de metodología bioanalítica de la industria de la industria

Desarrollo de métodos analíticos y validación de métodos analíticos

En el bioanálisis, garantizar la fiabilidad y la reproducibilidad de los resultados analíticos es primordial. Esto requiere el desarrollo riguroso yvalidación de analíticométodos.

Desarrollo de métodos analíticosimplica la creación de procedimientos optimizados para detectar y cuantificar analitos de interés. Esto incluye seleccionar las condiciones cromatográficas apropiadas (por ejemplo, fase estacionaria, fase móvil, caudal) y parámetros de MS (por ejemplo, técnica de ionización, energía de colisión) para lograr una sensibilidad, resolución y selectividad óptimas. Además, el método debe ser capaz de cuantificar con precisión los analitos en presencia de matrices biológicas complejas y variables, que a menudo se componen de proteínas, lípidos y otros compuestos que pueden interferir con el análisis.

Una vez que se desarrolla un método, debe someterse aValidación de métodos analíticospara garantizar que cumpla con los criterios de rendimiento predefinidos. Este proceso de validación es necesario para confirmar que el método es adecuado para su propósito previsto y cumple con los requisitos reglamentarios. Para los métodos bioanalíticos, la validación generalmente incluye varios parámetros clave:

• - Precisión y precisión:Asegurar que el método proporcione resultados correctos y consistentes.
• - Sensibilidad:La capacidad de detectar bajas concentraciones del analito.
• - Selectividad:La capacidad del método para distinguir el analito de otros compuestos en la matriz.
• - Recuperación:La eficiencia con la que se extrae el analito de la muestra biológica.
• - Estabilidad:La estabilidad del analito en diferentes condiciones de almacenamiento y manejo.
• - Linealidad:La capacidad del método para producir resultados que son directamente proporcionales a la concentración del analito en un rango específico.

La matriz biológica en blanco y la matriz en blanco desempeñan papeles críticos en este proceso de validación. Estas muestras de control, que no contienen el analito de interés, son esenciales para identificar posibles efectos de matriz o interferencias durante el análisis. Ayudan a establecer niveles de referencia para los analitos y se aseguran de que la matriz en sí no contribuya a la contaminación o la supresión de la señal. Del mismo modo, el uso dedrogas - Matrices libreses crucial para validar que no hay medicamentos o metabolitos residuales presentes en la muestra que podría sesgar los resultados.

Bioanálisis de medicamentos oftálmicos

La pared del globo ocular se divide en tres capas, la capa externa es la membrana fibrosa; La membrana media es la membrana pigmentaria, la membrana vascular o la UVEA; y la membrana interna es la retina. El globo ocular se divide en dos partes, las regiones anteriores y posteriores del ojo, delimitadas por la parte posterior de la lente.

Figura 1. Anatomía del ojo humano.

Las principales estructuras involucradas en el metabolismo de los fármacos incluyen:

• Córnea- El sitio principal para la absorción tópica de fármacos, que contiene esterasas y enzimas del citocromo P450 (CYP) que metabolizan los profármacos.
• Conjuntiva- Rico en enzimas metabolizantes de fármacos (por ejemplo, esterasas y CYP), contribuyendo al primer metabolismo de PASS antes de la absorción sistémica.
• Humor acuoso- Actividad metabólica limitada, pero juega un papel en la distribución y el aclaramiento de los medicamentos.
• Vítreo- La inyección intravítrea puede actuar directamente sobre la retina y reducir la toxicidad en la circulación somática. Los medicamentos de molécula pequeña se difunden rápidamente, y los medicamentos de molécula grande tienen una mitad más larga. Los cambios vítreas con la edad afectan la farmacocinética.
• Esclerótico- La esclera es más permeable a los fármacos de moléculas grandes y el paso de fármacos a través de la esclera se ve afectada principalmente por el tamaño molecular. Las inyecciones subconjuntivales permiten que las drogas ingresen al coroides, pero el proceso es complicado. La melanina escleral se une al fármaco y afecta su liberación y duración de la acción.
• Región del ojo posterior- Los tejidos retrooculares son ricos en flujo sanguíneo y las drogas pueden eliminarse a través de la circulación del cuerpo o la linfa. La hiperpermeabilidad vascular coroidea permite que las drogas ingresen fácilmente al espacio exterior, pero es difícil cruzar el epitelio de pigmento retiniano, lo que afecta la eficacia y conduce a la pérdida. Los medicamentos unidos a la melanina pueden prolongar la duración de la acción.

Humor acuoso y humor vítreo

Elhumor acuosoyhumor vítreoson fluidos oculares esenciales que desempeñan roles críticos en el mantenimiento de la presión intraocular, proporcionan nutrientes y facilitan la claridad óptica. El humor acuoso es el fluido delgado, claro y acuoso que llena las cámaras anteriores y posteriores del ojo, que contiene iones, proteínas, carbohidratos y oxígeno. La mayor parte del humor acuoso producido por el cuerpo ciliar, sale del ojo en el ángulo formado por la unión del iris y la córnea. Estos fluidos varían entre especies, incluidos humanos, monos, conejos y otros primates no humanos. Por lo general, se recogen con grandes tamaños de lotes de animales o piscinas individuales.

Humor acuoso en todas las especies

Humor acuoso humano

Elhumor acuoso humanoes un fluido claro y rico de nutrientes que mantiene la presión intraocular y apoya las funciones metabólicas de la córnea y la lente. Es producido por el cuerpo ciliar y fluye a través de la cámara anterior antes de drenar a través de la malla trabecular.

Humor acuoso de mono

Elhumor acuoso de monoSe parece mucho al de los humanos en composición y dinámica. Dadas las similitudes anatómicas entre primates y humanos,No - Humor acuoso de primates humanosSirve como una referencia esencial para los estudios oftálmicos.

Humor acuoso de conejo

Elhumor acuoso de conejodifiere significativamente de la de los primates, particularmente en su concentración de proteína y tasa de rotación. Los conejos se usan comúnmente en la investigación ocular, aunque se deben considerar especies - Variaciones específicas.

Humor vítreo en todas las especies

Humor vítreo humano

Elhumor vítreo humanoes un gel - Sustancia como la sustancia compuesta principalmente de agua, colágeno y ácido hialurónico. Mantiene la forma ocular, absorbe los choques y sirve como conducto para el transporte de nutrientes.

Humor vítreo de mono

Elhumor vítreo de monocomparte una composición similar al humor vítreo humano, haciendoNon - Humor vítreo de primates humanosUn modelo invaluable para estudiar la edad - degeneración vítrea relacionada y patologías relacionadas.

Humor vítreo de conejo

Elhumor vítreo de conejoes estructuralmente diferente, es más líquido - como una menor densidad de colágeno. Estas diferencias influyen en su respuesta a las intervenciones quirúrgicas y los tratamientos farmacológicos.

Desarrollo de fluidos oculares artificiales y simulados

Humor vítreo acuoso y artificial artificial

Humor acuoso artificialyhumor vítreo artificialson sustitutos de ingeniería diseñados para su uso en cirugías oftálmicas, administración de medicamentos y aplicaciones de investigación. Estos fluidos sintéticos imitan las propiedades bioquímicas y físicas de sus contrapartes naturales.

Humor vítreo acuoso y vítreo simulado

Humor acuoso simuladoyhumor vítreo simuladoson soluciones de laboratorio - preparadas utilizadas para la experimentación in vitro y modelado de fisiología ocular. Facilitan estudios controlados sin las restricciones éticas asociadas con muestras animales o humanas.

Conclusión

El uso de la cromatografía líquida - espectrometría de masas en tándem (LC - MS/MS) en el bioanálisis representa un avance crucial en las técnicas analíticas para detectar y cuantificar compuestos biológicos, incluidos fármacos y metabolitos en matrices biológicas. La alta sensibilidad, precisión y selectividad del método lo hacen invaluable en el análisis de sustancias exógenas y endógenas, especialmente en el desarrollo de fármacos oftálmicos. La comprensión detallada de la anatomía ocular y el papel de los fluidos como el humor acuoso y vítreo resaltan la importancia de estos componentes corporales en los sistemas de administración de fármacos. Además, el desarrollo de fluidos oculares artificiales y simulados promueve las posibilidades de investigación, al tiempo que garantiza consideraciones éticas. A medida que la validación del método analítico continúa evolucionando, garantiza la confiabilidad y la reproducibilidad necesarias para aplicaciones clínicas efectivas, particularmente en oftalmología.

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Referencia

Seyedpour, S. M., Lambers, L., Rezazadeh, G. y Ricken, T. (2023). Modelado matemático de la respuesta dinámica de un sensor de presión de glaucoma capacitivo mejorado implantable.Medición: sensores, 30, 100936. Https://doi.org/10.1016/j.measen.2023.100936