Separation of carbamazepine and its metabolites by capillary electrophoresis coupled with mass spectrometry

W ramach niniejszej pracy opracowano metodę CE-MS, która pozwoliła na oddzielenie karbamazepiny od jej metabolitów 10,11-epoksydu-karbamazepiny (EP-CBZ) i 10,11-dihydro-10-hydroksykarbamazepiny oraz od okskarbazepiny (OX-CBZ). Ponadto, w tych warunkach udało się rozdzielić EP-CBZ i OX-CBZ, związki o podobnej budowie oraz takich samych masach molowych, a otrzymane wyniki charakteryzowały się dobrą powtarzalnością (RSD=0,4–2,3%). Optymalizacja warunków metody polegała na zbadaniu wpływu temperatury na proces separacji oraz doborze najefektywniejszych buforów separacyjnych (BGE). Był to szczególnie waży etap badań, z uwagi na obecność analitów o podobnej budowie i takich samych masach molowych, co stanowiło główny problem podczas opracowywania metody. Wybór najefektywniejszego BGE, (który powinien zapewnić jak najlepsze rozdzielenie badanych analitów, w jak najkrótszym czasie), polegał na zbadaniu wpływu na proces separacji badanych związków: pH buforu, dodatku czynnika organicznego (ACN, MeOH), sulfonowanych i wysokosulfonowanych cyklodekstryn oraz roztworu powierzchniowo-czynnego (SDS) do BGE. Weryfikacja metody, polegająca na analizie ekstraktów próbek wody dotowanej badanymi analitami, otrzymanych techniką ekstrakcji wspomaganej promieniowaniem mikrofalowym, potwierdziła jej skuteczność. Badania opisane w niniejszej pracy udowodniły, że technika elektroforezy kapilarnej posiada ogromny potencjał i daje nowe możliwości w wykorzystaniu jej do przeprowadzania analiz toksykologicznych w konfrontacji z rutynowo stosowanymi w tym celu technikami chromatograficznymi.

Within the framework of this research CE-MS method was developed for separation of carbamazepine and its metabolites: carbamazepine-10-11-epoxide (EP-CBZ), 10,11-dihydro-10-hydroxy-carbamazepine and oxacarbazepine (OX-CBZ). Moreover, in these conditions EP-CBZ and OX-CBZ, compounds with similar structure and the same molar masses, were separated with good reproducibility (RSD=0,4–2,3%). In order to optimize the method conditions the effect of temperature on the separation process was determined and selection of the most effective separation buffer (BGE) was made. This was particularly important part of research because of the presence of analytes with similar structure and the same molar masses, what was the major issue of presented research. For selecting the most effective BGE (which should provide the best separation of all analytes in the shortest time), the effects on the separation process of carbamazepine and its metabolites: pH buffer, addition of: organic factor (ACN, MeOH), sulfated and high-sulfated cyclodextrins and surfactant (SDS) to the BGE were determined. For verification of the CE-MS method, the optimized parameters were applied to analyze water samples which contained analytes (1 µg/mL), received by microwave-assisted extraction technique. This part confirmed CE-MS method effectiveness. The research described in this paper have shown that the capillary electrophoresis technique has a huge potential and offers new opportunities for the purpose of toxicological analyses in confrontation with chromatographic techniques, the routinely used for this purpose.