Orbitrap quantitation: lab of the future - Close your uncertainty gap with the selectivity and confidence of HRAM

Význam tématu

V analytické chemii roste význam kvantitativních metod založených na vysokém rozlišení a přesné hmotnosti (HRAM) hmotnostní spektrometrie. Kombinace quadrupolové selekce iontů s Orbitrap analyzátorem umožňuje v jednom běhu získat kvalitativní a kvantitativní data s výrazně vyšší selektivitou než klasické LC-QQQ metody. Díky schopnosti full-scan akvizice a širokému dynamickému rozsahu lze analyzovat komplexní vzorky, provádět retrospektivní analýzy a minimalizovat riziko falešně pozitivních či negativních výsledků.

Cíle a přehled článku

Cílem textu je představit vlastnosti a možnosti platformy Thermo Scientific Q Exactive (včetně Q Exactive Focus) pro kvantitativní analýzu malých molekul v různých aplikačních oblastech. Článek shrnuje klíčové parametry, pracovní režimy (full-scan MS, AIF, SIM, PRM, vDIA), dosažené výkony v potravinářské analýze, sledování environmentálních kontaminant, klinickém výzkumu, forenzní toxikologii a farmaceutickém výzkumu.

Použitá metodika a instrumentace

Princip metody staví na benchtop LC-MS systému složeném z:

• iono­izera H-ESI II (heated electrospray),
• RF-soustřeďovací čočky a bent-flatapole,
• hyperbolického quadrupolu pro selekci prekurzorových iontů (izolační šířka 0,4–4,0 amu),
• C-Trapu pro akumulaci iontů,
• HCD buňky pro fragmentaci (all-ion fragmentation, DIA),
• Orbitrap analyzátoru s rozlišením 17 500–140 000 FWHM (m/z 200) a vakuem 10⁻¹⁰ mbar.

Hlavní výsledky a diskuse

• Dynamický rozsah kvantifikace v režimu full-scan dosahuje až šesti řádů; intra-skenovací dynamika až pět řádů.
  
• Rozlišení 70 000 a více FWHM eliminuje isobarické rušení a zvyšuje selektivitu v komplexních matricích (potraviny, voda, biologické vzorky).
• Režimy SIM, PRM a vDIA umožňují cílenou i nekontrolovanou akvizici dat, podporují multi-reziduální metody a retrospektivní vyhledávání bez nutnosti opakovaných analýz.
• Metody byly validovány pro: pesticidy (QuEChERS, 10–500 ng/kg, přesnost < 20 %, nejistota < 50 %), mykotoxiny, veterinární farmaka, barviva, toxiny, farmaceutické rezidua v potravinách, pitné a odpadní vodě (LOD v ng/L), klinické a forenzní matri­ce (plazma, moč, sliny) v pg–ng/mL koncentracích.
• Srovnávací studie ukázaly citlivost a lineární odezvu srovnatelnou nebo lepší než u LC-QQQ a LC-TOF.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a snadná tvorba kvantitativních metod bez složité optimalizace SRM přechodů.
• Stabilní kalibrace udržující se dny až týdny garance reprodukovatelnosti.
• Možnost full-scan záznamu a následné retrospektivní analýzy do neomezeného počtu látek.
• Vysoká selektivita snižuje potřebu rozsáhlé předúpravy vzorků a minimalizuje falešné signály.
• Podpora rychlých chromatografických technik (UHPLC, turbulent-flow SPE) a multiplexace pro vysokou propustnost.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj datově nezávislých akvizičních režimů (vDIA) a jejich automatizované vyhodnocování.
• Implementace rozsáhlých HRAM spektrálních knihoven a integrace s řešeními umělé inteligence pro zrychlení identifikace.
• Snížení nákladů a velikosti přístrojů pro širší nasazení ve státních i soukromých laboratořích.
• Rozšíření aplikací do metabolomiky, proteomiky a biofarmaceutického výzkumu.

Závěr

Technologie Q Exactive orbitrapových hmotnostních spektrometrů představuje laboratorě budoucnosti díky výjimečnému dynamickému rozsahu, vysokému rozlišení, přesné hmotnosti a flexibilním režimům akvizice. Umožňuje rychlou a spolehlivou kvantifikaci stovek až tisíců sloučenin v komplexních matricích a otevírá nové možnosti v potravinářské analýze, environmentalistice, klinickém a forenzním výzkumu či vývoji léčiv.

Reference

1. Rajski, Ł.; Gómez-Ramos, M. del; Fernández-Alba, A. R. Large pesticide multiresidue screening method by liquid chromatography–Orbitrap mass spectrometry in full scan mode applied to fruit and vegetables. J. Chromatogr. A. 2014, 1360:119–127.
2. Thermo Scientific. The Thermo Scientific Exactive Mass Spectrometer – The ultimate screening machine and overview of scientific literature. Literature Review XX63548_E 06/12M.