Development of molecularly imprinted solid phase extraction method for the detemination of vitamin D derivatives

Abstract

Vitamin D, also known as the sunshine vitamin, is both a micronutrient and a prohormone. There are two structurally different forms of vitamin D: vitamin D2 (ergocalciferol) and vitamin D3 (cholecalciferol). Both forms can be taken into the body through food or dietary supplements. In addition, ergocalciferol and cholecalciferol can be synthesized non-enzymatically by UVB radiation of sunlight from provitamin forms, which are ergosterol and 7-dehydrocholesterol. In this study, a methodology based on molecularly imprinted solid phase extraction (MISPE) is intended prior to the determination of D2 and D3 by HPLCDAD. In accordance with this purpose, precipitation and sol-gel polymerization methods were used to synthesize molecularly imprinted polymers (MIPs) and nonimprinted polymers (NIPs). Also, different templates, monomers, crosslinkers, and their ratios were tried in the synthesis of MIPs/NIPs by precipitation polymerization. Among all syntheses, MIP, which was synthesized using vitamin D2 as template (T), 4- vinylpyridine (4-VP) as monomer (M), ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as crosslinker (C) at a molar ratio of 1:6:30 (T:M:C), enabled the co-determination of vitamin D2 and D3. It selectively worked on the vitamin D prohormone group compared to both NIP and commercial solid phase extraction (SPE) sorbents in the presence of other structurally related compounds. The critical experimental parameters of the MISPE method were optimized for the analyte concentration of 1.0 mgL-1 and determined as follows: 8 hours as the sorption time, 5.0 mg as the sorbent amount, 5.0 mL as the sample solution volume, methanol as the eluent, and 24 hours as the desorption time. A matrix-matched calibration curve with optimized parameters was proposed. The applicability of the developed MISPE method was confirmed by analyzing the sample of vitamin D3 supplementation and overall recovery was found as 95.97% (±1.84) for n=2.

Güneş ışığı vitamini olarak da bilinen D vitamini, hem bir mikro besin hem de bir prohormondur. D vitamininin yapısal olarak farklı iki formu vardır: D2 vitamini (ergokalsiferol) ve D3 vitamini (kolekalsiferol). Her iki form da vücuda gıda veya diyet takviyeleri yoluyla alınabilir. Bunun yanı sıra, ergokalsiferol ve kolekalsiferol, ergosterol ve 7-dehidrokolesterol olan provitamin formlarından güneş ışığının UVB radyasyonu ile enzimatik olmayan bir şekilde sentezlenebilir. Bu çalışmada, HPLC-DAD ile D2 ve D3'ün belirlenmesinden önce moleküler baskılı katı faz ekstraksiyonuna (MISPE) dayalı bir metodolojinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaca uygun olarak, moleküler baskılanmış polimerler (MIP'ler) ve baskılanmamış polimerler (NIP'ler) sentezlemek için çökeltme ve sol-jel polimerizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca çökeltme polimerizasyonu ile MIP/NIP sentezinde farklı şablonlar, monomerler, çapraz bağlayıcılar ve bunların oranları denenmiştir. Tüm sentezler arasında, şablon (T) olarak D2 vitamini, monomer (M) olarak 4-vinilpiridin (4-VP), çapraz bağlayıcı (C) olarak etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) kullanılarak 1:6:30 (T:M:C) molar oranında sentezlenen MIP, vitamin D2 ve D3'ün birlikte belirlenmesini sağlamıştır. Ayrıca yapısal olarak ilgili diğer bileşiklerin varlığında hem NIP hem de ticari katı faz ekstraksiyon (SPE) sorbentlerine kıyasla D vitamini prohormon grubu üzerinde seçici olarak çalışmıştır. MISPE yönteminin kritik deneysel parametreleri 1.0 mgL-1 analit derişimi için optimize edilmiş ve bu parametreler sorpsiyon süresi 8 saat, sorbent miktarı 5.0 mg, numune solüsyon hacmi 5.0 mL, desorpsiyon çözeltisi methanol ve desorpsiyon süresi 24 saat olarak belirlenmiştir. Optimize edilmiş parametrelerle matris uyumlu bir kalibrasyon eğrisi önerilmiştir. Geliştirilen MISPE yönteminin uygulanabilirliği, D3 vitamini takviyesi örneği analiz edilerek doğrulanmış ve n=2 için toplam geri kazanım %95.97 (±1.84) olarak bulunmuştur.