Thermo Scientific Nanospray Flex Ion Source

Význam tématu

Nanoflow elektrosprejová ionizace (nano-ESI) je klíčová pro vysoce citlivou analýzu biomolekul (proteiny, peptidy) hmotnostní spektrometrií. Použití nanoflow režimu s přesně řízenými velmi nízkými průtoky zvyšuje ionizační účinnost, šetří vzorek a často zlepšuje poměr signál/šum u stopových komponent. Produktová řada Nanospray Flex od Thermo Fisher cílí na zajištění stabilního, opakovatelného a snadno ovladatelného nano-ES rozhraní pro moderní MS systémy, čímž podporuje rozvoj objevné i kvantitativní proteomiky a dalších aplikací v biochemii a farmaceutickém výzkumu.

Cíle a přehled studie / článku

Text je produktovým přehledem iontového zdroje Nanospray Flex. Hlavním cílem dokumentu je představit konstrukční a provozní vlastnosti iontového zdroje, demonstrovat jeho stabilitu a citlivost při analýzách na nízkých průtocích a popsat dostupné adaptory, emitery a doplňky. Dokument zároveň uvádí kompatibilitu se stávajícími hmotnostními spektrometry Thermo Scientific a praktické možnosti nasazení online i offline workflows.

Použitá metodika a instrumentace

Popisovaná instrumentace a příslušenství:

• Nanospray Flex Ion Source – iontový zdroj s XYZ manipulátorem, posuvnými lištami pro rychlé zatažení emitru, vizualizací pomocí kamery a LCD monitoru.
• DirectJunction adaptér – univerzální spoj mezi kapilárou/kolonkou a emitterem s možností zero-dead-volume (ZDV) připojení a přímého vysokonapěťového (HV) vedení pro kovové emitery.
• LiquidJunction Cross/Tee – malé spojky s integrovanou platinovou elektrodou pro online HV spojení a připojení LC transfer line.
• Online emitery z nerezové oceli – pro široké rozsahy průtoků, opakovaně použitelné a odolné proti ucpání.
• Offline borosilikátové emitery – jednorázové/laboratorní emitery pro velmi nízké průtoky (10–40 nL/min), s Au/Pd povlakem pro zvýšení vodivosti.
• Kompatibilita s MS přístroji: LTQ, LTQ Orbitrap, LTQ Velos, LTQ FT, Exactive, série TSQ (Quantum, Vantage aj.), LCQ DECA XP Max; integrace s EASY-nLC a EASY-Column kapilárními kolonkami.

Metodické poznámky: zdroj umožňuje jak online nanoscale LC-MS spojení, tak rychlé přepnutí na offline borosilikátové emitery; optimalizuje ZDV spoje pro minimalizaci rozředění a ztrát; vizualizace emitru usnadňuje nastavení polohy a detekci problémů.

Hlavní výsledky a diskuse

Stabilita a citlivost:

• Zdroj poskytuje kontinuálně stabilní sprej při dlouhých bězích, což se přímo promítá do konzistentních signálů, úzkých peak tvarů a nízkých RSD hodnot.
• Demonstrace: přímá infuze jednosíťovaného peptidu při 300 nL/min na LTQ Velos ukázala kontinuální stabilitu (syrová data bez vyhlazení).

Chromatografické výsledky:

• Příklad: 100 fmol tryptického digestu BSA na EASY-nLC s EASY-Column (10 cm, 75 µm ID, 3 µm C18) při 300 nL/min a gradientu 5–35 % B za 10 min vedl k úzkým špičkám (FWHM ~3,5 s), tedy k dobrému chromatografickému rozlišení při nanoscale průtocích.

Emitery a průtoky:

• Nerezové emitery: stabilní sprej od <50 nL/min až po >1500 nL/min, snadné opětovné spuštění, provozní životnost přes 1000 hodin, nižší riziko ucpání díky geometrii hrotu.
• Borosilikátové emitery: vhodné pro velmi nízké průtoky 10–40 nL/min, dostupné v různých délkách pro optimalizaci startovacích vlastností a viskózních vzorků.

Praktické vlastnosti:

• Single set-up umožňuje všechny online nanoflow aplikace bez přestavby; přepnutí na offline workflow je rychlé.
• Zdvihací a polohovací mechanika včetně kamery a monitoru usnadňuje dolaďování pozice emitru vůči inletu MS.

Přínosy a praktické využití metody

Hlavní přínosy Nanospray Flex jsou:

• Zvýšená citlivost při analýzách biomolekul díky efektivní nano-ES ionizaci a minimalizaci rozředění vzorku.
• Šetření vzorku – možnost pracovat s průtoky od jednotek nL/min (borosilikát) do stovek nL/min (nerez) při vysokém signálu.
• Flexibilita nasazení – vhodné pro online LC-MS proteomiku, metabolomiku, cílené analýzy a také pro offline manuální nano-ES.
• Robustnost a opakovatelnost měření díky stabilnímu spreji a odolným nerezovým emitterům.
• Snížení doby nastavování a vyšší provozní dostupnost díky ergonomickému designu, vizualizaci a rychlému přepínání režimů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry a rozšíření využití:

• Další integrace s automatizovanými nanosystémy a mikrofluidikou pro snížení manuální manipulace a zvýšení reproducibility.
• Vývoj nových emitovaných materiálů a povrchových úprav pro zlepšení ionizační účinnosti u obtížně ionizovatelných analyzovaných látek.
• Širší použití v kvantitativní proteomice a klinických aplikacích, kde je klíčová citlivost při nízkých množstvích vzorku.
• Optimalizace pro vysokopropustné nanosystémy s cílem zkrátit analýzy bez ztráty rozlišení nebo citlivosti.

Závěr

Nanospray Flex Ion Source představuje komplexní a flexibilní řešení pro nanoscale elektrosprejové ionizace v MS laboratořích. Kombinace stabilního spreje, kompatibility s řadou MS přístrojů, možností ZDV spojení a volby mezi odolnými nerezovými a velmi citlivými borosilikátovými emitery umožňuje široké spektrum aplikací od objevné proteomiky po cílené analýzy. Produkt je navržen tak, aby minimalizoval ztrátu vzorku, maximalizoval citlivost a zkracoval dobu přípravy při rutinním provozu.

Reference

Thermo Fisher Scientific. Thermo Scientific Nanospray Flex Ion Source, produktový prospekt, 2016.