Utilization of Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Combined with Time of Flight Mass Spectrometry (GCxGC-TOFMS) for Small Metabolite Identifications in Complex Biological Samples
Postery | 2009 | LECOInstrumentace
Analýza malých molekul metabolitů v biologických vzorcích je klíčová pro pochopení metabolických změn spojených s onemocněním nebo fyziologickými procesy. Kombinace komprehensivní dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) a čas-of-flight hmotnostní spektrometrie (TOFMS) významně rozšiřuje separační kapacitu a umožňuje detekci stopových složek skrytých v komplexních matricích.
Tato studie porovnává profil trimethylsilylovaných metabolitů v moči dvou skupin subjektů: zdravých kontrol (typ I a II) a pacientů s diabetem (Type I a Type II). Hlavními cíli jsou:
Sample preparation:
GCxGC-TOFMS parametry:
Konturové chromatogramy (Figure 1–3) ukázaly v průměru přes 1000 píků na vzorek se signál-šum poměrem ≥100. Multi-dimenzionální separace odhalila dříve koelutující analyty a vedla k robustnější detekci stopových komponent.
Statistická analýza Fisherovým poměrem umožnila rychlou identifikaci nejvíce diferencujících látek mezi diabetickými a kontrolními vzorky. Mezi top sloučeniny patřily:
Díky schopnosti TOFMS sbírat spektra rychlostí 500 Hz a dekonvolučním algoritmům byly pět analyty rozlišené za méně než 200 ms, což dokládají extrahované iontové chromatogramy (Figure 7).
Výsledky potvrzují, že GCxGC-TOFMS představuje vynikající nástroj pro identifikaci malých molekul v komplexních biologických vzorcích. Kombinace vysoké separační kapacity, rychlého sběru spekter a pokročilých statistických funkcí umožňuje detailní charakterizaci metabolického profilu a podporuje objevy nových biomarkerů.
GCxGC, GC/MSD, GC/TOF
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceAgilent Technologies, LECO
Souhrn
Význam tématu
Analýza malých molekul metabolitů v biologických vzorcích je klíčová pro pochopení metabolických změn spojených s onemocněním nebo fyziologickými procesy. Kombinace komprehensivní dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) a čas-of-flight hmotnostní spektrometrie (TOFMS) významně rozšiřuje separační kapacitu a umožňuje detekci stopových složek skrytých v komplexních matricích.
Cíle a přehled studie
Tato studie porovnává profil trimethylsilylovaných metabolitů v moči dvou skupin subjektů: zdravých kontrol (typ I a II) a pacientů s diabetem (Type I a Type II). Hlavními cíli jsou:
- demonstrovat zvýšenou detekovatelnost malých metabolitů pomocí GCxGC-TOFMS,
- ukázat výhody rychlého sběru dat TOFMS a dekonvolučního softwaru,
- využít statistickou metodu Fisherova poměru k odhalení významných rozdílů mezi skupinami.
Použitá metodika a instrumentace
Sample preparation:
- 10 mL vzorku moči bylo okyseleno na pH 2 kyselinou sírovou,
- extrakce 2 mL methylenchloridu se sušením Na2SO4,
- derivatzace 200 µL extraktu v pyridinu a 100 µL BSTFA,
- inkubace při 60 °C po dobu 1 h.
GCxGC-TOFMS parametry:
- Chromatograf: Agilent 7890 s dvoustupňovým kryogenním modulátorem,
- Primární kolona Rtx-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), sekundární Rtx-200 (1,5 m × 0,18 mm × 0,20 µm),
- helium 1,5 mL · min⁻¹, splitless injekce 3 µL při 260 °C,
- program teplot: primární 40 °C→6 °C/min→290 °C (10 min), sekundární 50 °C→6 °C/min→300 °C (10 min),
- modulační perioda 5 s (horký pulz 0,08 s, chlazení 1,7 s).
- ionizace elektrónovým dopadem −70 eV,
- rozsah m/z 45–800, sběr 200 spekter/s po 250 s zpoždění,
- detektor MCP při 1750 V.
Hlavní výsledky a diskuse
Konturové chromatogramy (Figure 1–3) ukázaly v průměru přes 1000 píků na vzorek se signál-šum poměrem ≥100. Multi-dimenzionální separace odhalila dříve koelutující analyty a vedla k robustnější detekci stopových komponent.
Statistická analýza Fisherovým poměrem umožnila rychlou identifikaci nejvíce diferencujících látek mezi diabetickými a kontrolními vzorky. Mezi top sloučeniny patřily:
- Lykopen,
- Azelaová kyselina bis(TMS) ester,
- 1,4-Benzenedikarboxylová kyselina bis(TMS) ester a další.
Díky schopnosti TOFMS sbírat spektra rychlostí 500 Hz a dekonvolučním algoritmům byly pět analyty rozlišené za méně než 200 ms, což dokládají extrahované iontové chromatogramy (Figure 7).
Přínosy a praktické využití metody
- Komplexní profilování malých molekul v biologických matricích,
- detekce stopových a koelutujících sloučenin,
- rychlá data mining analýza pomocí Fisherova poměru pro biomarker discovery,
- podpora QA/QC v farmaceutickém a klinickém prostředí.
Budoucí trendy a možnosti využití
- integrace GCxGC-TOFMS s jinými „omics“ platformami pro holistické studie,
- pokročilé strojové učení a AI pro automatizovanou analýzu složitých dat,
- vývoj miniaturizovaných GCxGC modulátorů pro on-site měření,
- rozšíření aplikací na různé biologické tekutiny a environmentální vzorky.
Závěr
Výsledky potvrzují, že GCxGC-TOFMS představuje vynikající nástroj pro identifikaci malých molekul v komplexních biologických vzorcích. Kombinace vysoké separační kapacity, rychlého sběru spekter a pokročilých statistických funkcí umožňuje detailní charakterizaci metabolického profilu a podporuje objevy nových biomarkerů.
Reference
- John Heim, Mark Libardoni: Utilization of Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Combined with Time of Flight Mass Spectrometry (GCxGC-TOFMS) for Small Metabolite Identifications in Complex Biological Samples. LECO Corporation Application Note.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Small Molecule Metabolite Identifications in Diabetic Versus Non-Diabetic Urine Sample Groups Using Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Combined with Time-of-Flight Mass Spectrometry (GCxGC-TOFMS)
2008|Agilent Technologies|Aplikace
® Small Molecule Metabolite Identifications in Diabetic Versus Non-Diabetic Urine Sample Groups Using Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Combined with Time-of-Flight Mass Spectrometry (GCxGC-TOFMS) John Heim, LECO Corporation; Saint Joseph, Michigan USA Key Words: Fisher Ratio, Sample Groups, Diabetes, Metabolite Profile…
Klíčová slova
diabetic, diabeticgcxgc, gcxgctofms, tofmsmolecule, moleculesmall, smallmetabolite, metaboliteprofile, profilegroups, groupsderivatized, derivatizeddisease, diseasechromatof, chromatofmetabolomic, metabolomicurine, urinefisher, fisherdimensional
GCxGC-TOFMS Data Interpretation of Metabolic Biomarkers from Diabetic and Non-diabetic Urine Utilizing Fisher Ratios Prior to Multivariate Analysis
2009|Agilent Technologies|Postery
® Delivering the Right Results GCxGC-TOFMS Data Interpretation of Metabolic Biomarkers from Diabetic and Non-diabetic Urine Utilizing Fisher Ratios Prior to Multivariate Analysis John R. Heim, Scott Pugh, and Mark Libardoni • LECO Corporation, St. Joseph, Michigan OVERVIEW EXPERIMENTAL METHODS…
Klíčová slova
diabetic, diabeticmainlib, mainlibstatistical, statisticaldiseased, diseasedmultivariate, multivariategcxgc, gcxgctofms, tofmsfisher, fishernon, nondata, datachromatof, chromatofurine, urinecompare, compareanalysis, analysisratio
® Utilization of Statistical Compare Software and Fisher Ratios Prior to Multivariate Analysis for Complex GCxGCTOFMS Data in Order to Define Statistical Variation Between the Small Molecule Metabolite Profiles of Different Fish Species John Heim • LECO Corporation; Saint Joseph,…
Klíčová slova
lake, lakeperch, perchstatistical, statisticalcompare, comparetofms, tofmsmetabolite, metabolitemultivariate, multivariategcxgc, gcxgcmtbstfa, mtbstfatrout, troutfisher, fisherdata, datacanadian, canadianwild, wildfish
GCxGC-TOFMS Analysis of Mouse Plasma Extracts to Determine Metabolite Profiles From a Traumatic Brain Injury Study
2013|Agilent Technologies|Postery
GCxGC-TOFMS Analysis of Mouse Plasma Extracts to Determine Metabolite Profiles From a Traumatic Brain Injury Study John Heim, Liz Humston-Fulmer, and Joe Binkley | LECO Corporation, Saint Joseph, MI USA INTRODUCTION METHODS Comprehensive two-dimensional gas chromatography time-of-flight mass spectrometry has…
Klíčová slova
gcxgc, gcxgctofms, tofmstraumatic, traumaticbrain, braincomprehensive, comprehensivemouse, mousevolatile, volatiledimensional, dimensionalflight, flightinjury, injurydifferentiate, differentiateheptatms, heptatmsosphate, osphatetatms, tatmsillustrates