GCxGC, 2D-LC, SFC, LC/MS, HPLC, GC, Spotřební materiál, GC kolony, LC kolony, GC/MSD, GPC/SEC, Iontová chromatografie, Příprava vzorků, LC/MS/MS, LC/QQQ, LC/HRMS, LC/Orbitrap, LC/TOF, LC/SQ, Iontová mobilita
ZaměřeníKlinická analýza, Farmaceutická analýza, Proteomika, Životní prostředí, Lipidomika, Potraviny a zemědělství, Forenzní analýza a toxikologie, Metabolomika
VýrobceThermo Fisher Scientific, Agilent Technologies, Shimadzu, Waters
Význam tématu
Současný rozvoj analytické chromatografie umožňuje rychlé, účinné a velmi selektivní separace složitých směsí v potravinářském, farmaceutickém, environmentálním i biomedicínském výzkumu. Multidimenzionální chromatografické metody (GC×GC, LC×LC, SFC/MS, UHPLC–MS), nové materiály stacionárních fází i inovativní mikrofluidické přístupy zvyšují rozlišení, citlivost a specifičnost analýzy látek v různých matricích.
Cíle a přehled sympozia ISC 2022
33. mezinárodní sympozium o chromatografii (Budapešť, září 2022) představilo celou řadu přístupů k rozvoji a aplikaci vysokorozlišovacích technik. Klíčové oblasti zahrnovaly:
- Rozvoj ultra-vysokého rozlišení v GC×GC a multidimenzionální GC (Philip Marriott).
- Psychologické aspekty vědeckého uvažování a „antropické uvědomění“ ve výzkumu (Csaba Szántay).
- Inovativní modulace a 3D-tisk v multidimenzionální LC (Peter Schoenmakers).
- Lipidomika a klinické screeningy pomocí UHPSFC/MS pro včasné odhalení rakoviny slinivky (Michal Holčapek).
- Charakterizace selektivity fází pro SFC metodami Neueovy matice (Tony Edge).
- Kinetické diagramy jako systémově nezávislý nástroj pro srovnání výkonu GC, LC a SFC (Gert Desmet).
Použitá metodika a instrumentace
Nejdůležitější nástroje a postupy prezentované na sympoziu:
- GC×GC s cryogenní modulací a hybridními MDGC systémy (longitudinální kryotrap, Deanovy přepínače).
- UHPSFC/MS pro vysokocitlivou kvantifikaci stovek lipidů (UHPSFC s APCI/MS, LipidQuant software).
- Stacionární fáze pro HILIC, SFC a aniontovou výměnu (zwitterionické, amido-, penta-HILIC, makrocyklické antibiotické, polymerní aniontoměniče).
- 3D-tisk modulů LC×LC a mikrofluidických modulátorů GC (multicapilární reaktorové sloupky, modulátory „reverse fill-flush“).
- Microfluidické platformy pro digitální manipulaci s plynnými vzorky (adsorpční mikroprekoncentrátory)
- QbD softwarové nástroje pro modelování 3D design-space (DryLab, ChromSword), AI-přístupy pro automatizované 2D-LC.
- Kombinované HPTLC-EDA-MS hyphenace (on-line eluce hlavních řezů, multiplex bioassay, 12D-hyphenace).
- Mikroreaktory s imobilizovanými enzymy pro proteomiku, on-line HDX-MS, peptidová imobilizovaná trávení v CE-MS.
Hlavní výsledky a diskuse
Prezentované studie ukázaly, že:
- Cryogenní a mikrofluidické modulační techniky v GC×GC dovolují rozsáhlé analýzy těkavých směsí (esenciální oleje, pesticidy, aromata) s rozlišením 4-sloupkových systémů.
- UHPSFC/MS lipidomika prokazuje vysokou citlivost (> 90 % senzitivita/specificita pro kontrolu CA 19-9 u rakoviny slinivky).
- Stacionární fáze pro SFC vykazují vysokou ortogonalitu (S ≥ 51) mezi sebou při jedné gradientní metodě.
- Na kinetických diagramech lze srovnávat LC, SFC, GC bez ohledu na geometrii sloupku či teplotu, a vyhodnocovat kvalitní balení a pic capacity pro 1D i 2D systémy.
- Lipidová značení (benzoylace) a H/D pooling vedou k vysoce reprodukovatelné absolutní kvantifikaci více než stovky metabolitů.
- Hybridní on-line SFE-SFC a SFE-UHPSFC metody zvládají extrakci i separaci nepolárních i polárních složek (milk thistle, PFAS, sulfátované alkaloidy).
- Moderní stacionární fáze (z třídicky vázané i elektrostaticky vázané hyperrozvětvené polymery, PGC, kapilární monolity) umožňují efektivní separace velkých biopolymerů, oligonukleotidů i proteinů.
- Softwarové modelování, AI a uzavřené smyčky přinášejí první interpretivní automatizované metody vývoje 2D-LC.
Přínosy a praktické využití metody
Z oborového hlediska tyto pokroky umožní:
- Rychlé vysokocitlivé screeningy biomarkerů v klinice i QA/QC rutinních laboratořích.
- Detailní charakterizaci komplexních směsí (nutriční doplňky, environmentální vzorky, cenově dostupné screeningy rostlinných i potravinářských produktů).
- Precizní vývoj a validaci chromatografických metod v souladu s QbD/ICH.
- Miniaturizované, modulární a přenosné platformy pro on-site analýzy i space‐science aplikace.
- Pokročilé API-LC/MS přístupy pro měkkou ionizaci a strukturální konfirmační analýzu proteinů, polysacharidů a lipidů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Ve světle současných výsledků lze očekávat:
- Další miniaturizaci a integraci analytických kroků s využitím mikrofluidiky, 3D tisku a in situ bioreaktorů.
- Širší uplatnění digitálních metod, AI a uzavřených smyček pro automatizované vývoje komplexních LC/MS(×n) metod.
- Rozvoj univerzálních indexů a databází retenčních pólů pro RPLC, HILIC, SFC, GC×GC a jejich online sdílení v rámci komunit.
- Vývoj bioinertních povrchů a teroreticky optimalizovaných kolon pro eliminaci nespecifické adsorpce v biomolekulární analytice.
- Pokračující synergii mezi “omics” přístupy (metabolomics, proteomics, glycomics) a multidimenzionální chromatografií.
Závěr
Sympozium ISC 2022 potvrdilo, že analytická chromatografie i kapilární techniky vstupují do nové fáze, která kombinuje ultra-vysoké rozlišení, miniaturizaci, integrované mikrofluidické systémy a pokročilé softwarové platformy. Tyto nástroje významně zvyšují možnost přesné, rychlé a citlivé analýzy složitých systémů napříč obory – od kliniky, přes environmental monitoring až po chemický výzkum. Spolupráce mezi akademií a průmyslem, podpora otevřeného sdílení retenčních dat a zapojení umělé inteligence slibují další přelomové výzvy.
Reference
[1] M. Holčapek, G. Liebisch, K. Ekroos, Anal. Chem. 90 (2018) 4249.
[2] D. Wolrab et al., Anal. Bioanal. Chem. 412 (2020) 2375.
[3] G. Liebisch et al., Nat. Metab. 1 (2019) 745.
[4] J.G. McDonald et al., Nat. Metab. (2022) DOI:10.1038/s42255-022-00628-3.
[5] D. Wolrab et al., Bioinformatics 37 (2021) 4591.
[6] D. Wolrab et al., Sci. Rep. 11 (2021) 20322.
[7] D. Wolrab et al., Nat. Commun. 13 (2022) 124.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.