MRMS aXelerate – rapidly detected micropollutants and plant response metabolites in poplar leaves

Význam tématu

Rychlá a spolehlivá detekce mikroznečišťujících látek a rostlinných metabolitů je klíčová pro monitorování environmentálního znečištění a hodnocení vlivu kontaminantů na vegetaci. Tradiční chromatografické metody často vyžadují časově náročnou přípravu a separaci vzorků. Metoda FIA-MRMS aXelerate nabízí chromatografii-free přístup s extrémním rozlišením hmotnostní spektrometrie, čímž významně zvyšuje průchodnost vzorků a umožňuje netargetovaný screening rostlinných extraktů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat schopnost workflow MRMS aXelerate profilem poplarových listů odlišit kontrolní a „znečištěné“ rostliny pěstované u napuštěného mokřadu. Autoři porovnali akumulaci drog a pesticidů s přirozenými rostlinnými metabolity a ověřili možnost rychlé netargetované analýzy bez chromatografické separace.

Použitá metodika a instrumentace

Poplarové listy („polluted“ a kontrolní) byly homogenizovány v kapalném dusíku a extrahovány třikrát metanolem s interním standardem (2H6 abscisicová kyselina). Extrakty byly zkoncentrovány, rekonstituovány v MeOH a ředěny 1:1000 pro FIA.

Vlastní měření probíhalo na scimaX 7T MRMS (Bruker Daltonics) v režimech ESI(+) a ESI(–) s rozlišením 1 350 000 při m/z 200. Vzorky byly injektovány přímým průtokem (FIA) pomocí UHPLC Elute HT a 20µl smyček, tok 10–100 µl/min. Kalibrace probíhala v průběhu analýzy lock-massy fosfazenu.

Použitá instrumentace

• scimaX 7T MRMS systém (Bruker Daltonics)
• UHPLC Elute HT (Bruker Daltonics) pro FIA
• MetaboScape 4.0 s T-ReX 2D a SmartFormula™
• Interní standard: 2H6-abscisic acid
• Reagencie: metanol (MeOH), hexakis(perfluoroethoxy)fosfazeny pro kalibraci

Hlavní výsledky a diskuse

Celkem bylo extrahováno 2093 (ESI+), 1444 (ESI–) a 3452 kombinovaných feature. Pomocí Analyte Listu byla při toleranci 0,2 ppm identifikována 326 sloučenin (383 při 0,5 ppm), SmartFormula přidělila 2638 (3116) molekulárních vzorců. Rozpoznány byly klíčové třídy metabolitů: chlorofyly, lipidy, flavonoidy, sacharidy, hormony.

Statistická analýza (t-test, volcano plot) odhalila významné rozdíly mezi skupinami a box-ploty ukázaly akumulaci mikroznečišťujících látek (oxymorfon, salbutamol, ketobemidon, moxisylyt) a pesticidů (dimethylanilin, alloxydim, benalaxyl, furalaxyl) v „znečištěných“ rostlinách.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby analýzy díky vynechání chromatografie
• Zvýšení průchodnosti vzorků (high throughput)
• Možnost netargetovaného screeningu i nízkoodstupňových metabolitů
• Vhodné pro environmentální monitorování a QA/QC v průmyslové analytice

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace s pokročilými statistickými a strojově-učenými algoritmy pro hlubší interpretaci dat, rozšíření na další plant-matching databáze, aplikace v toxikologii, farmaceutickém sledování a komplexních environmentálních studiích.

Závěr

MRMS aXelerate představuje účinný přístup k rychlému netargetovanému profilování rostlinných extraktů bez chromatografické separace. Metoda prokázala schopnost detekovat širokou paletu rostlinných metabolitů i mikroznečišťujících látek s vysokou citlivostí a průchodností.

Reference

• Villette C., Witt M., Barsch A., Heintz D. MRMS aXelerate – rapidly detected micropollutants and plant response metabolites in poplar leaves. Bruker Daltonics, 2018.