SEPARATION OF ISOBARIC AMINO ACIDS AND SMALL MOLECULE METABOLITES USING MULTIPASS ION MOBILITY ANALYSIS

Význam tématu

Iontová mobilita nabízí efektivní cestu k separaci izobarických aminokyselin a malých molekulárních metabolitů na základě rozdílů ve velikosti, tvaru a náboji. Zvýšení rozlišení prostřednictvím multipasové analýzy v cyklické dráze napomáhá spolehlivější detekci biomarkerů, což je nezbytné pro klinické i průmyslové aplikace v oblasti omik a QA/QC.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ukázat schopnost systému SELECT SERIES Cyclic IMS separovat izomerní aminokyseliny a malé metabolity v multipasovém režimu. Pro srovnání byla použita také předchozí platforma SYNAPT G2 s nižším rozlišením. Autoři optimalizovali podmínky mobility a adiční ionizace pro různé izomerní páry.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přímou infuzi standardních roztoků jednotlivých i smíšených izomerů byl využit cyklický IMS systém SELECT SERIES společnosti Waters. Testována byla obě polarita ionizace a různé adukty (acetát, sodium) za účelem maximalizace signálu a separačního výkonu. Pro srovnání bylo použito zařízení SYNAPT G2 s jednopasovým rozlišením.

Hlavní výsledky a diskuse

Multipasová analýza prokázala významné zvýšení rozlišení: po 15 až 25 průchodech dosahovaly izomerické páry rozlišení až cca 300 Ω/ΔΩ. Příklady oddělení:

• Leucin a isoleucin: rozlišení 252 Ω/ΔΩ po 15 průchodech.
• Valin a 3-A-prolin: 312 Ω/ΔΩ po 23 průchodech.
• Alanin a β-alanin: 300 Ω/ΔΩ po 25 průchodech.
• Glukosa-6-fosfát, glukosa-1-fosfát a fruktosa-6-fosfát: rozlišení 205 Ω/ΔΩ po 10 průchodech.
• GalCer a GlcCer (lipidy): ~290 Ω/ΔΩ po 20 průchodech.

Zjištěno bylo též rozdělení adenosinových protomerů s rozlišením 113 Ω/ΔΩ po 3 průchodech. S rostoucím počtem průchodů však narůstá difúze a ztráty signálu (1–2 % na průchod), což omezuje maximální počet pasáží.

Přínosy a praktické využití metody

Multipasová iontová mobilita umožňuje:

• Vysoce selektivní rozlišení izobarických izomerů bez nutnosti složitých chromatografických metod.
• Zrychlení analýz v laboratořích omické rozbory i průmyslové QA/QC.
• Detailní charakterizaci lipidů, aminokyselin a malých metabolitů v jednom měření.

Budoucí trendy a možnosti využití

Pro další rozvoj metody autoři navrhují:

• Výpočet kolizního průřezu (CCS) pro látky separované více průchody za účelem přesnější identifikace.
• Implementaci IMSn workflow: vyříznutí vybraného píku, opětovné injektování pro potvrzení stabilních konformací nebo přechodů mezi formami.

Závěr

Multipasová analýza v cyklické dráze významně zvyšuje rozlišení iontové mobility a umožňuje efektivní separaci izobarických aminokyselin i malých metabolitů. Technologie prokázala svoji sílu ve studiích lipidů, aminokyselin a nukleosidů a nabízí perspektivu širšího nasazení v analytické chemii.

Reference

1. Campuzano I, Giles K, Neeson K, Richardson K. Waters Application note 720003028 EN.
2. Isaac G, Olivos H, Plumb R. Waters Application note 720007539 EN.