Automation of Derivatisation Workflows for GC-MS Metabolomics Applications

Význam tématu

Chromatografie spojena s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) je klíčovou technikou v metabolomice díky vysoké reprodukovatelnosti a rozlišení.
Many polar metabolites require derivatizaci pro zvýšení volatility a termální stability.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo zautomatizovat a porovnat tři derivatizační postupy pro GC-MS metabolomiku:

• MOX-TMS s použitím MSTFA
• MOX-TMS s použitím TMSCN
• terc-butyldimethylsilyl (tBDMS) derivaty s MTBSTFA

Vyhodnocena byla reprodukovatelnost, účinnost derivatizace a kvalita chromatogramů.

Použitá metodika a instrumentace

Derivatizace byla provedena na plně automatizovaném systému GERSTEL MPS Dual Head XL:

• Stanice pro rozpouštědla a promývání (Wash station)
• Vortexer a agitátor pro míchání vzorků
• Multiposition Evaporation Station (mVAP) pro sušení
• CF-200 robotické centrifugy

Po MOX kroku (methoximation) následoval silylační krok při 37 °C (MSTFA nebo TMSCN) nebo 90 °C (MTBSTFA).
Analýza proběhla na Agilent 7890B GC spojeném s Q-TOF 7200B MS.

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny tři workflow byly úspěšné a reprodukovatelné, podle interních standardů:

• Průměrná retenční doba RSD ≤ 0,1 %
• Plochy signálů RSD kolem 10 %

Chromatogramy ukázaly, že TMSCN redukuje pozadí v rané části eluce ve srovnání s MSTFA.
tBDMS deriváty vykázaly nižší počet sloučenin, ale vyšší podíl zásahů s match faktorem > 90 (30 % vs. 20 % u TMS).

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace zrychluje přípravu vzorků a snižuje riziko chyb operátora.
Vyšší čistota chromatogramů zvyšuje citlivost a spolehlivost identifikace metabolit.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další optimalizace reagentů a teplotních protokolů.
Integrace s pokročilou datovou analýzou a databázovými nástroji.
Možnost rozšíření na ostatní typy metabolitů a vysokopropustné platformy.

Závěr

Automatizované workflow MOX-TMS (MSTFA a TMSCN) a tBDMS (MTBSTFA) jsou robustní, opakovatelné a vhodné pro vysoce výkonnou metabolomickou analýzu.

Reference

1. Khakimov A. et al. The use of trimethylsilyl cyanide derivatisation for robust and broad-spectrum high-throughput GC-MS metabolomics. Anal Bioanal Chem (2013) 405:9193.
2. Ohie T. et al. GC-MS with tert-butyldimethylsilyl derivatisation for screening organic acidemias. J Chromatogr B, 746 (2000) 63–73.