Bruker scimaX MRMS - The Applications Book

Význam tématu

Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) představuje nejvyšší úroveň hmotnostní přesnosti, rozlišovací schopnosti a flexibilní analýzy, kterou dosud žádný jiný přístroj nenabídl.
ScimaX MRMS se svým 7T Maxwellovým magnetem není závislý na kapalných kryogenech, což umožňuje kompaktní instalaci v běžných laboratořích a nepřetržitý provoz bez doplňování kapalného helia nebo dusíku.

Cíle a přehled studie / článku

Text shrnuje publikační sborník, který ukazuje široké možnosti scimaX MRMS v různých aplikacích:

• MALDI imaging malých a středních molekul s extrémním rozlišením a hmotnostní přesností.
• Vysokoprůchodové metabolomické workflow (FIA, CASI, LC–MS) pro rychlou detekci známých i neznámých metabolitů.
• Native MS pro analýzu intact proteinů a biomolekulárních komplexů s izotopovým rozlišením.
• Top-down a peptide MSn fragmentace (CID, ECD, ETD, SORI-CID) pro detailní strukturní charakterizaci.
• Petroleomika a environmentální vzorky s komplexní dekonvolucí heteroatomových směsí.
• Isotopická jemná struktura (IFS) pro jednoznačné přiřazení elementárních vzorců v rozsahu několika ppb.

Použitá metodika a instrumentace

Zařízení je založeno na vedení iontů z duálního ESI/MALDI zdroje přes dvoustupňový iontový trychtýř a kvadrupólový izolátor (CASI) do detekční buňky ParaCell.
Ve vakuu para-ICR detektoru s patentovanou technologií 2×R je možné provádět in-cell izolaci i kolizní či elektronové disociace (CID, SORI-CID, (n)ECD, (n)ETD).
Magnet je vodou a elektricky chlazený 7T Maxwellův systém bez nutnosti kapalných kryogenů (bieniální výměna chladící hlavy).
Podporováno je LC-MS analýzy při 1 Hz s rozlišením ≥450 000 @ m/z 400 a MALDI-IMAGING rychlostí 1 pixel/s při stejném rozlišení.

Hlavní výsledky a diskuse

MRMS dosahuje rozlišovací schopnosti >20 000 000 (m/z 400) s hmotnostní přesností do stovek ppb interním kalibrováním.
MALDI imaging ratích tkání (70–50 µm) ukazuje separaci iontů odlišných o desítky mDa, přičemž analýza trvala méně než 7 hodin.
V metabolomickém FI-MS a CASI workflow (>200 vzorků/den) lze detekovat i nízkokoncentrované složky a využít izotopickou strukturu pro sumární vzorce.
Native MS odhaluje intact proteiny (ubiquitin 10+ s R>2 000 000) a ligand-protein interakce při subnanomolárních koncentracích.
Peptidová MSn (Lincomycin, Substance P) nabízí >87 % pokrytí sekvence a vícestupňovou disociaci s izotopovým rozlišením.
Petroleomika a DOM analýza prokazují bohatou složku heteroatomových tříd (O, N, S), van Krevelenovy diagramy i CASI-LDI pro zvýšení dynamického rozsahu.
IFS ukazuje jednoznačnou detekci 13C, 15N, 18O, 34S izotopů v rámci A+1 a A+2 špiček.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoké rozlišení a hmotnostní přesnost umožňují jednoznačnou formulaci molekul, eliminaci falešných pozitiv a rychlý průchod vzorky v oblasti farmacie, kliniky i průmyslové kvality.
Automatizované workflow (Imaging, FIA, LC, native screening) zvyšuje produktivitu laboratoří a urychluje rozhodovací procesy.
Univerzálnost zdroje a detektoru poskytuje možnost přechodu mezi MALDI, ESI, APPI, LDI a kombinovanými metodami bez přestavby přístroje.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další zdokonalení technologie vede k návrhu 18T MRMS, které přinese transformačně vyšší citlivost a rozlišení.
Integrace s umělou inteligencí a strojovým učením pro automatické vyhodnocení IFS a rychlé anotace vzorků.
Pokročilá MSn analýza pro multi-omics výzkum a mapování proteinových komplexů in situ.
Miniaturizace a field-deployable verze pro environmentální monitoring a klinickou diagnostiku v terénu.

Závěr

ScimaX MRMS přináší bezprecedentní výkon v rozlišovací schopnosti i hmotnostní přesnosti na 7T poli bez potřeby kapalných kryogenů.
Flexibilita ESI/MALDI zdroje, integrované MSn a IFS umožňují široké uplatnění od bioanalýz po petroleomiku a environmentální vědy.
Technologie připravuje cestu k dalším generacím 18T MRMS a rozšířeným možnostem automatizace a umělé inteligence.

Reference

• Bruker Daltonik GmbH. The Applications Book: MRMS scimaX MRMS. 2020.
• Thompson CJ. Welcome Letter. Bruker Scientific LLC. 2020.
• Nikolaev E., Loo J. Expert Insights on scimaX MRMS. Bruker Publications. 2020.