5. KONFERENCE ČESKÉ SPOLEČNOSTI PRO HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII - Sborník abstraktů

Význam tématu

Od chemické charakterizace drobných molekul až po detailní analýzu struktur proteinů či prostorovou distribuci látek v tkáních – hmotnostní spektrometrie (MS) je nezastupitelným nástrojem moderní analytické chemie. Komplexní workflow zahrnuje ionizaci, separaci, detekci a zpracování dat, což umožňuje vysokou citlivost, selektivitu i prostorové rozlišení. MS techniky nacházejí uplatnění v proteomice, metabolomice, klinické diagnostice, průmyslové kvalitě i environmentálním a forenzním výzkumu.

Cíle a přehled obsahu

Program 5. konference ČSHS nabídl přehled nejnovějších instrumentací, metod a aplikací, včetně plenárních přednášek o inovativních iontových zdrojích (SAWN, nanoDESI), pokročilých metodách srážkově indukované disociace, helium-tagované fotodissociaci, spektroskopii hybridních iont-mobilitních systémů a ukázky rozsáhlých aplikací od klimatické chemie atmosféry po klinickou metabolomiku. V přehledu vystavovatelů a sponzorů nechybí lídři trhu Shimadzu, Bruker, Thermo Fisher, SCIEX či Waters.

Použitá instrumentace

• MS analyzátory: kvadrupóly, kvadrupól-TOF, Orbitrap, FT-ICR, iontové pasti
• Iontové zdroje: elektrosprej (ESI), atmosférická chemická ionizace (APCI), MALDI, SAWN, nanoDESI, REIMS
• Separace: LC, GC, 2D GC, capLC, UFLC, separace v iontové mobilitě
• Specializované moduly: SWATH, MRM, nano-flow, MALDI imaging

Hlavní výsledky a diskuse

• SAWN: akustické nebulizační iontové zdroje umožňují nízkou vnitřní energii a nižší nabití proteinů než ESI
• NanoDESI: ambientní mikroiontový zdroj bez plynového nebulizéru s laterálním rozlišením <50 µm a hojnou funkcí v hmotnostním zobrazování
• Energie řízená CID a srovnání spekter: kvantifikace shody MS/MS spekter mezi QQQ, QTOF a iontovými pastmi
• He@VisPD a IRPD: helium-tagované fotodissociace pro vysoce rozlišené vibrační a viditelné spektra iontů rhodaminů a komplexů mocnářů
• SIFT-MS, PTR-MS, SIFDT-MS: reaktivní proudová trubice pro on-line kvantifikaci VOC v ozónotvorné chemii – analýza biogenních emisí a klinického dechu
• Ambientní ionizace (DESI, DART, SALD-ICP MS): aplikace na potraviny, nanočástice, mikroskopii a forenzní toxikologii
• Mikrofluidika a LOC: kombinace SAWN s digitální mikrofluidikou, elektrochemická CMS biomimetika P450
• MS Imaging: MALDI, DESI, LA-ICP-MS s použitím fiduciálních markerů pro multimodální 2D/3D mapování
• Proteomika a MS3D: studie interakcí protein-DNA (FOXO4), sledování komplexů Hsp70/Tomm34, oligomerizace WrbA, flotilínové interaktomy
• Glykomika a lipidomika: separace a validace izomerů N/O-glykanů, profilování algebraických změn v hepatokarcinomu a kolorektálním karcinomu
• Analýza vod a potravin: SPE, PLE a UHPLC/QTOF, GC-VUV detekce designer drog, stanovení PCB a mykotoxinů, sledování pesticidů, steroidů, biogenních terpenů

Přínosy a praktické využití metody

• On-line vysokocitlivé kvantifikace VOC pro atmosférický monitoring a klinickou breathomics
• Ambientní ionizace pro rychlé zobrazení molecular distribution v medicíně, forenzní analýze i potravinách
• He@VisPD/IRPD spektrální databáze pro precizní fotodissociaci iontů malých molekul
• SWATH, MRM, IMS MS, MS3D pro strukturní pupeční diagnostiku a strukturní analýzy proteinů a komplexů
• Metabolomické platformy pro biomarker discovery, DMPK, toxikologii, klinickou metabolomiku
• MS Imaging s vysokým rozlišením a 3D multimodální integrací pro mapování malých i velkých molekul v biologických vzorcích

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zrychlování a hybdridace MS platform: vysoká rychlost laserů >50 kHz, vysoký tok vzorků, automatizované MALDI HTS, REIMS
• Integrace mikrofluidiky, elektrochemie a LOC pro ex situ biomimetické studií enzymatických reakcí
• NanoESI, SAWN, nanoDESI: miniaturizace iontových zdrojů a mikrokapilár
• Ion mobility MS (TIMS, SLIM, DMS) pro izomerickou separaci glykanů, lipidů, peptidů a dalších metabolitů
• Trvalé rozšiřování multi-omics: proteomika + metabolomika + lipidomika + glykomika + metalomika
• Strojové učení a AI pro rozsáhlé SWATH / DDA data, MSI data fusion, rychlou identifikaci a predikci struktury
• Rozvoj nové chemie ambientní ionizace (SAWN, plasma, DESI, DART, SALD) pro širší spektrum vzorků a větší senzitivitu
• In-situ a in-vivo monitoring: implantovatelné IMS senzory, real-time breath analysis, micro-REIMS ve zdravotnickém prostředí

Závěr

Přednášky z 5. konference ČSHS představily nejnovější instrumentace a metody MS, od inovativních iontových zdrojů a vysoce rozlišujících analyzátorů až po SWATH acquisition, IMS či fotodissociaci iontů. Praktické aplikace v biochemii, klinické diagnostice, potravinách, environmentu i farmaceutickém vývoji demonstrovaly rostoucí role MS3D, MS Imaging a ambientní ionizace. S neustálým rozvojem mikrofluidiky, AI, vysokorychlostních laserů a miniaturizovaných zdrojů lze očekávat další vylepšení citlivosti, rychlosti a funkcionality, otevírající cestu k in-situ senzorice, real-time měření a novým multidisciplinárním využitím.

Reference 1. Španěl P. a Smith D.: Mass Spectrom. Rev. 30, 236-267 (2011). 2. Jasík J. et al.: Int. J. Mass Spectrom. 354-355, 204-210 (2013). 3. Roithová J. et al.: J. Am. Chem. Soc. 136, 2960-2962 (2014). 4. Heron S.R. et al.: Anal. Chem. 82, 3985-3989 (2010). 5. Pluháček T. et al.: Mass Spectrom. Rev. 35, 35-47 (2016). 6. Pompach P. et al.: Mol. Cell. Proteomics 12, 1281-1293 (2013). 7. Smith D. a Španěl P.: Trends Analyt. Chem. 30, 945-959 (2011).