Development of Unknown Compounds Analysis Method combining High-Resolution Mass Spectrometry, Soft Ionization Technique and AI Technology for Comprehensive 2-Dimensional Gas Chromatography

Prezentace | 2025 | JEOL | MDCWInstrumentace
GC/HRMS, GC/MSD, GC/TOF
Zaměření
Výrobce
JEOL

Význam tématu


Identifikace neznámých sloučenin je klíčová v environmentální, petrochemické a metabolomické analýze. Tradiční databáze EI spekter pokrývají pouze přibližně 0,3 % známých sloučenin, což omezuje schopnost objevovat nové či neočekávané látky. Kombinace 2D chromatografie, vysokorozlišovacího hmotnostního spektrometru, měkké ionizace a umělé inteligence nabízí komplexní přístup pro přesné určení molekulární i strukturální informace.

Cíle a přehled studie


Výzkum si klade za cíl vyvinout automatizovanou metodiku integrované analýzy neznámých organických sloučenin. Studie představuje nové workflow ve třech krocích: 1) integrovaná kvalitativní analýza (GC/MS a měkká ionizace) pro stanovení molekulárního vzorce, 2) AI-řízené vyhodnocení strukturální formule pomocí rozsáhlé databáze predikovaných EI spekter, 3) efektivní zpracování GCxGC dat v softwarovém prostředí.

Použitá metodika a instrumentace


Metodika zahrnuje chromatografické dělení prvního a druhého rozměru, detekci v GC-TOFMS (JMS-T2000GC) s kombinovanými ionizačními zdroji EI/FI a EI/PI a následnou dekonvoluci EI a měkkých ionizačních dat. AI analýza využívá neuronové sítě pro predikci EI spekter, retenčních indexů a substruktur.
  • GCxGC modulátor INSIGHT-Thermal modulator (SepSolve), modulace 6 s, chladicí systém bez kapalného dusíku.
  • GC-TOFMS JMS-T2000GC: kolony BPX5 (30 m×0,25 mm) a Rxi17-SilMS (3,4 m×0,15 mm), režimy split, nosný plyn He, program teploty 50 °C→325 °C.
  • Ionizace EI (70 eV), FI (–10 kV), sběr dat m/z 35–800, rychlost 50 Hz (EI) a 25 Hz (FI).

Hlavní výsledky a diskuse


Integrovaná analýza úspěšně identifikovala molekulární vzorce neznámých látek mimo NIST databázi. AI knihovna obsahující 130 milionů predikovaných EI spekter dosáhla průměrné kosínové podobnosti 0,80; ve 41 % případů top-1 navržená struktura přesně odpovídala, v 46 % byla podobná (celkem 87 % úspěšnost). Aplikace na polymerní pyrolýzáty a metabolomiku (japonské saké) potvrdily schopnost odhalit TMS deriváty disacharidů a další struktury. GCxGC data handling umožňuje automatickou kategorizaci a hierarchické seskupení sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody


Workflow výrazně zrychluje identifikaci neznámých organických látek mimo standardní databáze, rozšiřuje analytické možnosti v environmentální chemii, petrochemii, potravinářském a metabolomickém výzkumu a zvyšuje efektivitu QA/QC procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další rozšiřování databází predikovaných spekter a substruktur, integrace nových ionizačních technik (CI, PI, FI), využití pokročilejších AI modelů a rozšíření přístupu na další analytické platformy (LC-MS, ICP-MS) a obory (farmacie, toxikologie).

Závěr


Spojení vysokorozlišovacího MS, měkké ionizace a AI představuje revoluční řešení pro analýzu neznámých sloučenin. Platforma msFineAnalysis AI od JEOL umožňuje přesnou a automatizovanou identifikaci, která významně rozšiřuje možnosti současné chromatograficko-hmotnostní analýzy.

Reference


  1. M. Ubukata et al., Rapid Communications in Mass Spectrometry, 34 (2020) DOI:10.1002/rcm.8820
  2. A. Kubo et al., Mass Spectrometry, 2023, 12, A0120

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Structural elucidation using GCxGC-TOFMS and machine learning for unknown metabolites in HeLa cell
ANALYSIS OF AROMA COMPOUNDS IN SPICES BY COMPREHENSIVE TWO-DIMENSIONAL GAS CHROMATOGRAPHY/TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY WITH MACHINE LEARNING-BASED STRUCTURE ELUCIDATION AND MOLECULAR FORMULA ESTIMATION
ANALYSIS OF AROMA OILS BY ONE-DIMENSIONAL AND TWO- DIMENSIONAL GAS CHROMATOGRAPHY AND MASS SPECTROMETRY
Comprehensive 2D GC coupled with JEOL GC-HRTOFMS: GCxGC Applications