Simultaneous determination of 20 veterinary drugs in grass carp by HPLC-MS/MS

Elke keer dat we een maaltijd eten, worden onze lichamen blootgesteld aan een complexe wereld van chemicaliën, waarvan sommige natuurlijk zijn en andere door menselijke activiteit zijn geïntroduceerd. In de wereld van de aquacultuur gebruiken boeren vaak synthetische medicijnen om vissen gezond en groeiend te houden, net zoals artsen antibiotica voorschrijven voor mensen. Onder de meest voorkomende van deze medicijnen zijn fluoroquinolonen en sulfonamiden, twee families van geneesmiddelen die ontworpen zijn om bacteriën te doden, samen met een derde middel genaamd trimethoprim dat hen helpt beter te werken. Hoewel deze behandelingen de vissen beschermen, is er een oprechte bezorgdheid dat als de medicijnen niet zorgvuldig worden gebruikt, er minuscule sporen in het vlees kunnen achterblijven dat wij eten. Deze residuen kunnen zich in ons lichaam ophopen, wat potentieel de delicate balans van bacteriën in onze darmen kan verstoren of de groei van bacteriën kan stimuleren die niet langer reageren op medicijnen. Om ons voedsel veilig te houden, hebben overheden wereldwijd strikte limieten vastgesteld voor hoeveel van deze medicijnen in eetbare vis mogen achterblijven, wat een behoefte creëert voor wetenschappers om manieren te ontwikkelen om zelfs de kleinste hoeveelheden te vinden.

De uitdaging voor wetenschappers is dat visvlees een moeilijk milieu is om te testen. Het is rijk aan eiwitten en vetten, die de medicijnresiduen kunnen verbergen of de machines die ze detecteren kunnen verstoren. Stel je voor dat je probeert een specifieke naald te vinden in een hooimijt die ook nog eens plakkerig is en vol met ander afval zit; de instrumenten die worden gebruikt om de naald eruit te trekken, kunnen verstopt raken of in de war raken door het hooi. Om dit op te lossen, richtten onderzoekers van het Shandong Freshwater Fisheries Research Institute in China zich op de grasscarp, een vis die op grote schaal wordt gekweekt en gegeten. Ze zetten zich in om één efficiënte methode te creëren om twintig verschillende veterinaire medicijnen tegelijkertijd te controleren, in plaats van elk type afzonderlijk te testen. Hun doel was om een proces te bous dat de rommelige delen van het visvlees kon verwijderen terwijl de medicijnsporen achterliet, klaar om met extreme precisie te worden gemeten.

De onderzoekers begonnen door een klein stukje visspier te nemen en dit te mengen met een vloeibaar oplosmiddel om de medicijnen uit het weefsel te trekken. Ze ontdekten dat een specifiek oplosmiddel het beste werkte om de medicijnen op te lossen, terwijl de visproteïnen samenklonteren en zich afscheidden. Om ervoor te zorgen dat de vloeistof droog genoeg was voor de volgende stap, voegden ze een kleine hoeveelheid droogzout toe, dat de resterende water absorbeerde. Het mengsel werd vervolgens met hoge snelheid rondgeslingerd om de vaste deeltjes van de vloeistof te scheiden. De heldere vloeistof, die nu de opgeloste medicijnen bevatte, werd door een speciale cartridge geleid die gevuld was met piepkleine kraaltjes. Deze stap fungeerde als een filter dat de ongewenste vetten en eiwitten opving, maar de medicijnmoleculen recht door liet stromen, waardoor het monster effectief werd gereinigd zonder de noodzaak van complexe was- of droogstappen die normaal gesproken veel tijd in beslag nemen.

Zodra het monster schoon was, werd het geïnjecteerd in een geavanceerd machine die werkt als een snelle sorteerder en detector. De machine scheidt eerst de verschillende medicijnmoleculen op basis van hoe ze door een buis bewegen, en identificeert ze vervolgens door de gewichten van hun moleculaire fragmenten te wegen. Om de resultaten nauwkeurig te maken, voegden de wetenschappers vóór het testen een bekende hoeveelheid van een "tweelingversie" van elk medicijn toe aan de monsters. Deze tweelingen zijn chemisch identiek aan de echte medicijnen, maar zijn iets zwaarder, waardoor de machine het onderscheid kan maken tussen wat er natuurlijk in de vis zat en wat er is toegevoegd voor de meting. Deze techniek stelde de onderzoekers in staat om te corrigeren voor eventuele interferentie van het visvlees zelf, waardoor de uiteindelijke cijfers de werkelijke hoeveelheid van het aanwezige medicijn weerspiegelen.

De methode bleek zeer effectief. De onderzoekers testten het door bekende hoeveelheden van de twintig medicijnen toe te voegen aan schone vismonsters en vonden dat ze tussen de 78,8% en 115,6% van de toegevoegde medicijnen konden terugwinnen, met zeer weinig variatie in de resultaten. Dit niveau van nauwkeurigheid betekende dat de methode betrouwbaar genoeg was om medicijnen op zeer lage niveaus te detecteren, ruim onder de veiligheidslimieten die door regelgeving zijn vastgesteld. Wanneer het team deze nieuwe methode toepaste op echte vismonsters verzameld van boerderijen in de hele provincie Shandong, ontdekten ze dat, hoewel de meeste medicijnen afwezig waren, sporen van twee specifieke fluoroquinolonen aanwezig waren in sommige van de grasscarps. De gevonden hoeveelheden waren laag en binnen de wettelijke veiligheidslimieten, maar hun aanwezigheid bevestigde dat de methode erin slaagde deze residuen in een echte setting te detecteren.

Dit werk biedt een gestroomlijnde manier voor voedselveiligheidsinspecteurs om een breed scala aan veterinaire medicijnen in één enkele test te monitoren. Door het reinigingsproces te vereenvoudigen en een nauwkeurige meettechniek te gebruiken, hebben de onderzoekers een instrument gecreëerd dat zowel snel als accuraat is. Deze capaciteit is essentieel om te garanderen dat de vis op onze borden veilig is om te eten en dat het gebruik van medicijnen in de aquacultuur onder controle blijft, wat zowel de menselijke gezondheid als het milieu beschermt tegen de risico's van de ophoping van medicijnresiduen.