A Novel Robust Direct Extraction EI Source for GC-TOFMS and GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Analýza stopových organických sloučenin v komplexních matricích vyžaduje zdroj ionizace s vysokou citlivostí, robustností a širokým dynamickým rozsahem. Nová konstrukce přímého extrakčního zdroje elektronové ionizace (EI) bez mřížky významně zvyšuje detekční limity a stabilitu měření v technikách GC-TOFMS a GC×GC-TOFMS.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit výkonnost prototypu LECO Pegasus BT 4D vybaveného gridless EI zdrojem včetně jeho detekčních limitů, opakovatelnosti signálu a schopnosti generovat molekulární ionty při plném rozsahu hmotnostních spekter a dvourozměrné dekonvoluci.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzy byly použity standardy oktafluoronafthalenu (OFN) a směs analyzovaných látek v QuEChERS extraktu špenátu a černého čaje. Data se akvizicovala v rozsahu m/z 50–550 (GC-TOFMS) a 35–635 (GC×GC-TOFMS) při frekvenci extrakce 32 kHz respektive 30 kHz.

• Instrumentace: Pegasus BT 4D GC×GC-TOFMS s prototypovým gridless EI zdrojem StayClean
• GC kolony: RXI-5MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm) pro první dimenzi, RXI-17SILMS (2 m×0,25 mm×0,25 µm) pro druhou
• Ramping GC: od 50 °C do 170 °C při 20 °C/min (GC-TOFMS), od 40 °C do 320 °C při 20 °C/min (GC×GC)
• Termální modulator: LECO Thermal Modulator, offsety 5 °C a 15 °C pro sekundární pec/modulator
• Matricový stres test: QuEChERS extrakt černého čaje bez čištění, 1 000 opakovaných injekcí

Hlavní výsledky a diskuse

• IDL pro oktafluoronafthalen: 6,5 fg (GC-TOFMS), 2,1 fg (GC×GC-TOFMS)
• Detekční limity pro osm polycyklických aromátů v QuEChERS extraktu špenátu mezi 3,6 fg až 21,6 fg
• Výborná opakovatelnost signálu (%RSD 2,5 %–16,8 %) při koncentracích 5 fg až 1 pg
• Významné generování molekulárního iontu s vysokou podobností k NIST spektru (Similarity Score > 950)
• Stabilita citlivosti i po 1 000 injekcích znečištěného extraktu díky gridless designu
• Rozšířený lineární dynamický rozsah (5 řádů) a sub-nominální hmotnostní přesnost

Přínosy a praktické využití metody

Tato technologie umožňuje spolehlivou detekci ultra stopových látek v potravinách, životním prostředí i farmaceutických matricích. Robustní provoz gridless zdroje snižuje frekvenci údržby, zvyšuje produktivitu laboratoří a rozšiřuje možnosti dvourozměrného oddělování s vysokou přesností.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvyšování citlivosti a rozlišení s online modulacemi a rychlými spektrometry
• Integrace se softwarovými nástroji umělé inteligence pro automatizovanou dekonvoluci a identifikaci
• Rozšíření aplikací na metabolomiku, biomarkery a nepovolené látky v potravinách
• Nasazení modulární gridless zdrojů pro různé typy hmotnostních analyzátorů

Závěr

Prototyp gridless EI zdroje na platformě Pegasus BT 4D prokázal mimořádnou citlivost, stabilitu a schopnost generovat kvalitní molekulární ionty. Kombinace GC-TOFMS a GC×GC-TOFMS s tímto zdrojem přináší laboratořím nové možnosti při analýze stopových organických sloučenin v komplexních matricích.

Reference

• Ultra Scientific, RI, USA – standardy oktafluoronafthalenu
• LECO Corporation – vývoj Pegasus BT 4D a gridless EI zdroje
• MS Consulting, Bar, Černá Hora – spolupráce na proof of concept