FAIMS Pro Duo interface - Enhanced selectivity, ultimate flexibility

Význam tématu

FAIMS (Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry) představuje důležitou vrstvu selektivity mezi zdrojem iontů a hmotnostním spektrometrem. Implementace FAIMS Pro Duo rozhraní zlepšuje poměr signál/šum, selektivitu a pokrytí vzorku bez nutnosti složitých změn v chromatografii. To je klíčové pro aplikace náročné na citlivost a selektivitu – proteomiku, lipidomiku, kvantitativní analýzy malých molekul i cílené stanovení s multiplexními značkami (např. TMT).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit vlastnosti a technické specifikace rozhraní Thermo Scientific FAIMS Pro Duo, vysvětlit jeho integraci s vybranými typy hmotnostních spektrometrů, popsat softwarové a hardwarové funkce a praktické požadavky pro instalaci a provoz. Text shrnuje výhody (zvýšený přenos iontů, rychlé přepínání kompenzačního napětí, široká kompatibilita s průtokovými režimy) a poskytuje informace o implementaci optimalizace CV pro cílené pracovní postupy.

Použitá metodika a instrumentace

Dokument popisuje princip FAIMS jako diferenciální iontové mobility mezi vnitřními a vnějšími elektrodami při aplikaci asymetrického vysokonapěťového vlnového průběhu a nastavitelného kompenzačního napětí (CV). Klíčové parametry a provozní režimy zahrnují zmenšenou analytickou mezeru (1,5 mm) pro vyšší elektrická pole a přenos iontů bez potřeby helia, řízený průtok dusíkového chladicího plynu, a režimy vysokého a nízkého průtoku chromatografie (0,1–1000 µL/min). Zařízení podporuje jak přímou infuzi, tak nano‑, mikro‑ a makro‑LC.

Použitá instrumentace

• Kompatibilní hmotnostní spektrometry: Orbitrap Exploris 120, 240, 480; Orbitrap ID‑X, IQ‑X, Fusion, Fusion Lumos, Eclipse (Tribrid řady); TSQ Altis; TSQ Quantis.
• Softwarová kompatibilita: Proteome Discoverer, Compound Discoverer, LipidSearch, TraceFinder, FreeStyle, Biopharma Finder, Chromeleon (konkrétní verze uvedeny v technickém listu).
• Instalační požadavky: napájení 100–240 VAC, vysokonapěťový kabel, dusík FAIMS plynu 99,5 % (≥20 L/min pro připojení), doporučené provozní teploty 15–32 °C (optimálně 18–27 °C).
• Mechanika a rozměry: hlavní řídicí box a RF cívka/adaptér s uvedenými rozměry a hmotnostmi; elektrodová montáž snadno instalovatelná/odnímatelná bez nutnosti rozbíjení vakua.

Hlavní výsledky a diskuse

• Zmenšená analytická mezera (1,5 mm) zvyšuje dosažitelná pole a dovoluje eliminovat požadavek na helium, přičemž zachovává oddělovací schopnosti FAIMS.
• FAIMS Pro Duo nabízí zlepšený přenos iontů oproti konvenčním planárním konfiguracím a zvyšuje signál/šum u komplexních směsí.
• Rychlé přepínání CV: zařízení dosahuje až 25 ms u přístrojů s HCITT a až 40 ms u přístrojů s klasickým ITT, což umožňuje použití malých kroků CV (<2 V) v cílených pracovních postupech a časově rozlišených chromatografických optimalizacích.
• Optimalizační rutiny: automatizované offline CV optimalizace v Tune a on‑line optimalizace pro TSQ Altis/Quantis na chromatografickém časovém měřítku; výsledky lze zpracovat ve FreeStyle k extrakci optimálních CV pro každou sloučeninu a importovat do metod.
• Široká softwarová integrace usnadňuje nasazení FAIMS do rutin pro peptidovou identifikaci, lipidomiku, kvantitativní analýzy a biopharmaceutické workflowy.
• Uvedeny jsou konkrétní průtokové rozsahy dusíkového chladicího plynu (ITT: 0,7–4,3 L/min, HCITT: 3,5–7,7 L/min) s výchozími nastaveními pro různé konfigurace.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení selektivity a rozlišení matrice: lepší potlačení chemického šumu a zvýšení citlivosti pro nízkoho abundantní analyty.
• Rozšíření analytického pokrytí: možnost analyzovat širší škálu sloučenin v jediném běhu díky odlišnému chování iontů při různých CV.
• Zrychlení a zjednodušení workflow: rychlá instalace/odinstalace bez rozbití vakua a softwarová automatizace CV optimalizace zejména pro cílené metody.
• Kompatibilita s různými chromatografickými režimy umožňuje použití v laboratořích s různými požadavky – od nano‑LC pro proteomiku po vysokoprůtokové UHPLC pro rutinní kvantifikaci.
• Vhodné pro TMT multiplexing a cílené kvantitativní aplikace díky rychlému přepínání CV a integraci s kvantitativními softwarovými nástroji.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvyšování integrace mezi FAIMS hardwarem a analytickým softwarovým řetězcem, včetně rozšířeného využití on‑line optimalizací a automatizovaných importů CV do metod.
• Vývoj rychlejších přepínacích režimů a ještě menší mezer pro zvýšení rozlišení a přenosu iontů, stejně jako adaptace pro nové typy iontových zdrojů.
• Pokročilé datové analytiky včetně strojového učení pro predikci optimálních CV pro dané třídy sloučenin a pro automatickou dekonvoluci komplexních datových množin.
• Širší uplatnění ve vysoce multiplexovaných kvantitativních přístupech a v klinických výzkumných metodikách (research use), pokud dojde k dalšímu standardizačnímu rozvoji.

Závěr

FAIMS Pro Duo rozhraní rozšiřuje schopnosti hmotnostní spektrometrie přidáním selektivní iontové mobility bez výrazného zvýšení provozní složitosti. Klíčové benefity zahrnují zvýšený přenos iontů, zlepšený signál/šum, rychlé přepínání CV pro cílené pracovní postupy a širokou kompatibilitu s existujícími Thermo Scientific přístroji a softwarovými balíky. Díky těmto vlastnostem je FAIMS Pro Duo vhodný pro nasazení v náročných kvalitativních i kvantitativních aplikacích v analytické praxi.

Reference

Thermo Fisher Scientific Inc. FAIMS Pro Duo interface — Product Specifications, 2021. PS66008-EN 0521M.