The Switch Is on: from triple quadrupoles and Q-TOF to Orbitrap High Resolution Mass Spectrometry

Význam tématu

V oblasti analytické chemie dochází k zásadnímu posunu od tradičních nízkorozlišovacích hmotnostních spektrometrů k vysoce přesným Orbitrap systémům. High-Resolution Accurate Mass (HRAM) technologie umožňuje současné získání kvalitativních i kvantitativních dat v jednom měření, čímž zvyšuje efektivitu práce v laboratořích pro forenzní toxikologii, potravinovou bezpečnost, monitorování léčiv, environmentální analýzy či farmaceutický výzkum.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je prezentovat úspěšné příklady nasazení hybridního kvadrupól-Orbitrap přístroje Q Exactive (včetně verze Focus) a ukázat, jak HRAM systémy překonávají konvenční triple kvadrupóly i Q-TOF v cílené kvantifikaci i neřízeném screeningu.

Použitá metodika a instrumentace

Ve studii byly nasazeny následující metody:

• Plnoskenové měření (full-scan MS)
• Monitorování vybraných iontů (SIM)
• Paralelní reakční monitorování (PRM)
• Variabilní data-independent acquisition (vDIA)
• Rychlé přepínání polarity iontů
• Interní zámkové hmoty pro dlouhodobou stabilitu m/z

Použitá instrumentace:

• Thermo Scientific Q Exactive Orbitrap
• Thermo Scientific Q Exactive Focus Orbitrap
• UHPLC systémy kompatibilní s HRMS

Hlavní výsledky a diskuse

Hlavní poznatky jsou:

• Orbitrap systémy kombinují kvalifikaci i kvantifikaci v jednom analytickém běhu
• Ultravyšší rozlišení (70 000–280 000) dovoluje odlišit jemné izotopické vzorce (34S, 15N, 18O, 13C atd.) a potlačit interferující matrici
• Retrospektivní analýza plnoskenových dat umožňuje dohledávat nové látky bez opětovného měření
• Pět klíčových výhod: snadný vývoj multireziduálních metod, odhalování aduktů a degradantů, vyšší specifies detekčních analyzovaných látek, retrospektivní data mining, simultánní kvantitativní a kvalitativní analýza

Vybrané příklady z praxe:

• Dr. Susanne Ekroth (Švédská národní potravinová agentura) – jednorunové stanovení pesticidů a screening neočekávaných reziduí
• Dr. Bertrand Rochat (Švýcarsko) – validace absolutní kvantifikace peptidu hepcidinu a vitamínu D3 a neřízený metabolomický screening
• Dr. Simon Hudson (LGC Group) – dlouhodobá stabilita, vnitřní kalibrace, jedna kalibrace týdně
• Ali W. Haghani (Eurofins) – analýza pitné i odpadní vody dle EPA, identifikace transformačních produktů
• Dr. Barbara Bojko (Polsko) – metabolomická studie mozkových neurotransmiterů, objev nových metabolitů
• Prof. Mario Thevis (Německo) – trendy v dopingovém testování, přechod na HRMS

Přínosy a praktické využití metody

Orbitrap technologie přináší:

• Zvýšenou laboratorní propustnost díky jedné kombinované metodě
• Snížení chybovosti a falešně pozitivních nálezů díky vysoké selektivitě
• Schopnost dotazovat se na nové látky v historických datech
• Široké uplatnění v různých oblastech: toxikologie, environment, potravinářství, farmacie, klinická analýza

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj rychlých chromatografických separací (UHPLC) spojených s HRAM
• Integrace do neřízených metabolomických a lipidomických studií
• Pokročilé bioinformatické nástroje pro retrospektivní data mining
• Rozšíření do dopingové kontroly a monitoringu nových psychoaktivních látek
• Vývoj automatizovaných workflow pro rutinní QA/QC analýzy

Závěr

Orbitrap vysoké rozlišení a přesné hmotnostní spektrometrie představuje nový standard pro současné analytické laboratoře. Kombinace kvalitativních a kvantitativních dat v jednom běhu, vysoká selektivita, retrospektivní analýza a jednoduché nastavení metod přináší výrazné zvýšení efektivity a spolehlivosti výsledků.

Reference

1. Lab of the Future – Orbitrap Quantitation
2. Rajski L., Gomez-Ramos M. del M., Fernandez-Alba A. R. J. Chromatogr. A. 2014, 1360:119–127
3. Thermo Fisher Scientific Technical Note 64287
4. Henry H. et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2012;26:499–509
5. B. Rochat. Trends Anal. Chem. 84 (2016) 151–164
6. Grund B., Marvin L., Rochat B. J. Pharm. Biomed. Anal. 2016;124:48–56
7. Haghani et al. Chromatography Online
8. Dr. Simon Hudson, LGC Group webinar
9. Admescope Ltd. news
10. Dr. Bojko, 5th Conference of Polish Mass Spectrometry Society 2016