Lipid Isomer Separation Using Travelling Wave Cyclic Ion Mobility Mass Spectrometry

Význam tématu

Izomerie lipidů, jako jsou galaktosylceramidy a glucosylceramidy nebo izomery gangliosidů GD1a a GD1b, zásadně ovlivňuje jejich fyzikálně-chemické vlastnosti a biologickou funkci. Schopnost rozlišit tyto strukturně podobné molekuly přispívá k lepšímu porozumění jejich role v buněčných procesech a potenciálních biomarkerů v diagnostice a farmaceutickém výzkumu.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo demonstrovat vysokorozlišovací separaci lipidových izomerů za pomoci víceprůchodové cIMS (travelling wave cyclic ion mobility spectrometry). Studie se zaměřila na modelové sloučeniny GalCer (d18:1/18:0) vs. GlcCer (d18:1/18:0) a gangliosidy GD1a vs. GD1b (d18:1/18:0), přičemž bylo sledováno, jak počet průchodů iontovou mobilitou ovlivňuje rozlišení izomerů.

Použitá metodika

Vzorky lipidů v koncentraci 1 ng/µl byly kontinuálně infundovány do ESI zdroje při rychlosti 5 µl/min. Vybrané addukty byly kvantitativně selektovány kvadrupólem a transportovány do vícenásobného průchodu mobilitní buňkou cyklického IMS. Byly testovány různé počty průchodů (1–20) za účelem optimalizace separace.

Použitá instrumentace

• Waters SELECT SERIES™ Cyclic™ ion mobility spectrometer (cIMS)
• ESI zdroj pro přímou infuzi vzorku
• Kvantitativní kvadrupól pro výběr aduktů
• Cyklická mobilitní buňka umožňující až 20 průchodů

Hlavní výsledky a diskuse

• GalCer vs. GlcCer: Po 20 průchodech byla dosažena základní separace s IMS rozlišením ~290 Ω/ΔΩ.
• GD1a vs. GD1b: Pět průchodů zajistilo rozlišení izomerů s rozlišením ~145 Ω/ΔΩ.
• Analýzy příchozích časů (ATD) ukázaly posun vrcholů odpovídající odlišné konformaci a hydroxy‐polohám.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost škálovat rozlišení iontové mobility podle analytické výzvy.
• Vysoká selektivita pro rozlišení strukturálních izomerů v lipidomice.
• Rychlá analýza bez potřeby chromatografické předúpravy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace cIMS s vysokorychlostními hmotnostními analyzátory pro komplexní lipidomické studie.
• Vývoj automatizovaných protokolů pro dávkové paralelní analýzy vzorků.
• Využití umělé inteligence pro interpretaci komplexních ATD profilů.
• Prozkoumání dalších tříd biomolekul, jako jsou glykomolekuly nebo peptidy.

Závěr

Vícenásobný cyklický iontový pohyb významně zvyšuje rozlišení lipidových izomerů, což umožňuje detailní studium jejich strukturálních a funkčních odlišností. Metoda cIMS se jeví jako nadějný nástroj pro pokročilé lipidomické aplikace a může nalézt širší uplatnění v biologických i klinických výzkumech.