Evaluation of Ion Mobility/Tof Mass Spectrometry with Multiple LC Method Parameters for Enhanced Detection in Metabolic Profiling

Význam tématu

Metabolické fenotypování (metabotyping) umožňuje včasnou detekci biomarkerů onemocnění a monitorování terapie. Rychlé a citlivé zachycení co největšího počtu metabolitů je klíčové pro biomedicínský výzkum i průmyslovou kontrolu kvality. Integrace iontové mobility (IMS) do LC-MS mění hru tím, že zvyšuje separační schopnosti bez prodloužení analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na hodnocení vlivu délky chromatografické kolony a doby gradientu na počet detekovaných rysů v analýze lidské moči. Dále byla ověřena přidaná hodnota využití iontové mobility při UPLC-IM-MS pro zvýšení detekčních schopností v metabolickém profilu.

Použitá metodika a instrumentace

ULPC separace probíhala na ACQUITY UPLC I-Class systému s HSS T3 kolonkami (30, 75 a 150 mm) při teplotě 40 °C a toku 600–800 µl/min. Mobilní fáze A byla voda s 0,1 % kyseliny mravenčí, fáze B acetonitril s 0,1 % kyseliny mravenčí. Analyzátor Synapt G2-Si pracoval v režimu HDMS E se SB-ESI, m/z 100–1200, kolizní energie 5–40 eV, napětí na kapiláře 2,5 kV.

Hlavní výsledky a diskuse

Bez IMS bylo v 15min gradientu na 150mm kolonce detekováno ~16 200 rysů. Zkrácení kolony na 75 mm (7,5 min) a 30 mm (3 min) vedlo k ~9 700 a ~6 500 rysům. S IMS se však počet rysů zvýšil o 23 % na 19 900, o 41 % na 13 700 a o 17 % na 7 600. Iontová mobilita odstranila šum a rozdělila koelující látky, čímž odhalila izobarické složky.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení počtu detekovaných metabolitů až o 40 % bez prodloužení analýzy
• Možnost výrazně vyšší throughput v high-throughput laboratořích
• Lepší selektivita díky orthogonální separaci CCS hodnotami

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj IMS-MS by mohl směřovat k vyšším rychlostem IMS, zlepšení kalibrace CCS a integraci s pokročilou datovou analýzou (strojové učení). Rozšíření do lipidomiky a proteomiky přinese komplexnější obraz biologických systémů. Miniaturizace a automatizace přípravy vzorků podpoří nasazení v klinické rutině.

Závěr

In-line integrace iontové mobility do UPLC-MS výrazně zvyšuje detekční schopnost metabolitů i při zkrácených chromatografických podmínkách. Tato strategie otevírá cestu pro rychlou a citlivou metabolickou fenotypizaci velkých souborů vzorků.

Reference

1. Gavaghan C.L. et al. FEBS Lett., 2000, 484, 169–174.
2. Gavaghan C.L. et al. FEBS Lett., 2002, 530, 191–196.
3. Wilson I.D. et al. J Proteome Res., 2005, 4, 591–598.
4. Gray N. et al. Anal. Chem., 2016, 88, 5742–5751.
5. Plumb R.S. et al. Analyst, 2005, 130, 844–849.
6. Paglia G. et al. Anal. Chem., 2014, 86, 3985–399.