GC IsoLink II IRMS System: Nitrogen isotope values of amino acids

Význam tématu

Analýza poměru izotopů dusíku v aminokyselinách poskytuje cenné informace o zdrojích dusíku, trofické pozici organismů a variacích metabolických drah. Díky schopnosti rozlišit izotopické frakcionace lze sledovat potravní řetězce ve vodních i suchozemských ekosystémech a studovat patologické procesy, například změny metabolismu v nádorových buňkách.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo posoudit přesnost a preciznost stanovení hodnot δ15N jednotlivých aminokyselin pomocí plynové chromatografie s IRMS (GC-IRMS) na systému Thermo Scientific GC IsoLink II a porovnat je s hodnotami získanými na EA-IRMS. Dokument popisuje přípravu derivátů, nastavení analytického systému a korelaci mezi oběma přístupy.

Použitá metodika

• Derivátování: Aminokyseliny byly přeměněny na N-acetyl-i-propyl (NAIP) estery pomocí propylace v kyselém prostředí, následné acetylace anhydridem octovým a úprav fází extrakcí dichlormethanem. Deriváty byly rekonstituovány v dichlormethanu a nasáty do autosampleru.
• Chromatografie: TRACE 1310 GC s kolónou TraceGOLD TG-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm). Injektor SSL při 260 °C, splitless (1,5 min), helium 1,4 mL/min. Program teplot: 80 °C (1 min), 20 °C/min do 170 °C, 8 °C/min do 270 °C (1 min).
• Konverze a měření: Postkolónový backflush a Micro Channel Device zajišťují odstranění rozpouštědel a optimální průchod analyzátu do jednoho kompaktního spalovacího a redukčního reaktoru při 1000 °C. Produkty – CO2 a N2 – jsou odděleně zachyceny, CO2 kryotrappingem a N2 je detekováno v IRMS.
• Kalibrace: GC-IRMS a EA-IRMS sdílely referenční plyn N2. EA-IRMS kalibrace proti USGS-42 a IAEA-N1, GC-IRMS kalibrace přímo vůči referenčnímu plynu.
• Údržba reaktoru: Doporučené podmínky předoxidace (O2 2 min) a re-oxidace (O2 30 min, He flush 120 min, odvzdušnění) minimalizují vznik NOx a zajišťují úplné spalování.

Použitá instrumentace

• TRACE 1310 GC
• GC IsoLink II Conversion Unit s Micro Channel Device a termoregulovaným backflushem
• DELTA V IRMS s rozhraním ConFlo IV
• EA IsoLink IRMS se single reactor sestavou (Cr2O3, Cu, AgCoO4)
• TriPlus RSH Autosampler

Hlavní výsledky a diskuse

• Chromatogram NAIP esterů ukázal kompletní rozlišení šesti klíčových aminokyselin s 600 ng na kolónu a hodnotami δ15N od –2,5 ‰ do +15,1 ‰.
• Srovnání GC-IRMS vs. EA-IRMS pro sedm aminokyselin vykázalo vysokou korelaci (r2 = 0,99), přesnost (1σ < 0,3 ‰) a shodu průměrných hodnot do 1 ‰.
• Reproducibilita GC-IRMS (SD < 0,3 ‰) i EA-IRMS (SD < 0,2 ‰) potvrdila stabilitu analytického řešení.

Přínosy a praktické využití metody

• Schopnost stanovit δ15N individuálních aminokyselin s vysokou přesností otevírá cestu k detailnímu mapování potravních řetězců a metabolických drah.
• Automatičnost a integrace celého procesu (derivátování, konverze, analýza) zvyšuje denní výkon laboratoře.
• Univerzální využití v environmentální, biologické i klinické analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj nových derivatizačních protokolů pro širší spektrum aminokyselin a dusíkatých metabolitů.
• Další miniaturizace a automatizace přípravy vzorků pro vysokopropustné aplikace.
• Integrace s dalšími technikami (LC-IRMS, hyphenate metody) pro komplexní multiizotopové studie.
• Aplikace v forenzní vědě, archeologii a monitoringu klimatu.

Závěr

Studie potvrdila, že systém Thermo Scientific GC IsoLink II IRMS umožňuje spolehlivé, přesné a přesně kalibrované stanovení δ15N jednotlivých aminokyselin. Díky kombinaci efektivního derivátování, optimalizovaného spalovacího modulu a automatizovaného backflushe je metoda vhodná pro široké spektrum výzkumných i aplikovaných analýz.

Reference

• Corr L.T., Berstan R., Evershed R.P. Rapid Communications in Mass Spectrometry 21 (2007) 3759–3771.
• Hofmann D., Gehre M., Jung K. Isotopes in Environmental and Health Studies 39(3) (2003) 233–244.
• Yarnes C., Herszage J. Rapid Communications in Mass Spectrometry 31(8) (2017) 693–704.