Eastern Analytical Symposium & Exposition 2023 Abstract Book

Význam tématu

Konferenční sborník abstraktů Eastern Analytical Symposium 2023 mapuje aktuální vývoj v analytické chemii se zaměřením na metody a instrumentaci, které řeší současné potřeby průmyslu, forenziky, environmentalistiky a bioanalytiky. Hlavní význam spočívá v přechodu od jednorozměrných, rutinních přístupů k vysoce informativním, multidimenzionálním a datově náročným metodám: 2D a 3D chromatografie, rychlé hmotnostní spektrometrie, hyperspektrální zobrazování, pokročilé spektroskopie a instrumentace pro vyšší citlivost a specifičnost. Tyto nástroje umožňují řešit složité problémy — od sledování PFAS v prostředí, přes identifikaci stopových kontaminantů ve farmaceutikách až po vyhledávání biomarkerů v mateřském mléce a séru.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem shrnutí je systematicky zmapovat hlavní témata sborníku: technologické inovace v separačních technikách (GC×GC, 2D-LC, LCxMSy), rozšíření rolí MS v objevech a HT screening, aplikace Raman/ SRS/SHG pro nanočástice a biomembrány, PFAS/ mikro-/nanoplastické znečištění a jeho monitorování, proteomika pro biomarkery rakoviny prsu, plus přístupy k automatizaci, PAT a datové vědě (ML/AI). Cílem je vyzdvihnout přínosy, metodické výzvy, příklady použití a trendy pro praxi analytických laboratoří.

Použitá metodika a instrumentace

V publikovaných abstraktech se opakovaně objevují tyto techniky a přístroje (výběr):

• Hmotnostní spektrometrie: LC–MS/MS (qQq, QTOF, HRMS), GC–MS/MS, MALDI-MS, APCI, APPI, ESI
• Multidimenzionální chromatografie: GC×GC, 2D-LC/3D-LC (heart-cutting, trapping, multi-cycle), LCxMSy s paralelními MS
• Spektroskopie: Raman (konfokální, PCRS), Stimulated Raman Scattering (SRS) hyperspektrální zobrazování, FTIR-ATR, SHG/SHLS
• NMR pro strukturální charakterizaci (včetně poly(A) a vláknin)
• Separace kapilární: capillary electrophoresis (pro SELEX, proteomiku)
• Elementární analýzy: ICP-MS (včetně argonového ředění), iontová chromatografie s potlačenou vodivostí
• Metody přípravy vzorků: QuEChERS, pyrolytická GC-MS pro mikroplasty, SPE, pasivní pasivátory pro PFAS
• PAT a on-line/ in-line senzory: NIR, Raman (low-frequency), DLS, FFF
• Automatizace: robotika pro MALDI, open-source DAQ (Arduino/Raspberry Pi) a laboratorní SW (SharePoint, Cipher), a chemometrické/ML nástroje

Hlavní výsledky a diskuse

Klíčové poznatky z abstraktů lze shrnout následovně:

• Multidimenzionální separace (GC×GC, 2D-LC, LCxMSy) dramaticky zvyšují schopnost rozlišit komplexní směsi — kritické pro nontarget analýzy, oligonukleotidovou či lipidomickou charakterizaci a sledování stopových impurit u léčiv.
• Mass-spectrometry-driven discovery: využití ESI mikrokapiček k akceleraci syntéz a HT screening (Cooks), plus paralelní MS pro zvýšení informační hodnoty (LCxMSy).
• Pokročilé zobrazovací techniky: SRS umožnila detekci nanoplastů pod 100 nm v jedinkových částicích (bottled water study) a PCRS přináší partikulární morfologii a chemickou identifikaci pro forenzní půdy.
• PFAS: široký záběr studií — od atmosférické depozice a dešťových vzorků až po pasivní vzorkovače a bioakumulaci v ústřicích; výsledky ukazují přítomnost emerging PFAS, význam izomerní kompozice a potřebu širšího monitoringu než klasická cílová metrologie.
• Proteomika v klinickém kontextu: řada pilotních studií nanoLC–MS/MS na mateřském mléce a séru směřuje k identifikaci proteinových biomarkerů rané detekce rakoviny prsu; předběžné dysregulace apolipoproteinů, serpiny a imunitních proteinů.
• Praktické analytické problémy: příklady zahrnují isobarické interference (NDMA vs DMF) vyžadující vyšší chromatografickou selektivitu, přechod z He na N2 v GC s APGC, analytické strategii pro nízkoúrovňové nitrosaminy a potřebu stabilních povrchů (MaxPeak HPS, CVD povlaky) pro snížení adsorpce/úniku kovů.
• PAT, automatizace a datová věda: rostoucí integrace on-line spektroskopie, automatizovaných protokolů (MALDI robotika, wet-chemistry analyzátory), a ML/AI nástrojů pro modelování, optimalizaci a odhalování příčin (root-cause).

Přínosy a praktické využití metody

Praktické dopady popsaných metod zahrnují:

• Rychlejší a citlivější detekci stopových látek v potravinách, vodách a farmaceutikách (PFAS, pesticidy, nitrosaminy, OGSR).
• Možnost neinvazivního screeningu a objevování biomarkerů (mateřské mléko, sérum) pomocí MS-proteomiky pro předklinickou diagnostiku.
• Zvýšení robustnosti analýz díky moderním povrchovým úpravám (HPS, CVD) a optimalizovaným chromatografickým metodám pro náročné analyty (polysorbáty, peptidy, PROTACs).
• Zkrácení vývojových cyklů skrze HT přístupy (droplety, automatizované MALDI, microfluidika) a vylepšené PAT pro rychlé rozhodování v procesu výroby.
• Rozšíření monitorovacích programů (pasivní vzorkovače, biomonitoring) s přímým vlivem na regulační a veřejné zdraví.

Budoucí trendy a možnosti využití

Na základě představených výsledků lze očekávat tyto směry rozvoje:

• Další integrace multidimenzionálních separací s vysokorychlostními HRMS pro komplexní nontarget a exposomické analýzy.
• Širší využití hyperspektrálních zobrazovacích metod (SRS, PCRS) v environmentálním i forenzním kontextu.
• Standardizované pasivní vzorkovače a postupy pro PFAS, plus rozšíření analyzovaných panelů na emerging látky a izomery.
• Rozvoj automatizovaných, škálovatelných pracovních postupů (robotika, MALDI, automatické vzorkování) kombinovaných s FAIR datovou infrastrukturou a modely ML, včetně zohlednění interpretovatelnosti modelů a „Rashomon“ jevu v chemometrice.
• Uplatnění green-analytical principů a AQbD pro minimalizaci nákladů, odpadů a zlepšení robustnosti metod.

Závěr

Sborník EAS 2023 dokumentuje intenzivní posun v analytické instrumentaci a metodách směrem k vyšší dimenzionalitě, rychlosti a informační hustotě měření. Kombinace pokročilých separací, moderních hmotnostních spektrometrů, vysoce specifických zobrazovacích metod a datově řízených přístupů umožňuje řešit současné výzvy v environmentalní analytice, forenzice, farmaceutické kvalitě i klinické proteomice. Praktická implementace však vyžaduje pečlivé řešení problémů metodické specificity, standardizace a interpretovatelnosti dat.

Reference

Vybrané citace uvedené v původních abstraktech (výběr):

• Bang J. et al., Journal of the American Chemical Society, 2016, 138, 4448.
• Villarreal P. et al., JACS, 2017, 139, 11973.
• Porter E., Chem, 2019, 5, 2264.
• Davis A., ACS Nano, 2021, 15, 1426.
• Lang B., ACS Nano, 2021, 15, 10275.
• Shi Y., Angewandte Chemie Int. Ed., 2021, 60, 25436; Shi Y., ACS Nano, 2021, 15, 15429.
• Arango et al., ACS AMI, 2022, 14, 43937.
• Singh et al., JACS, 2023, 145, 1668.
• Xin Yan et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 12960–12972.
• N. M. Morato et al., SLAS Technology, 2021, 26, 555–571.
• R. G. Cooks et al., Israel Journal of Chemistry, 2023, e202300034.