Use of a novel technique, solid phase microextraction, to measure tranexamic acid in patients undergoing cardiac surgery

Abstract

Purpose

Solid phase microextraction (SPME) is a technique widely used and accepted in the field of food technology and in environmental and biological analyses. Despite its numerous advantages over older analytical methods, it has not been studied extensively in the medical sciences. Tranexamic acid (TXA) is currently the sole antifibrinolytic agent used during cardiac surgery involving the use of cardiopulmonary bypass (CPB). The current standard method of measuring TXA in plasma is based on plasma protein precipitation (PPP), but this analytical approach is time-consuming and not practical for routine use. The aim of the current study was to compare plasma TXA levels measured with the PPP method vs those acquired with the novel, highly efficient SPME technique. We also investigated the use of automated SPME with the aim of improving the technique so it could be used efficiently for measuring plasma TXA levels.

Methods

With Research Ethics Board approval, we undertook a prospective, investigator-blinded study in ten patients undergoing cardiac surgery with CPB. An initial TXA bolus of 30 mg·kg−1 was infused over 15 min followed by a 16 mg·kg−1·hr−1 infusion until chest closure with a 2 mg·kg−1 load in the pump prime. Each blood sample was divided into two portions and assigned a random number to blind the analyzing laboratory. The blood TXA concentration was measured using both PPP and SPME. Agreement between the two tests was analyzed using the Bland-Altman plot.

Results

Comparisons of plasma TXA concentrations measured with the two methods (PPP and SPME) showed good agreement. Absolute recovery of TXA for PPP was 64.9-78.2%; its precision, as a percentage of the relative standard deviation (RSD) was < 10% [with the exception of the lower limit of quantification (LLOQ), where the RSD was 18%]; and its accuracy, as the bias against the nominal concentration, was < 7% (for LLOQ it was 15%). Thus, extraction with SPME compared favourably with the PPP technique.

Conclusions

Solid phase microextraction is a relatively simple, rapid extraction technique that can facilitate future pharmacokinetic studies analyzing TXA drug concentrations and drug dosing in various clinical settings.

Résumé

Objectif

La microextraction en phase solide (SPME) est une technique largement utilisée et acceptée dans les domaines de la technologie alimentaire et des analyses environnementales et biologiques. En dépit de ses nombreux avantages par rapport aux méthodes d’analyse plus anciennes, elle n’a pas été étudiée de façon approfondie dans le cadre des sciences médicales. L’acide tranexamique (TXA) est actuellement le seul antifibrinolytique utilisé au cours de la chirurgie cardiaque impliquant l’utilisation d’une circulation extracorporelle (CEC). La méthode de référence actuelle du dosage de la TXA plasmatique repose sur la précipitation des protéines plasmatiques (PPP), mais cette approche analytique prend du temps et n’est pas adaptée à une utilisation en routine. Le but de la présente étude était de comparer les niveaux plasmatiques de TXA dosés par la méthode PPP à ceux obtenus avec la nouvelle technique, très efficace, de SPME. Nous nous sommes également intéressés à l’utilisation de la SPME automatisée dans le but d’améliorer la technique afin de pouvoir l’utiliser efficacement pour le dosage de la TXA plasmatique.

Méthode

Nous avons entrepris, avec l’accord du Comité d’éthique de la recherche, une étude prospective à l’insu de l’investigateur chez dix patients subissant une chirurgie cardiaque avec CEC. Un bolus initial de 30 mg·kg−1 a été perfusé en 15 min suivi d’une perfusion de 16 mg·kg−1·h−1 jusqu’à la fermeture de la paroi thoracique avec une dose de charge de 2 mg·kg−1 dans l’amorçage de la pompe. Chaque échantillon de sang a été divisé en deux spécimens auxquels ont été attribués un numéro aléatoire pour assurer l’insu du laboratoire d’analyse. La concentration sanguine de TXA a été dosée par les deux méthodes de PPP et de SPME. La correspondance entre les deux tests a été analysée par la méthode de Bland-Altman.

Résultats

La comparaison des concentrations plasmatiques de TXA dosées par les deux méthodes (PPP et SPME) a fait apparaître une concordance satisfaisante. Le taux de récupération absolue de la TXA par la méthode PPP a été compris entre 64,9 % et 78,2 %; sa précision, exprimée en pourcentage de l’écart-type relatif (ETR), était < 10 % (à l’exception du seuil de détection [LLOQ] pour lequel l’ETR était de 18 %); et son exactitude, exprimée par l’écart par rapport à la concentration nominale, était < 7 % (15 % pour le LLOQ). Ainsi, la technique d’extraction par SPME se comparait favorablement à la technique PPP.

Conclusions

La microextraction en phase solide est une technique d’extraction relativement simple et rapide susceptible de faciliter les études pharmacocinétiques futures analysant les concentrations de TXA et sa posologie dans différents contextes cliniques.

M.W. and A.J. equally participated in study design, data collection and manuscript preparation.