Simultaneous positive and negative HRAM acquisition using a Q-TOF mass spectrometer with ultra-high mass stability

Význam tématu

Quadrupólové časově-oflightové (Q-TOF) hmotnostní spektrometry s vysokým rozlišením a přesnou měrnou hmotností (HRAM) představují klíčový nástroj v moderní analytické chemii. Schopnost současně měřit ionty s kladným i záporným nábojem rozšiřuje analytický potenciál metod, ale tradiční přepínání polarity vede k nestabilitě vysokého napětí a posunu hmotnostního signálu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout novou konverzní rovnici pro výpočet poměru hmotnosti a náboje (m/z) z řídce měřeného času letu iontů, která kompenzuje nestabilitu vysokého napětí po přepnutí polarity. Studie demonstrovala, že doba přepínání 600 ms umožňuje současné měření s nízkou odchylkou v řádu jednotek ppm pro obě polarity.

Použitá metodika a instrumentace

Pro experimenty byl použit prototyp Shimadzu LCMS-9050 Q-TOF spektrometr. Metodika zahrnovala:

• Rovnice A: základní vztah mezi časem letu (t) a m/z za předpokladu konstantního napětí.
• Zavedení dodatečné korekční složky ve tvaru funkce uplynulého času po přepnutí polarity (tp) a doby sběru dat (ta) – rovnice B.
• Měření hmotnostní chyby na standardních vzorcích jodidu sodného a antibiotických standardech (150–1100 Da).

Hlavní výsledky a diskuse

Po přepnutí polarity došlo k posunu hmotnostního signálu v subsekundové oblasti, který stabilizoval až za přibližně 1 sekundu. Aplikace korekční rovnice B vedla k dramatickému zlepšení přesnosti měření. U jodidu sodného (clustery NaI) byla odchylka v pozitivním módu 0,5–0,9 ppm a v negativním módu 2,0–2,7 ppm. Dlouhodobá stabilita podmínek při pokojové teplotě zajišťovala přesnost do 3 ppm po dobu hodin.

Přínosy a praktické využití metody

Nová kalibrační strategie umožňuje skutečné souběžné získávání kladných i záporných iontů bez kompromisů v hmotnostní přesnosti. Zvýšená analytická propustnost nachází uplatnění v metabolomice, proteomice, environmentální a potravinářské analýze, kde je potřeba rychlé a přesné monitorování široké škály sloučenin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj dalších algoritmů pro automatické vyhodnocování nestability napětí, integrace se softwarovými platformami pro pokročilou kalibraci v reálném čase a využití strojového učení pro predikci a kompenzaci odchylek. Expanduje se i kombinace s ionizačními technikami, jako je ESI, APCI nebo MALDI, a s ultrarychlými chromatografickými metodami.

Závěr

Představená kalibrační procedura účinně kompenzuje nestabilitu vysokého napětí po přepnutí polarity a umožňuje simultánní záznam kladných i záporných iontů s přesností v rozsahu jednotek ppm. Shimadzu LCMS-9050 zvyšuje analytickou průchodnost a nabízí robustní řešení pro aplikace vyžadující rychlé střídání polarit.

Reference

Tomoyuki Oshiro, Robert English, Yuta Miyazaki, Tsuyoshi Nakanishi, Daisuke Okumura, Atsuhiko Toyama. Simultaneous positive and negative HRAM acquisition using a Q-TOF mass spectrometer with ultra-high mass stability. Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan; Shimadzu Scientific Instruments, Columbia, MD.