ROXY™ Exceed Electrochemistry System for EC-MS

Význam tématu

Elektrochémie spojená s hmotnostní spektrometrií umožňuje rychlou a čistou simulaci redox reakcí bez použití biologických složek nebo enzymů. Více než 90 procent známých látek podléhá oxidaci či redukci, a proto EC-MS nachází uplatnění v oblasti proteomiky, farmakologie, environmentální analýzy i syntézy referenčních látek.

Cíle a přehled studie

Cílem představeného systému ROXY Exceed je nabídnout plně programovatelný potentio­stat pro on-line a off-line EC-MS s vysokou reprodukovatelností, robustností a kompatibilitou se všemi hlavními LC-MS platformami. Systém je navržen tak, aby podporoval rychlou generaci metabolitů, meziproduktů a degradantů, eliminoval použití drahých enzymů a umožňoval přímou identifikaci krátkodobě existujících sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

ROXY Exceed pracuje ve čtyřech režimech: DC (konstantní potenciál), Scan (napěťový ramp), Pulse a rozšířeném Pulse2 (vícekroková vlnová forma). Celkové napěťové rozpětí je ±4,9 V, proudové rozpětí 1 nA − 100 mA. Systém lze provozovat on-line v přímé infuzi, při flow injection nebo zařazením za LC kolonu. Off-line aplikace zahrnuje sběr elektrochemicky vzniklých produktů a syntézu mg dávek.

Součástí soupravy jsou čtyři typy tenkovrstvých průtokových buněk:

• ReactorCell pro univerzální oxidace/redukce při průtoku 1–20 μL/min
• μ-PrepCell 2.0 pro vysoké výtěžky a konverze (20–100 μL/min)
• μ-PrepCell SS pro bezreagensní redukci disulfidových vazeb v proteinech až do 500 bar
• SynthesisCell pro malé škálování elektrochemické syntézy mg množství látek

Ovládání zajišťuje software Dialogue nebo Chromeleon CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém ROXY Exceed prokázal schopnost rychle generovat a identifikovat redox produkty, včetně reaktivních meziproduktů. Příkladem je simulovaná oxidace amiodaronu s detekcí hlavních metabolitů či automatická on-line redukce disulfidových vazeb v monoklonálních protilátkách s optimálním napětím kolem 1000 mV. Prokázána byla vysoká reprodukovatelnost, minimální carry-over a snadná integrace do existujících LC-MS workflow.

Přínosy a praktické využití metody

• Proteomika – rychlá redukce S-S vazeb a bezreagensní příprava vzorku pro HDX-MS či top-down a bottom-up analýzy
• Farmakokinetika – in-electro simulace fáze I a II metabolismu léků bez microsomů či zvířecích modelů
• Environmentální studie – predikce rozkladových drah persistentních organických polutantů
• Stabilita léčiv – green oxidation stress testy bez agresivních chemikálií
• Elektrosyntéza – rychlá instrumentální syntéza referenčních metabolitů a degradantů v mg měřítku

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj materiálů elektrod (např. nanostrukturované BDD), zvýšení automatizace a propojení s inteligentními algoritmy pro optimalizaci elektrochemických podmínek. Integrace se superrychlými vysokorozlišovacími MS přístroji a rozšíření pro multiomics aplikace může otevřít nové cesty ve strukturní charakterizaci biomolekul a screening farmaceutických látek.

Závěr

Systém ROXY Exceed představuje univerzální a výkonné řešení pro EC-MS kombinující flexibilitu, rychlost a spolehlivost. Umožňuje simulovat široké spektrum redox reakcí, urychluje vývoj a analýzu metabolitů, zjednodušuje proteomické workflows a nabízí zelenou alternativu k chemickým a enzymatickým metodám.

Reference

1. EP 2572188 B1 – granted patent on ROXY Exceed
2. EP 2706066 A1 – granted patent on ROXY Exceed