title: Development of novel analytical methods for vitamin D metabolites analysis in biological matrices based on mass spectrometry – Derivatization strategies and LC-MS/MS method development.
Creators: name: Alexandridou, Anastasia
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: 25‐hydroxyvitamin D
subject: Vitamin-D-Analyse
subject: LC‐MS/MS
subject: chemische Derivatisierung
subject: Stabilität
subject: 25‐hydroxyvitamin D
subject: vitamin D metabolites
subject: chemical derivatization
subject: epimers
subject: LC‐MS/MS
subject: stability
subject: 543 Analytische Chemie

description: Vitamin-D-Mangel und -Unterversorgung haben sich zu einem großen Problem für die öffentliche Gesundheit entwickelt, das vor allem auf eine unzureichende Sonnenlichtexposition und eine begrenzte Zufuhr dieses essenziellen Nährstoffs über die Nahrung zurückzuführen ist. Diese "Pandemie" hat zu einem bemerkenswerten Anstieg der Nachfrage nach der Bestimmung des zirkulierenden 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegels (25(OH)D) geführt. Die meisten Studien fokussieren sich in erster Linie auf 25(OH)D und betrachten es als Biomarker für den Vitamin-D-Status. Es besteht jedoch ein wachsendes Interesse an der gleichzeitigen Messung mehrerer klinisch bedeutsamer Vitamin-D-Metaboliten wie dem nativen Vitamin D, 25(OH)D-Epimeren, 1,25-Dihydroxyvitamin D und 24,25-Dihydroxyvitamin D. Die Flüssigchromatographie/Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) gilt als "Goldstandard" für die Bestimmung des Vitamin-D-Spiegels und ermöglicht die gleichzeitige Analyse mehrerer Analyten, die für das Verständnis der physiologischen Rolle von Vitamin D und seiner klinischen Auswirkungen unerlässlich sind. In der vorliegenden Doktorarbeit soll verschiedene Aspekte der Vitamin-D-Landschaft erforschen, umfassende Einblicke geben und Herausforderungen innerhalb des Forschungsthemas besprechen. Zunächst lag der Schwerpunkt auf dem Vergleich mehrerer Derivatisierungsreagenzien für die Vitamin-D-Analyse und der Frage, wie sie sich auf die Nachweisempfindlichkeit der Methode und die chromatographische Trennung der getesteten Vitamin-D-Metaboliten auswirken. Ein zweiter Schwerpunkt lag auf der Untersuchung der Stabilität der Derivatisierungsprodukte in Serumextrakten. Der letzte Versuch war die Entwicklung einer LC-MS/MS-Methode, die die Ergebnisse der vorangegangenen Untersuchungen nutzen sollte. Als Ergebnis wurde eine neue Methode vorgestellt, die meines Wissens zum ersten Mal FMP-TS für die chemische Derivatisierung von Vitamin-D-Metaboliten verwendet.
description: Vitamin D deficiency has emerged as a significant public health concern, attributed largely to insufficient exposure to sunlight and limited dietary sources rich in this essential nutrient. This “pandemic” has led to a notable increase in the demand for assessing circulating levels of 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D). Most studies have primarily focused on 25(OH)D, considered it as the vitamin D status biomarker. However, there is a growing interest in simultaneously measuring multiple clinically significant vitamin D metabolites such as the native vitamin D, 25(OH)D epimer, 1,25-dihydroxyvitamin D, 24,25-dihydroxyvitamin D and others. Thus, there is an urgent need to develop analytical methods which will be able to separate and quantify the metabolites of interest accurately and precisely. Liquid chromatography/tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) stands out as the “gold standard” technique for vitamin D analysis. Its versatility enables simultaneous analysis of multiple analytes, thereby facilitating the generation of comprehensive vitamin D profiles essential for understanding its physiological role and clinical implications. The present doctoral thesis is designed to explore diverse aspects of vitamin D landscape, providing comprehensive insights and addressing challenges within the research topic. Initially there was a focus on comparing multiple derivatization reagents for vitamin D analysis and discovering how they impact the method’s detection sensitivity and the chromatographic separation of the tested vitamin D metabolites. Moreover, there was a second focal point on examining the stability of the derivatization products in serum extracts. The final attempt was the development of an LC-MS/MS method that would utilize the outcomes of the investigations conducted before. As a result, a new method was introduced utilizing FMP-TS for the chemical derivatization of vitamin D metabolites, a reagent which has not been reported before for vitamin D analysis.