Shimadzu LC World Talk 2011 Issue 1

Význam tématu

Pokročilé chromatograficko-hmotnostní techniky zásadním způsobem urychlují a zpřesňují analýzy biologických, farmaceutických i potravinových matrik. Při identifikaci stopových látek či nečistot (pesticidy, genotoxické sloučeniny, melamin) je nutná vysoká citlivost, selektivita a schopnost zpracovat velký počet vzorků v krátkém čase.

Cíle a přehled článku

Newsletter představuje šest klíčových témat:

• LCMS-8030: nejrychlejší triple kvadrupolní hmotnostní spektrometr pro ultra rychlé MRM a polaritní přepínání
• Nexera UHPLC: bez kompromisní systém pro sub-2 µm částice až do 130 MPa
• Automatizované dlouhodobé HPLC analýzy mikrodyalízátů z volně se pohybujících potkanů
• Analýza genotoxických nečistot v souladu s FDA/I​CH doporučeními pomocí 2D-LC a LCMS-IT-TOF
• Rychlá detekce melaminu a kyseliny cynyurické pomocí HILIC-UHPLC-MS/MS
• Vzdálené ovládání Nexera a Prominence systémů pomocí iPadu pro vyšší efektivitu provozu

Použitá metodika a instrumentace

V článcích byly využity následující metodické přístupy:

• Ultra rychlé MRM tranzice s dobou setrvání 1 ms a polaritní přepínání 15 ms
• UFsweeper™ kolizní článek pro minimalizaci cross-talk a ztrát citlivosti
• Vysokorychlostní skenování až 15 000 u/s s možností synchronizovaného MS/MS během MRM
• On-line mikrodyalýza s automatickým střídáním až čtyř kanálů a 20 min intervalem odběru
• 2D-LC separace nevolatileních pufrů s on-line frakcionací a detekcí LCMS-IT-TOF (MSn, vysoké rozlišení) pro analýzu ultra-stopových nečistot
• Co-Sense for Impurities: trapingové koncentrátory a druhá dimenze pro 10–20× zvýšení citlivosti u UV detekce
• HILIC separace na Kinetex kolóně pro 60s analýzu melaminu a kyseliny cynyurické ve 100 mM acetátu
• Wi-Fi rozhraní a LabSolutions software pro monitorování a ovládání HPLC systémů z iPadu

Použitá instrumentace

• Shimadzu LCMS-8030 Triple Quadrupole Mass Spectrometer
• Shimadzu Nexera UHPLC a Prominence HPLC systémy
• Shimadzu LCMS-IT-TOF hmotnostní spektrometr (MSn, TOF)
• Fenomenex Kinetex HILIC kolona, Synergi Hydro-RP kolona
• Instech peristaltické pumpy a mikrodyalýzní swively
• VICI Cheminert® 2-position/10-port sample injectory
• Co-Sense for Impurities trap kolony
• Apple iPad s LabSolutions Mobile kontrolní aplikací

Hlavní výsledky a diskuse

• LCMS-8030 dosahuje ultra rychlého MRM (1 ms), polaritního přepínání (15 ms) a skenovací rychlosti 15 000 u/s, s vysokou stabilitou (2,19 % RSD po 47 h).
• UFsweeper™ technologie minimalizuje cross-talk na úrovni <0,003 % při 3 ms dwell time.
• Mikrodyalýza pineálních dialyzátů umožňuje automatické odběry každých 20 min po dobu až 2 měsíců a citlivě sleduje rytmy serotoninu, NAS a melatoninu s RSD <2 %.
• 2D-LC/LCMS-IT-TOF nabízí kvalitativní MSn a přesné měření monoisotopických hmotností nečistot ve farmaceutikách bez úpravy existujících HPLC metod.
• Co-Sense for Impurities zvýšil citlivost detekce methylparabenu 10–20× uváděným trapingem a druhou dimenzí.
• HILIC-UHPLC-MS/MS analýza melaminu/kyseliny cynyurické v pet food proběhla za 60 s s LOQ<50 ppb a RSD<7 %.
• Vzdálené ovládání přes iPad zrychluje monitoring batchů, správu zásob a čištění systémů bez fyzické přítomnosti u přístroje.

Přínosy a praktické využití metody

Popisované technologie zvyšují propustnost laboratoří v oblastech farmaceutické kontroly kvality, environmentálních a potravinářských analýz, biomedicínského výzkumu i neurochemických studií. Ultra-rychlé MRM a 2D-LC metody snižují čas analýzy a náklady na běžnou údržbu přístrojů. Automatizace odběrů a vzdálené řízení usnadňují dlouhodobé experimenty a správu více přístrojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další integrace s umělou inteligencí pro samostatnou optimalizaci metod, rozšíření multidimenzionálních LC/MS technik, miniaturizace iontových zdrojů a rozšíření bezdrátového monitoringu do LIMS a cloudových řešení. Vývoj nových matričních technik a další zvýšení rychlosti skenování poháněné elektronickými inovacemi otevře cestu k real-time detekci biomarkerů a nečistot.

Závěr

Shimadzu LCMS-8030 a Nexera UHPLC představují špičku v ultra-rychlé kvadrupolní MS a vysokotlaké kapalinové chromatografii. Kombinace s metodami mikrodyalýzy, 2D-LC, HILIC a mobilním ovládáním posouvá analytickou chemii směrem k vyšší efektivitě, spolehlivosti a automatizaci v různorodých aplikačních oblastech.

Reference

• Borjigin J a Liu T (2008) Application of long-term microdialysis in circadian rhythm research. Pharmacol Biochem Behav 90:148-155.
• Chin JR (1990) Determination of six indolic compounds, including melatonin, in rat pineal using high-performance liquid chromatography with serial fluorimetric-electrochemical detection. J Chromatogr 528:111-121.
• Liu T a Borjigin J (2005) Reentrainment of the circadian pacemaker through three distinct stages. J Biol Rhythms 20:441-450.
• Liu T a Borjigin J (2006) Relationship between nocturnal serotonin surge and melatonin onset in rodent pineal gland. Journal of Circadian Rhythms.