The Agilent Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer System

Význam tématu

Ion mobility Q-TOF přináší dodatečnou dimenzi separace a umožňuje přesné měření kolizních průřezů (CCS) bez nutnosti kalibrace. Umožňuje zachování struktur molekul, zvýšení selektivity a pokrytí složitých vzorků.

Cíle a přehled studie

Tento technický přehled představuje systém Agilent 6560 IM-QTOF LC/MS a demonstruje jeho schopnost kombinovat kapalinovou chromatografii (UHPLC), iontovou mobilitu a hmotnostní spektrometrii. Studie popisuje konstrukci, princip separace, optimalizaci výkonu a ukázky aplikací v proteomice, metabolomice a analýze sacharidů a pesticidů.

Použitá metodika a instrumentace

• Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS systém
• Frontální a zadní iontový trychtýř (front a rear funnel)
• Trapping funnel a trap gate pro paketizaci iontů
• Drift tube délky ~80 cm provozovaný při nízkém elektrickém poli (20 V/cm) s dusíkovým plynem
• Agilent Jet Stream ionizační zdroj (ESI) pro zvýšenou ionizaci
• Hexapólový vodič a Q-TOF analyzátor pro vysoké rozlišení hmotnosti
• Software pro výpočet CCS a vizualizaci drift time vs m/z

Hlavní výsledky a diskuse

Iontová mobilita dosahuje rozlišovacího výkonu nad 60 a umožňuje přímý výpočet kolizních průřezů s přesností ~1 %. Oddělení izobarických sacharidů (rafinózy, melezitózy) a pesticidů (aldikarbsulfon, acetamiprid) dokládá signifikantní nárůst selektivity. Technologie iontových trychtýřů zlepšuje citlivost až o tři řády a rozšiřuje pokrytí lipidem a peptidům v komplexních matricích. Kombinace LC, IM a MS výrazně zvyšuje kapacitu separace a počet identifikovaných sloučenin ve srovnání s LC/MS pouze.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší spolehlivost identifikace sloučenin díky přidané dimenzi separace
• Možnost měřit strukturální isomery a konformery v komplexních vzorcích
• Využití v proteomice, metabolomice, lipidomice a glykomice
• Analýza stopových látek v prostředí, farmaceutickém výzkumu a QA/QC
• Práce s All Ions MS/MS pro záznam fragmentačních dat všech iontů současně

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj softwarových nástrojů pro pokročilou analýzu drift time dat, automatizovanou kalibraci CCS a integrované platformy s vysokoprotočnostními separacemi. Potenciál má využití ve výzkumu struktury proteinů, rychlém screeningu farmak a sledování komplexních metabolomů v klinických a environmentálních studiích.

Závěr

Systém Agilent IM-QTOF představuje robustní a citlivou platformu pro multidimenzionální analýzu vzorků, která díky přesnému měření kolizních průřezů a vysokému rozlišení rozšiřuje možnosti charakterizace složitých biologických a chemických systémů.

Reference

1. Revercomb HE, Mason EA. Theory of plasma chromatography/gaseous electrophoresis – a review. Anal Chem. 1975;47:970–983.
2. Giles K et al. Applications of a travelling wave-based RF only stacked ring ion guide. Rapid Commun Mass Spectrom. 2004;18:2401–2414.
3. Pringle SD et al. Mobility separation of peptide and protein ions on hybrid quadrupole/travelling wave IMS/oa-TOF. Int J Mass Spectrom. 2007;261:1–12.
4. Tang K et al. High-sensitivity ion mobility spectrometry/mass spectrometry using electrodynamic ion funnel interfaces. Anal Chem. 2005;77:3330–3339.
5. Ibrahim Y et al. Ion funnel trap interface for orthogonal TOF MS. Anal Chem. 2007;79:7845–7852.
6. Clowers BH et al. Enhanced ion utilization efficiency using electrodynamic ion funnel trap. Anal Chem. 2008;80:612–623.
7. Morsa D, Gabelica V, De Pauw E. Effective temperature of ions in travelling wave IM spectrometry. Anal Chem. 2011;83:5775–5782.
8. Shvartsburg AA, Smith RD. Fundamentals of traveling wave ion mobility spectrometry. Anal Chem. 2008;80:9689–9699.
9. Merenbloom SI et al. Ion heating in TWAVE IMS. J Am Soc Mass Spectrom. 2012;23:553–562.
10. Smith DP et al. Deciphering drift times in travelling wave IMS-MS studies. Eur J Mass Spectrom. 2009;15:113–130.
11. Bush MF et al. Collision cross sections of proteins and their complexes: a calibration framework. Anal Chem. 2010;82:9557–9565.
12. May J et al. Ion mobility conformational space mapping for complex sample characterization. Vanderbilt University. 2013.
13. Dwivedi P et al. Metabolic profiling of human blood by HR IM-MS. Int J Mass Spectrom. 2010;298:78–90.
14. Lapthorn C, Pullen F, Chowdhry BZ. IMS-MS of small molecules: separating and assigning structures. Mass Spectrom Rev. 2013;32:43–71.