HPST ChromAtoMol #3 - časopis nejen pro analytické laboratoře

Význam tématu

Moderní analytická laboratoř čelí nárokům na vysokou citlivost, přesnost a rychlost analýz v široké škále oblastí – od environmentálních vzorků přes klinická a biologická měření až po potravinářské a farmaceutické aplikace. Pokrok v instrumentaci a softwarových nástrojích, jako jsou sofistikované techniky korekce spekter, tandemová hmotnostní spektrometrie, mikroarray analýzy nebo nové iontové zdroje, umožňuje řešit komplexní matriční efekty, odstraňovat spektrální interference a objevovat nízce zastoupené biomarkery. Posun k miniaturizaci, vyšší produktivitě a automatizaci přípravy vzorků navíc zvyšuje robustnost a reprodukovatelnost výsledků.

Cíle a přehled obsahu

Čtvrté číslo odborného časopisu ChromAtoMol přináší souhrn nejnovějších pokročilých analytických metod. Hlavními tématy jsou:

• FACT – softwarová korekce pozadí ICP-OES spekter
• ICP-MS/MS pro efektivní potlačení interferencí
• Agilent miRNA mikroarray technologie pro studium exprese
• Imunodeplece plodové vody pro analýzu nízko zastoupených proteinů
• Připojení kapilární elektroforézy k MS
• Automatizace spektra SPE extrakcí
• Necílený a cílený screening s LC/MS Q-TOF
• Static headspace GC/MS s high-efficiency ion source

Použitá metodika a instrumentace

• ICP-OES s FACT dekonvolučním softwarem (Agilent ICP Expert II)
• Tandemová ICP-MS/MS s oktapólovou kolizně/reakční celou (Agilent 8800 QQQ)
• GC/MSD 5977B s high-efficiency ion source a static headspace 7697A
• UHPLC-Q-TOF MS pro necílenou i cílenou analýzu (Agilent 6545/6550)
• Agilent SurePrint Inkjet miRNA microarrays a 2100 Bioanalyzer
• Imunodeplece na SPE kolónách MARS Hu-14 (Agilent)
• Kapilární elektroforéza CE-7100 spojená s ESI MS (Agilent CE-MS Interface)
• SPE automaty (Extrahera, SPE-DEX)
• Automatizovaná data processing a statistika v softwaru MassHunter, GeneSpring, CytoGenomics

Hlavní výsledky a diskuse

• FACT pro ICP-OES: úspěšná dekonvoluce překrývajících se píku Cd a Fe i v extrémních matricích, zlepšení přesnosti a rozlišení až desetkrát oproti optickému systému.
• ICP-MS/MS: výrazné potlačení isobarických i polyatomických interferencí (AsO, SeO, TiO) v režimech on-mass a mass-shift, detekční limity nižší než u tradičního ICP-MS a vysoká tolerance k zasoleným vzorkům.
• miRNA mikroarrays: přímé značení, SurePrint Inkjet syntéza oligozpro, vysoká specifi cka i reprodukovatelnost, analýza exprese s nízkými vstupními množstvími RNA (100 ng), validace kitů pro kontrolu kvality RNA.
• Imunodeplece plodové vody: cílená deplece 14 nejvíce zastoupených proteinů, zvýšení počtu detekovaných nízko zastoupených proteinů až dvojnásobně, identifikace potenciálních biomarkerů předčasného porodu.
• CE-ESI-MS: robustní koaxiální interface, analýza polarních i nepolárních látek, chirálních separací i nanočástic, příklady analýz D/L-laktátu, designer drog, syntetických kanabinoidů.
• SPE extrakce: automatizované platformy Extrahera a SPE-DEX pro paralelní čištění a koncentrování až 96 vzorků, vysoká reprodukovatelnost a výtěžnost.
• LC/MS Q-TOF screening: Auto MS/MS a All Ions MS/MS strategie pro cílený screening s konfirmací spekter, necílená analýza s algoritmickou extrakcí a alignmentem signálů, minimalizace falešně pozitivních nálezů.
• Static headspace GC/MS s HES: detekční limity ve fg/atto gramech (40 ppt VOC), vysoká opakovatelnost (<5 % RSD), dlouhodobá stabilita nad 2000 nástřiků.

Přínosy a praktické využití

Implementace těchto přístupů vede k:

• Vyšší spolehlivosti výsledků ve složitých matricích
• Nižším detekčním limitům a rozšířenému spektru stanovovaných látek
• Rychlejšímu vývoji a validaci metod s menší spotřebou vzorků a reagencií
• Možnosti odhalovat neočekávané kontaminanty či biomarkery

Budoucí trendy a možnosti využití

• Širší rozšíření tandemové ICP-MS/MS ve více aplikačních laboratořích
• Integrace CE-MS do rutinní klinické diagnostiky
• Další rozvoj HPLC a GC ion-source pro ultra-nízké LOD
• Pokročilejší bioinformatické nástroje pro necílený screening
• Automatizace přípravy vzorků (SPE, imunodeplece, on-line 2D chromatografie)
• Personalizovaná medicína využívající multi-omics přístupy (peptidomika, metabolomika, miRNAnalýza)

Závěr

Prezentované aplikace potvrzují, že kombinace moderní instrumentace a pokročilého softwaru umožňuje řešit stále náročnější analytické výzvy. Řada technik jako FACT, ICP-MS/MS, static headspace s HES, miRNA microarrays či CE-MS se ukazuje jako robustní a univerzální řešení pro stanovení stopových látek i biomarkerů v komplexních vzorcích. Další vývoj bude směřovat k vyšší automatizaci, integraci multi-omics dat a rozšíření necílených přístupů v rutinní praxi.

Reference

[1] Marek J. a kol., Application of FACT spectral deconvolution in ICP-OES, Anal. Chem.
[2] Ivo Novotný a kol., ICP-MS/MS – elimination of interferences, LCGC Europe
[3] Mestdagh P. a kol., miRQC Study, Nat. Methods 2014
[4] Tambor V. a kol., Immunodepletion in amniotic fluid proteomics, PLoS ONE 2012
[5] Maier V. a kol., CE-ESI-MS applications, J. Sep. Sci.
[6] Lacina O., Necílený screening LC-Q-TOF, Agilent Appl. Note
[7] Čaplygin M., High-efficiency source headspace GC/MS, Agilent Appl. Note