Eastern Analytical Symposium & Exposition 2024 Abstract Book

Shrnutí sborníku abstraktů Eastern Analytical Symposium (November 2024)

Význam tématu

Konference EAS 2024 shrnuje současné trendy napříč analytickou spektroskopií, chromatografií, hmotnostní spektrometrií, NMR, zobrazovacími technikami a biomedicínskou analýzou. Hlavní význam shrnutých prací spočívá v:

• zvýšení analytické citlivosti a selektivity pro komplexní biologické a materiálové vzorky (viry, VLP, RNA, ADC, oligonukleotidy, PFAS);
• rychlejším a škálovatelným pracovním postupům pro vývoj léků a in‑process kontrolu (online UHPLC‑PAT, 2D‑LC, AEMS, DESI);
• implementaci udržitelných pracovních postupů v analytických laboratořích;
• rozvoji prostorově‑rozlišujících přístupů (MSI, O‑PTIR, hyperspektrální FTIR/Raman) pro klinické a kulturně‑historické aplikace;
• zavedení robustních strategií pro regulaci a kvalitu (ICH Q14/Q2(R2), qNMR platformy, E&L studie).

Cíle a přehled programu

Sborník obsahuje stovky krátkých abstraktů; v tomto shrnutí jsou zvýrazněny reprezentativní směry:

• nové metody hmotnostní spektrometrie pro velmi velké částice (Charge Detection MS pro viry a VLP);
• pokroky v NMR pro strukturální eluciaci (i‑HMBC, izotop‑shiftové přístupy, qNMR digitalizace, TOCSY/DEPT arrays);
• pokročilá chromatografie pro bioterapeutika (2D‑LC, SEC‑SEC online s MALS/dRI, tandem‑columns, nové sloupce MFPP/SPP/PFGC);
• rapidní ambientní MS a ultrarychlé platformy pro HTS (AEMS, DESI‑MS, droplet‑APCI, Echo‑MS);
• spektroskopické zobrazovací techniky (MSI + CNN pro predikci recidivy, NIR‑vSHG, O‑PTIR pro submikronální částice, DUVRR pro degradaci mRNA);
• praktické analytické výzvy v bioprocesu a regulaci: PS‑80 analýza, stanovení TCEP (IC), E&L u PEG produktů, nitrosaminy a impurity v API;
• metody pro PFAS a „total fluorine“ přístupy (CIC, TOP, SERS, LC‑HRMS) a modelování jejich dopadu;
• kulturní dědictví a konzervační analýzy pomocí FTIR, Raman, XRF, SEM‑EDS.

Použitá metodika a instrumentace

V pracích dominují kombinace separačních a spektrometrických technik. Výběr klíčových přístupů a přístrojů:

• Hmotnostní spektrometrie: CD‑MS, QTOF, QQQ (MRM), QTrap, orbitrap/HRMS, transportní MS, přenosné/benchtop MS, DESI, AEMS (Echo‑MS), droplet‑APCI;
• Chromatografie: UHPLC, 2D‑LC (RP/ion‑exchange/SEC/HIC), SEC‑SEC online, GC×GC, IP‑RP LC pro oligonukleotidy, capillary LC, HILIC, PGC; nové sorbenty: MFPP, SPP, hybridní silica s bidentátním end‑cap;
• NMR: i‑HMBC, TOCSY/DEPT array, qNMR (standard DFA), 1H/13C/19F, mikro/kapilární NMR a automatizované qQMSA přístupy;
• Spektroskopie & zobrazování: MSI (MALDI/LDI varianty), O‑PTIR (sub‑µm IR), DUV Resonance Raman (mRNA), FTIR/ATR, LDIR, Raman (konfokální a low‑frequency), NIR‑vSHG;
• Detektory a doplňky: MALS, dRI, ELSD, CAD, mikropyrolýza + GC‑MS/FID (metanizace), CIC pro total F, ICP‑MS pro prvkové nečistoty;
• Podpůrné technologie: microfluidika (TFF, online nanofiltrace), automatizace (Tecan Evo, Echo robotics, OpenPort, robotizované satelitní lab systémy), změna fáze (SPE, hybridizace pro oligonukleotidy), strojové učení/CNN pro datové interpretace.

Hlavní výsledky a diskuse

Shrnutí nejdůležitějších výstupů dle tematických bloků:

• CD‑MS pro megadaltonové systémy: umožňuje přímé měření hmotnostních distribucí heterogenních VLP/virů a on‑line propojení se SEC pro PAT; vyniká při stanovení stoichiometrie a sledování sestavovacích mezikroků.
• NMR pokroky: i‑HMBC detekuje 2‑vazbové 1H–13C korelace pomocí izotopového posunu s vysokou citlivostí; array‑TOCSY/DEPT přístupy a qQMSA digitalizují qNMR analýzy pro robustní, automatizované kvantifikace; DFA identifikován jako všestranný interní qNMR standard (1H/19F).
• Chromatografie & 2D separace: online 2D SEC‑SEC s MALS/dRI získává absolutní MW rozdělení bez kalibrace; tandem‑columns a SPP/ MFPP nabízejí lepší rozlišení při vysokých lineárních rychlostech; nové materiály zvyšují odolnost vůči vysokému pH a zlepšují škálovatelnost.
• Rychlá analýza a HTS: AEMS a Echo‑MS umožňují analýzu v rozsahu ~1 s/sample, zásadně urychlují screening reakcí a biochemické assay; DESI‑MS automatizované platformy dovolují konzolidovat syntézu a analýzu v jednom closed‑loop systému.
• Spektrální zobrazování a ML: MSI + n‑dimenzionální CNN přistupy poskytují automatické regionální anotace a klinické predikce (příklad predikce recidivy plicního adenokarcinomu); O‑PTIR a nano‑IR zpřístupňují chemickou identifikaci sub‑µm partikúl, včetně biologických částeček v léčivých formulacích.
• Biologická a farmaceutická analytika: robustní metody pro PS‑80 (protein precip. pre‑cleanup), TCEP (IC na oxidovaný produkt TCEPO), ADC bioanalytika (free payload, conjugated payload, total antibody, DAR) a oligonukleotidy (hybridizační přístupy pro LC‑MS) řeší konkrétní analytické výzvy v GMP prostředí.
• PFAS a „total fluorine“: kombinace LC‑HRMS, SERS, TOP a CIC umožňuje lepší zachycení komplexních PFAS směsí v AFFF a vodách; ML i nové analytické přístupy zlepšují nepokryté „missing fluorine“ problematiku.

Přínosy a praktické využití metod

• Zvýšení produktivity: on‑line PAT a AEMS/DESI‑MS zrychlují vývoj procesů a HTS, snižují spotřebu rozpouštědel a zkracují cykly rozhodování;
• Vyšší informativnost: CD‑MS, MSI a NMR‑novinky poskytují detailní fyzikálně‑chemické informace nezbytné pro kvalifikaci biologických komplexů, vakcín a VLP;
• Regulační relevance: QbD‑přístupy, metodické moduly pro ICH Q14/Q2(R2), validated IC/NMR/LC‑MS metody přispívají k lepší připravenosti při registracích a kontrole kvality;
• Udržitelnost: snížení organických rozpouštědel (small‑bore columns, alternativní solventy), implementace zelených postupů v forenzní a farmaceutické praxi;
• Forenzní a ochrana dědictví: přenositelné spektrometry a single‑molecule techniky (BBM, single‑molecule fluorescence) zlepšují analyzovatelnost stop a materiálů v terénu či muzeích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace AI/ML do metody vývoje, interpretace spekter a prediktivních workflow pro neznámé signály (GC‑VUV spectral prediction ML, MSI‑CNN);
• rozšířené využití ultrarychlých ambientních MS platforem pro spojení syntézy a analýzy v closed‑loop systémech a jejich nasazení v průmyslovém HTS;
• směřování k „total“ metrikám (total PFAS, total fluorine, TOF) a masivnímu nasazení nekonvenčních analýz pro doplnění targetovaných metod;
• další rozvoj vysokocitlivých NMR experimentů (i‑HMBC, isotope‑shift strategie) pro nízkovzorkové strukturální eluciace a automatizaci qNMR jako kompendiálního nástroje;
• uplatnění zelených analytických přístupů v regulovaných laboratořích a širší adopce QbD pro analytický lifecycle management;
• pokračující miniaturizace a integrace separace s detekcí (capillary LC, microfluidic‑packed columns, O‑PTIR + fluorescence) pro analýzu vzácných a limitovaných vzorků (biopsie, single cell, droplets).

Závěr

EAS 2024 demonstroval, že analytická chemie rychle postupuje směrem k vyšší integraci, vyšší rychlosti a vyšší informativnosti. Klíčovými hybateli jsou: kombinace pokročilých separačních technik s vysokorozlišenou spektrometrií, automatizace/robotika, a zavádění AI‑přístupů k datové analýze. Paralelně roste důraz na udržitelnost a regulační připravenost, zejména v biotechnologickém a farmaceutickém sektoru. Mnoho prezentovaných metod je již připraveno pro přenos do praxe (PAT, HTS, E&L, PFAS monitoring), jiné nasměrují další výzkum (single‑molecule, total fluorine, nové NMR experimenty).

Použitá instrumentace (vybrané, přehled)

• Charge Detection MS (CD‑MS), QTOF, QQQ, Orbitrap, transportní a přenosné MS platformy;
• UHPLC, HPLC, 2D‑LC, SEC‑SEC online s MALS a dRI, GC×GC, IP‑RP LC pro oligonukleotidy;
• NMR spektrometry (vícejádrové 1H/13C/19F), specializované pulsy pro i‑HMBC, TOCSY/DEPT array;
• FTIR/ATR, LDIR, Raman (konfokální), O‑PTIR, DUV‑RR, SERS;
• ICP‑MS, IC (pro TCEP/TCEPO), CIC (combustion ion chromatography pro total F), GC‑MS/FID (s methanizérem pro pyrolytické studie);
• Automatizované platformy: Tecan Evo, Echo (acoustic ejection), OpenPort, satellite lab toolkits pro IMF; microfluidika, TFF/NF v LPPS/SPPS hybridních procesech.

Reference

• Winston A., "Sustainable Business Went Mainstream in 2021", Harvard Business Review, 2021 (citováno v prezentaci o udržitelnosti ve forenzní vědě).
• Lodge S. et al., Anal. Chem., 2021, 93, 3976–3986 (metody pro serum NMR suppression a související techniky).
• Nitschke P. et al., Anal. Chem., 2022, 94, 1333–1341 (pokročilé NMR techniky pro séra).
• Fuertes‑Martín R., Correig X., Vallvé JC, Amigó N.; Life 2021, 11, 1407 (on GlycA/GlycB a NMR biomarkery).
• Krishnamurthy K.; Magn. Reson. Chem., 2013, 51, 821–829 (CRAFT NMR software pro časovou doménu a kvantifikaci).
• USEPA Method 1621 (2024), Determination of Adsorbable Organic Fluorine (AOF) in Aqueous Matrices by Combustion Ion Chromatography (CIC) — zmíněno v souvislosti s analýzou PFAS.