GC/MS Metabolomics with Automated Sample Preparation and Measurement followed by AI- assisted Data Analysis and Discussion

Aplikace | 2024 | ShimadzuInstrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, HeadSpace, Příprava vzorků, GC/QQQ
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Analýza metabolitů v bylinných lécích pomocí GC-MS poskytuje detailní chemický profil účinných složek, který je klíčový pro standardizaci, kontrolu kvality a bezpečnost tradičních přípravků. Automatizace přípravy vzorků a využití umělé inteligence při zpracování dat snižují pracovní zátěž, zvyšují reprodukovatelnost a zkracují dobu od přípravy po výsledky.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo demonstrovat plně integrovaný workflow pro metabolomickou analýzu tří komerčně dostupných čínských bylinných prášků (n=5), který kombinuje:
  • automatizovanou přípravu vzorku (SPL-M100),
  • rychlou GC-MS analýzu více než 400 TMS derivátů (GCMS-TQ8040 NX, MRM režim, doba 23 min),
  • AI-řízenou integraci špiček (Peakintelligence),
  • statistickou a biologickou interpretaci dat (Multi-Omics Analysis Package, generativní AI Chatcata).

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky byly připraveny na online SPE systému SPL-M100, který automaticky derivatizuje hydrofobní i hydrofilní metabolity v čase 15 minut na vzorek s překryvem přípravy a měření. GC-MS analýza probíhala v MR M režimu za podmínek: odstupňované zahřívání pece (100→330 °C), 30 µl injekce, helium jako nosný plyn, celkově 23 minut na běh. AI-algoritmus Peakintelligence zajišťuje přesnou integraci špiček a potlačení šumu. Pro statistickou analýzu a vizualizaci dat byly použity PCA, hierarchické shlukování, volcano plot a mapování metabolických drah v Multi-Omics Analysis Package a generativní AI Chatcata pro interpretaci výsledků.

Hlavní výsledky a diskuse


  • Detekováno ~250 metabolitů v každé skupině bylinných prášků.
  • SPL-M100 snížil dobu přípravy vzorku z 1,5 dne na 15 minut (redukováno o 144×).
  • Workflow umožnilo overlap mezi přípravou a analýzou, což při 30 vzorcích ušetřilo 37 hodin (18 h vs. 55 h konvenčně).
  • Peakintelligence zlepšila integraci špiček, eliminovala falešné signály a snížila manuální čas analýzy z 2,5 h na 1,75 h.
  • Generativní AI Chatcata zrychlila interpretaci, navrhla biologicky relevantní hypotézy (např. metabolismus purinů u hypoxanthinu).

Přínosy a praktické využití metody


  • Vyšší propustnost laboratoře a standardizace přípravy vzorků.
  • Vylepšená přesnost kvantifikace i v přítomnosti složitých matric (cukry, polyfenoly).
  • Snížení kontaminace a variability TMS derivátů díky konzistentní době mezi derivatizací a analýzou.
  • Rychlá generace biologických závěrů s podporou AI šetří lidské zdroje.

Budoucí trendy a možnosti využití


Integrace pokročilých AI nástrojů do analytických workflow se bude dále rozšiřovat, včetně prediktivní analýzy a autonomních laboratorních systémů. Kombinace multi-omics dat (metabolomika, proteomika) a strojového učení otevře nové možnosti v personalizované medicíně, kontrole potravinové bezpečnosti a vývoji fytoterapeutik.

Závěr


Představený systém GCMS-TQ8040 NX s automatizovaným předzpracováním SPL-M100 a AI podporou významně urychluje komplexní analýzu metabolitů v bylinných přípravcích, zvyšuje reprodukovatelnost výsledků a zkracuje dobu od vzorku k interpretaci. Tento přístup představuje efektivní nástroj pro QA/QC, výzkum i vývoj nových farmaceutických a potravinářských produktů.

Reference


  1. メタボローム分析用オンラインSPE-GCシステム SPL-M100 [Online SPE-GC System for Metabolome Analysis SPL-M100], AiSTI SCIENCE Co. Ltd, accessed Dec 5, 2023.
  2. Time-saving data processing for pesticide residues with Peakintelligence™ for GCMS, Application News No. 01-00585-EN.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Shimadzu Software Comprehensive Catalog LabSolutions
Shimadzu Software Comprehensive Catalog LabSolutions
2025|Shimadzu|Brožury a specifikace
Facilitation of Bio-manufacturing Research Through Metabolic Pathway Analysis Simulation
Secrets of science magazine 02/2024
Simultaneous Analysis of Pesticide Residues in Food Using Triple Quadrupole GC-MS/MS with PTV Mode of a Multimode Injection Unit (MMI)