Wykorzystując komercyjnie dostępny β-ionon, zsyntetyzowano 28 g octanu etylo-β-ionylidenowego. Po redukcji 22 g aldehydu β-ionylidenowego poddano reakcji z acetonem w warunkach zasadowych w celu otrzymania ketonu C18-tetraenowego; uzyskano 12 g oczyszczonego ketonu C18-tetraenowego, który był w ~90% w formie all-trans. Następnie przeprowadzono reakcję z karbanionem 13C2-trietylfosfonoacetanu, stosując zmodyfikowaną procedurę Wittiga-Hornera, aby wprowadzić dwa atomy 13C w pozycjach 14 i 15 cząsteczki retinolu. Otrzymany ester etylowy (wydajność 3,7 g) zredukowano do alkoholu, a następnie zestrowano do 13C2-octanu retinylu przy użyciu bezwodnika octowego rozpuszczonego w trietyloaminie. Syntetyczną witaminę oczyszczono na tlenku glinu dezaktywowanym wodą (8%) z wykorzystaniem bardzo lotnych rozpuszczalników organicznych – heksanów i eteru dietylowego. Otrzymany preparat scharakteryzowano za pomocą spektroskopii UV-Vis, TLC i HPLC. Do długoterminowego przechowywania znakowany octan retinylu przechowuje się w postaci roztworu w oleju sojowym w temperaturze -80 °C.
Skuteczny schemat syntezy 14,15-13C2-octanu retinylu opisany powyżej przedstawiono na Rysunku 2. Cała ścieżka syntezy, rozpoczynająca się od β-iononu, składa się z siedmiu etapów. Pierwsza wydajność wyniosła 0,9 g all-trans 14,15-13C2-octanu retinylu. Frakcje izomerów cis/trans (1,2 g) połączono i poddano ponownemu oczyszczaniu na 300 g neutralnej tlenku glinu dezaktywowanego 8% wodą, co pozwoliło uzyskać dodatkowe 0,3 g all-trans 14,15-13C2-octanu retinylu.
Aby określić stabilność octanu retinylu w kapsułkach, octan retinylu (1 g) rozpuszczono w heksanach i oczyszczono za pomocą otwartej chromatografii kolumnowej, wykorzystując 300 g 8% tlenku glinu dezaktywowanego wodą z heksanami jako rozpuszczalnikiem. Czystość octanu retinylu monitorowano za pomocą TLC oraz spektroskopii UV-Vis, a do dalszych etapów wykorzystano wyłącznie frakcje czyste. Proces ten jest identyczny z procesem stosowanym podczas syntezy i oczyszczania 13C2-octanu retinylu w laboratorium Tanumihardjo na potrzeby testu RID, opisanego powyżej. Oczyszczony octan retinylu rozpuszczono w oleju sojowym, rozpuszczalnik organiczny usunięto za pomocą ewaporatora rotacyjnego, a następnie dodano więcej oleju do uzyskania stężenia końcowego 7,5 µM (aby otrzymać 1,5 µmole na 200 µL, co stanowi wartość pośrednią między dawką dla osoby dorosłej i dziecka w teście RID przy zastosowaniu analizy GCCIRMS). Stężenie określono metodą spektroskopii UV-Vis zgodnie z powyższym opisem.
Aplikację 200 µL oleju umieszczono w celulozowych kapsułkach rozmiaru 3 (maksymalna objętość 300 µL) w celu przeprowadzenia badania stabilności. Kapsułki dla każdej dawki przechowywano w pięciu różnych warunkach. Brak dostępu światła zapewniono poprzez przechowywanie kapsułek w statywach przykrytych folią aluminiową. Dla każdego warunku przygotowano 150 kapsułek, co dało łącznie 750 kapsułek: i) w zamrażarce: -20 °C w ciemności; ii) w lodówce: 4 °C w ciemności; iii) na blacie: 20 °C (temperatura pokojowa) w ciemności; iv) na blacie, pozostawione na zewnątrz: 20 °C (temperatura pokojowa) z ekspozycją na standardowe oświetlenie fluorescencyjne; v) w inkubatorze, w celu symulacji wyższych temperatur otoczenia występujących w innych lokalizacjach: 37 °C w ciemności.
W badaniu stabilności kapsułek mierzono trzy kapsułki z każdego wariantu w każdym punkcie czasowym (-20 °C, 4 °C, temperatura pokojowa w ciemności, temperatura pokojowa na świetle, 37 °C). Wszystkie kapsułki doprowadzono do temperatury pokojowej (kapsułki przechowywane w temperaturze pokojowej analizowano w pierwszej kolejności); zmienność temperatury powoduje zmiany absorbancji. Pomiary kapsułek prowadzono do 480 dni. Kapsułki pozostały stabilne przez dziewięć miesięcy w temperaturze -20 °C i 4 °C (Rycina 4).
Przeprowadzono porównanie metod w celu zestawienia jednorazowych strzykawek tuberkulinowych z pipetami wypierającymi Rainin, które posłużyły jako standard referencyjny. Pipetę wypierającą Rainin skalibrowano przy użyciu wody, uwzględniając lokalną temperaturę i ciśnienie, a następnie przetestowano z trzema końcówkami w trzech powtórzeniach, aby określić docelową objętość oleju dozowanego przy ustawieniu 200 µL do zważonej wcześniej łódeczki wagowej. Protokół dozowania został wykonany przez 10 techników o różnym stopniu doświadczenia. Dla każdego technika przetestowano w trzech powtórzeniach osiem strzykawek i porównano je z referencją pipety. Ścianki pipety wycierano chusteczką, a olej dozowano do łódeczki wagowej pod kątem, aby zapewnić uwolnienie maksymalnej ilości oleju. Technicy byli zaślepieni co do wyników masy dozowanej podczas całego protokołu; masa oleju była rejestrowana przez osobnego technika. Proces powtórzono z 200 µL oleju sojowego, wykorzystując osiem strzykawek tuberkulinowych (np. Norm-Ject).
Do dopasowania modelu składowych wariancji (FitVCA)22 (Rysunek 5>) wykorzystano oprogramowanie statystyczne R. Zmierzone czynniki zmienności obejmowały technika, strzykawkę w ramach pracy technika oraz błąd powtórzeń. Średnia (95% CI) znormalizowana wartość dostarczenia cieczy ze strzykawki w porównaniu do objętości dostarczonej pipetą wyniosła 0,996 (0,912, 1,08). Wariancja wynikająca z błędu powtórzeń stanowiła 64,8% całkowitej wariancji, co wskazuje, że największym źródłem zmienności były pomiary powtórzone w obrębie tej samej strzykawki. Procent wariancji wynikający z technika oraz strzykawki w ramach pracy technika był znacznie niższy i wynosił odpowiednio 22,9% i 12,3%.
Analizę podgrup przeprowadzono poprzez podział techników na dwie grupy (n = 5/grupa) na podstawie doświadczenia. Średnie znormalizowane dostarczanie strzykawką było podobne w obu grupach, jednak 95% CI było węższe dla techników z większym doświadczeniem; odpowiednio 1,001 (0,939, 1,063) i 0,998 (0,900, 1,100). Wśród techników bardziej doświadczonych większość wariancji wynikała ze strzykawki w obrębie technika (57,0%) oraz błędu powtórzeń (42,9%), podczas gdy w przypadku techników mniej doświadczonych większość wariancji wynikała z technika (32,7%) oraz błędu powtórzeń (67,2%).

Rysunek 1: Struktura retinolu z ponumerowanymi atomami węgla. Atomy 13C są zazwyczaj wprowadzane w pozycjach 14 i 15 do zastosowań w chromatografii gazowej sprzężonej z masową spektrometrią spalania. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 2: Schemat syntezy 14,15-13C2-octanu retinylu stosowanego w testach rozcieńczenia izotopowego retinolu, gdy do analizy surowicy lub mleka kobiecego wykorzystuje się chromatografię gazową sprzężoną ze spalaniem i spektrometrią mas izotopową. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3: Strzykawka tuberkulinowa 1 mL bez martwej objętości w końcówce oraz pipeta wypierająca 250 µL wykorzystywane do dozowania w badaniach z użyciem znacznika. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Krzywe degradacji octanu retinylu przechowywanego w kapsułkach w pięciu różnych warunkach. Warunki to -20 °C, 4 °C, 20 °C (temperatura pokojowa) w ciemności, 20 °C (temperatura pokojowa) pod standardowym światłem fluorescencyjnym oraz 37 °C. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 5: Analiza komponentów wariancji ilości dostarczonej dawki w porównaniu strzykawek tuberkulinowych 1 mL do pipety wypierającej 250 µL przeprowadzona przez 10 techników, którzy podczas oceny nie znali wyników. Wartości przedstawiają masę dozowanego oleju (200 µL) ze strzykawek, znormalizowaną względem pipety wypierającej. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina dodatkowa S1: Przykład końcowej kontroli czystości 14,15-13C-octanu retinylu przy użyciu ultra-wydajnej chromatografii cieczowej. Odpowiednie widma są charakterystyczne dla form cis/trans witaminy. Warunki UPLC obejmowały rozpuszczalnik A 70:25:5 (acetonitryl:woda:izopropanol) z 10 mM octanu amonu oraz rozpuszczalnik B składający się w 75% z acetonitrylu i w 25% z izopropanolu. Wykorzystano kolumnę Acquity UPLC, BEH C18 1.7 µM, 2,1 x 100 mm. Temperaturę kolumny ustawiono na 29 °C, a szybkość przepływu wynosiła 0,4 mL/min. Gradient rozpoczęto od 100% rozpuszczalnika A, utrzymując go przez 5,0 min, następnie nastąpiło przejście do 98% rozpuszczalnika B do 7 min i utrzymanie tej wartości przez 8 min, po czym w ciągu 1 min powrócono do 100% rozpuszczalnika A i utrzymano go przez 4 min w celu ekwilibracji. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.