17th International Symposium on Hyphenated Techniques in Chromatography and Separation Technology - Book of Abstracts

Význam tématu

Chromatografie a hyphenované analytické techniky zůstávají páteří moderní analytické chemie napříč farmací, potravinářstvím, životním prostředím a biotechnologií. Konference HTC-17 v Gentu shromáždila pokročilé metody (UHPLC-MS, multidimenzionální LC, GC×GC-TOFMS, SFC-MS, CE-MS, TIMS, atd.), které řeší rostoucí požadavky na rozlišovací schopnost, robustnost, rychlost a hloubkovou charakterizaci komplexních vzorků (biomakromolekuly, přírodní produkty, potraviny, environmentální kontaminanty). Hyphenace přináší kumulaci selektivity a informační hodnoty z více technik v jediném běhu, což urychluje přenos výsledků do aplikací v QA/QC, vývoji léčiv a nevtíravé klinické diagnostice.

Cíle a přehled sympozia

Konference se zaměřila na současné pokroky v teorii i praxi hyphenovaných metod, nástroje pro přenos biomarkerů do kliniky, novinky v separačních mechanismech (HILIC, HIC, IEX, SEC, MM, PGC, SFC), miniaturizaci a automatizaci, in-silico vývoj metod a pokročilé datové zpracování. Program zahrnoval plenární přednášky, klíčová vystoupení, tutoriály a dvě paralelní krátké kurzy (se zaměřením na alternativní LC módy a CE-MS pro metabolomiku). Dále proběhla rozsáhlá výstava poskytovatelů instrumentace a doprovodné semináře výrobců.

Použitá metodika a přístupy

• Multidimenzionální chromatografie: on-line a comprehensive LC×LC a GC×GC pro zvýšení peak capacity a rozlišení v komplexních matricích (polymery, fenolické oligomery, MOSH/MOAH).
• Hyphenace s MS a IMS: UHPLC-MS, GC-APCI-TIMS-TOFMS, LC–MS/HRMS a SEC-/native LC–MS pro proteoformální a makromolekulární analýzu.
• SFC a Unified/low-pressure GC: optimalizace přenosu metod, řešení rozvodů make-up solventů, a využití scCO2 pro extrakci i separaci (cannabis, cannabidioly).
• Capillary Electrophoresis–MS (CE-MS): aplikace v metabolomice a studiu malých polárních analyzátů a pro studium interakcí (affinity CE-MS pro proteoform-selective Fc receptor vazby).
• Vzorkování a příprava: molekulárně imprintované polymery (MIP/IIP), 3D tisk sorbentů, automatizované DBS extrakce, miniaturizované on-line SPE a liquid-core waveguide pro on-line fotodegradaci.
• Rychlá GC a TOF detekce: termální gradientní GC, flow-field thermal gradient GC a TOFMS/fast GC pro vysokou propustnost.
• Datové přístupy: QSRR a grafové neuronové sítě pro predikci retenčních časů, SWATH/SRM pro lipidomiku, probability-based deconvolution pro polymery/CE analýzu.

Použitá instrumentace

Seznam reprezentativních nástrojů a dodavatelů představených na sympoziu (výběr):

• GC×GC-TOFMS (LECO, SepSolve), GC-APCI-TIMS-TOF (Bruker), GC-TOFMS a Fast GC systémy (HyperChrom, Shimadzu).
• UHPLC/LC–MS a LC×LC–HRMS (Agilent, Thermo Fisher, SCIEX, Shimadzu, PerkinElmer).
• SFC systémy a scCO2 extrakce/purifikace (Waters/Chiral Technologies, Thar Process, Chromisa).
• CE-/nanoLC–MS platformy a interfacing (PAK Pharamfluidics, VUB/Van ’t Hoff Institutes), TIMS/IMS (Bruker).
• MALDI Imaging a LC–MALDI work-flowy pro HPTLC/UTLC analýzy (JEOL, Bruker aplikace).
• Instrumenty pro EGA/TGA hyphenaci (PerkinElmer), hyphenovaná TGA–FTIR/MS.
• Specializované výrobce kolonek a sorbentů: YMC, Restek, GL Sciences, Supelco/Sigma-Aldrich.

Hlavní výsledky a diskuse

• Hyphenované techniky jasně rozšiřují analytickou schopnost: GC×GC a LC×LC poskytují strukturované chromatogramy a zlepšenou identifikaci v komplexních maticích (biomarkery, vůně, MOSH/MOAH).
• Pro velké biomolekuly (mAbs, proteiny, polymery) jsou klíčové kombinace dimenzí (SEC, IEX, RPLC, IMS) a nové přístupy middle-/top-down či affinity CE-MS umožňují proteoform-resolved analýzu funkcí Fc domény.
• HILIC se potvrdil jako komplementární k RPLC zejména pro polární a ionizované sloučeniny; diskutované byly i postupy řešící nativní potíže HILIC (rovnovážení, injekční solvent mismatch).
• SFC a unified chromatography nabízejí významné výhody při separaci paralelně polárních i nepolárních látek a v přípravných/purifikačních procesech s nižším ekologickým dopadem.
• Miniaturizace a automatizace (automatizované DBS, 3D-tištěné sorbenty, on-line IAC–AsFlFFF) zvyšují reproducibilitu a propustnost, zvláště pro klinické a environmentální monitorování.
• Datová stránka je kritická: predikce retenčních časů (GNN), SWATH pro lipidomiku, a dekonvoluční algoritmy umožňují lépe kvantifikovat a identifikovat izomery a komplexní distribuce (polymer DS, glykovarianty).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a robustní work-flowy pro QA/QC v potravinářství (rychlé GC-MS, MOSH/MOAH screening) a v průmyslových procesech (recykláty, materiálové VOC).
• Vyšší informační hodnota v biopharmaceutické kontrole: middle-up HILIC-HRMS jako alternativa k derivatizovanému uvolnění glykanů; SEC-MS a native LC-MS pro agregaci a HOS analýzy.
• On-line reaktivní hyphenace (fotodegradace, enzymatické moduly) umožňuje simulovat a monitorovat transformační procesy přímo během separace.
• CE-MS a nanoLC–CZE-MS jsou zvláště vhodné pro materiálem limitované vzorky a polární metabolity, s využitím zlepšených interface designů pro větší reprodukovatelnost.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Důraz na integraci multidimenzionálních separací s vysokorozlišovacími detektory (IMS, HRMS) a na automatizaci celých workflowů včetně vzorkování a datové analýzy.
• Růst role strojového učení: GNN pro předpovědi RT, modely pro převod metod mezi platformami (HPLC→SFC) a AI-poháněné de-novo identifikace v nontarget analýze.
• Širší přijetí udržitelných přístupů: scCO2 pro extrakci a SFC, snížení solvent footprintu díky ultrafast/LP-GC a miniaturizaci.
• Vývoj standardizace a kvalitativních kritérií (QA/QC), klíčových pro převod volatilomiky/breathomics do klinických aplikací.
• Další rozvoj hyphenace pro velké molekuly: zlepšení detektorů pro LC, lepší interfacing a in-situ zdroje fragmentace přizpůsobené proteoformální analýze.

Závěr

HTC-17 potvrdila, že hyphenované techniky jsou v současné době v analytické chemii klíčové pro řešení stále složitějších analytických otázek. K úspěchu přispívá kombinace inovativní instrumentace, sofistikovaných vzorkovacích postupů a pokročilých datových metod. Hlavní výzvy zůstávají v optimalizaci robustness a přenositelnosti metod, standardizaci a v integraci AI-driven nástrojů pro interpretaci velkých datových souborů. Sympozium rovněž zdůraznilo komerční i akademické partnerství nezbytné pro přechod od metodického vývoje k rutinním aplikacím v průmyslu a klinice.

Reference

• DiGiovanni N. et al. 2020. Untargeted blood metabolic profiling by GC×GC-HRTOF-MS. Journal of Proteome Research 19:1013–1028.
• Stefanuto P.-H. et al. 2020. Breath volatolomics for medical applications. American Journal of Biomedical Science Research 11:1621.
• Schleich F.N. et al. 2019. Exhaled volatile organic compounds able to discriminate asthma endotypes. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 200:444–453.
• D’Atri V. et al. 2018–2019. Middle-up HILIC-MS approaches for glycan heterogeneity and ADC characterization. Journal of Chromatography A / Analytical Chemistry (selected papers).
• Groeneveld I. et al. 2021. Liquid-core waveguide cell for light-induced degradation studies. Analyst.