MSUM 2017: Applying New GC-Orbitrap™ MS Functionalities to Extractables and Leachables and Metabolomics Analyses

Význam tématu

Vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie spojená s plynovou chromatografií (GC-Orbitrap MS) představuje moderní přístup k analýze extrakčních a migračních látek (extractables & leachables) i komplexních metabolitů. Díky kombinaci vysokého rozlišení, přesnosti hmotnostního čísla a možnosti detailní strukturální elucidace lze lépe prozkoumat neznámé sloučeniny v potravinách, farmaceutických výrobcích nebo biologických matricích.

Cíle a přehled článku

Prezentace shrnuje nové funkce a aplikace GC-Orbitrap MS systémů Thermo Scientific se zaměřením na:

• automatizované vyhledávání neznámých v HRAM knihovnách včetně retenční indexace,
• rozšířené spektrální databáze pro metabolomiku a kontaminanty,
• variabilní elektronovou energii (VeV) pro zvýraznění molekulového iontu,
• ukázky detekce a identifikace extrakčních látek a metabolitů bez předchozích referencí.

Použitá metodika a instrumentace

Ve studii jsou využity tyto přístroje a technologie:

• GC-Orbitrap systémy Exactive a Q Exactive GC-MS/MS,
• THERMO SCIENTIFIC TRACE 1310 GC se speciálním injektorem a detektorem,
• ExtractaBrite iontové zdroje s vyměnitelnou RF čočkou,
• Curved Linear Trap (C-TRAP), bent-flatapole a HCD cell pro MS/MS fragmentaci,
• software TraceFinder pro dekonvoluci a automatický screening,
• Compound Discoverer pro chemickou ionizaci a detekci molekulových iontů,
• Mass Frontier pro podporu strukturální elucidace.

Hlavní výsledky a diskuse

• Automatizované vyhledávání v nových HRAM knihovnách (metabolomika >800 sloučenin, kontaminanty >700 položek) zrychluje screening neznámých.
• Retenční indexace (Kovats index) integrovaná do dekonvoluce zvyšuje selektivitu a přesnost při rozlišení izomerů.
• Variabilní elektronová energie (VeV) umožňuje ladit podmínky ionizace, čímž výrazně posiluje signál molekulového iontu (příklady kynureninu, propylparabenu).
• Vysoká hmotnostní přesnost (<1 ppm) a rozlišení (60–120 000) zajišťují jistotu formulové potvrzení a eliminaci falešných identifikací u extrakčních látek.
• Příklady aplikace ukazují odhalení chybného přiřazení v NIST knihovně a úspěšnou strukturální elucidaci oligomerů z pryže.

Přínosy a praktické využití metody

GC-Orbitrap MS přináší:

• víceúrovňové potvrzení identity sloučenin (tentativní, confident, confirmed dle USP <1663>),
• spolehlivou identifikaci bez reference ve standardních knihovnách,
• efektivní screening extrakčních a migračních látek v materiálech pro farmaceutika a potraviny,
• rozšíření možností metabolomických studií o vysoce přesné kvantifikace a detekci nízkokoncentrovaných metabolitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj HRAM knihoven s větším spektrem derivatizovaných i podivných látek.
• Implementace umělé inteligence a strojového učení pro automatizované vyhodnocování neznámých signálů.
• Integrace chemické ionizace a více úrovní MSn pro detailní strukturální analýzu komplexních směsí.
• On-line hyphenace s dalšími technikami (např. GC×GC, IMS) pro lepší separaci a charakterizaci izomerů.

Závěr

Nové funkce GC-Orbitrap MS systémů značně zvyšují spolehlivost a hloubku analýzy neznámých látek v oblasti extraktabilit, leachables i metabolomiky. Kombinace vysokého rozlišení, retenční indexace a variabilní ionizační energie otevírá nové možnosti pro rutinní i výzkumné aplikace v chemické, potravinářské i farmaceutické analytice.