KVANTITATIVNÍ ANALÝZA S VYUŽITÍM HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Význam tématu

Hmotnostní spektrometrie patří dnes mezi klíčové kvantitativní metody v analytické chemii. Díky vysoké citlivosti, širokému dynamickému rozsahu a schopnosti selektivní detekce se uplatňuje při stanovení stopových příměsí v biologických, environmentálních či farmaceutických vzorcích. Využívá se jak v základním výzkumu fyzikálně­chemických vlastností látek, tak v rutinních QA/QC aplikacích v průmyslových a klinických laboratořích.

Cíle a přehled článku

Článek shrnuje základní pojmy kvantitativní hmotnostní spektrometrie, jako jsou citlivost, mez detekce, odstup signálu od šumu, metody a instrumentální limity detekce, mez kvantifikace, chromatografické formáty dat, použití interních standardů, konstrukce kalibrační křivky a role QC či referenčních materiálů. Cílem je objasnit principy správného návrhu, validace a interpretace kvantitativních metod založených na LC-MS/MS a příbuzných technikách.

Použitá metodika a instrumentace

• Atmosférické měkké ionizační techniky – ESI, APCI, MALDI
• Hmotnostní analyzátory – trojité kvadrupóly (LC-MS/MS v režimu SRM/MRM), FT-MS, ICP-MS
• Chromatografická separace – GC-MS, LC-MS, SFC, kapilární elektroforéza
• Detektory – násobičové elektronové detektory, Faradayův detektor (FT-MS)
• Software pro zpracování – extrahované iontové chromatogramy (EIC), chromatogram celkového iontového proudu (TIC), chromatogram základního píku (BPC)

Hlavní výsledky a diskuse

Autor vysvětluje, že citlivost je definována směrnicí kalibrační křivky, mez detekce je nejčastěji stanovena jako 3× směrodatná odchylka slepého vzorku a mez kvantifikace jako 10×; dále popisuje metody MDL (Method Detection Limit) a IDL (Instrumental Detection Limit) s praktickými výpočty. Diskuse se věnuje matričním efektům na ionizaci, významu interních standardů – především isotopicky značených – a využití QC standardů pro dlouhodobou stabilitu kalibrace.

Přínosy a praktické využití metody

Správné nastavení limitů detekce a kvantifikace vede k reprodukovatelným a přesným výsledkům ve stopovém stanovení. Použití isotopově značených interních standardů umožňuje kompenzovat ztráty analyzované látky při přípravě vzorku i potlačení ionizačních supresních efektů. Kalibrační křivka s vícenásobnými QC body zajišťuje kontrolu drif­tů citlivosti a validitu výsledků v průběhu delšího sledování sérií analýz.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj kvantitativní hmotnostní spektrometrie směřuje k ještě vyšší multiplexaci MRM přechodů, integraci mikrofluidních preparativních kroků a nasazení umělé inteligence pro automatickou optimalizaci metod. Nové ionizační zdroje a zlepšené analyzátory s vyšším rozlišením a rychlejší akvizicí umožní sledovat větší počet analytů v kratších časech a s nižšími mezkami detekce.

Závěr

Hmotnostní spektrometrie je dnes nepostradatelnou technikou pro kvantitativní analýzu malých i makromolekul. Kvalita výsledků závisí na pečlivé volbě interních standardů, posouzení matričních efektů, správném určení limitů detekce a kvantifikace a kontinuální kontrole pomocí QC a referenčních materiálů. Dodržení těchto zásad vede k robustním, reprodukovatelným a validním analytickým protokolům.

Reference

1. Schufle J. A.: Torbern Bergman: A Man Before his Time. Coronado Press, Lawrence, KS 1985.
2. Kauffman G. B.: J. Chem. Educ. 64, A58 (1987).
3. Wilhelmy L.: Annalen der Physik und Chemie 81, 413 (1850).
4. Stock J. T.: Bull. Hist. Chem. 23, 42 (1999).
5. Urban P. L.: Phil. Trans. R. Soc. A 374, 1 (2016).
6. Saah A. J., Hoover D. R.: Ann. Intern. Med. 126, 91 (1997).
7. Long G. L., Winefordner J. D.: Anal. Chem. 55, 713A (1983).
8. Gauglitz G., Moore D. S.: Pure Appl. Chem. 71, 2189 (1999).
9. MacDougall D., Crummett W. B.: Anal. Chem. 52, 2242 (1980).
10. Cunningham W. C., Mindak W. R., Capar S. G.: Elemental Analysis Manual, U.S. FDA, Silver Spring, MD 2014.
11. Meloun M., Militký J.: Statistické zpracování experimentálních dat. East Publishing, Praha 1998.
12. Proctor C. H.: J. Agr. Biol. Envir. St. 13, 1 (2008).
13. Kaiser H.: Anal. Chem. 42, 24A (1970).
14. Kaiser H.: Anal. Chem. 42, 26A (1970).
15. Kaiser H.: Spectrochim. Acta B 33, 551 (1978).
16. DIN 32645: Chemische Analytik; Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungsgrenze; Ermittlung unter Wiederholbedingungen; Begriffe, Verfahren, Auswertung (2008).
17. Glaser J. A. et al.: Environ. Sci. Technol. 15, 1426 (1981).
18. U.S. EPA: Definition and Procedure for the Determination of the Method Detection Limit, EPA 821-R-16-006 (2016).
19. Zrostlíková J.: ChromAtoMol 2, 9 (2015).
20. Sheehan T. L., Yost R. A.: Curr. Trends Mass Spectrom. 13, 2 (2015).
21. Parra N. P., Taylor L.: Technical overview: Why Instrument Detection Limit (IDL) is a Better Metric for Triple Quadrupole LC/MS, Agilent Technologies 2014.
22. U.S. FDA: Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry (2001, 2018).
23. Zschunke A. (ed.): Reference Materials in Analytical Chemistry – A Guide for Selection and Use. Springer, Berlin 2000.
24. Cali J. P.: Anal. Bioanal. Chem. 297, 1 (1979).