Enhanced Metabolite Profiling: Hard and Soft Ionization High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Metabolomika představuje klíčový přístup k mapování malých molekul v biologických vzorcích. Kombinace vysokého rozlišení času letu a různých způsobů ionizace (tvrdé EI a měkké CI) zvyšuje citlivost, přesnost měření hmotnostních spektier a spolehlivost identifikace derivatizovaných metabolitů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na profilování metabolitů z extraktu jater myší pomocí GC-HRT-MS s cílem porovnat a zkombinovat výhody elektronové impaktní (EI) a chemické ionizace (CI) při identifikaci trimethylsilylových derivátů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny dvoufázovou TMS derivatizací:

• Metoxymamine hydrochlorid v pyridinu (30 °C, 90 min),
• BSTFA se 1 % chlorotrimethylsilanu (37 °C, 30 min).

Analýzu prováděl LECO Pegasus GC-HRT s Agilent 7890A GC a 7693 autosamplerem. Použit sloupcem Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), teplotní program 50 °C (1 min)→320 °C (5 min) při 20 °C/min, nosný plyn He 1,0 mL/min. EI při 70 eV, CI při 140 eV s 5 % NH3 v CH4, rozsah m/z 30–510 (EI), 50–650 (CI), rozlišení 25 000.

Hlavní výsledky a diskuse

Analytický iontový chromatogram odhalil řadu TMS derivátů s knihovními podobnostmi 831–919 (z 1000) v EI. Vysoká hmotnostní přesnost (do 1 ppm) umožnila spolehlivé stanovení elementárních složení. Příklady:

• 5-oxo-prolin: EI a CI spektra potvrdila molekulární ion; mass error 0,72 ppm.
• Cholesterol TMS: doplněné CI spektrum se pseudo-molekulárním iontem; mass error –0,29 ppm.
• 1,5-anhydroglukitol: v EI chybí molekulární ion, CI ukázala [M+H]+ při m/z 453,23334 (–1,1 ppm), čímž se odstranila nejednoznačnost.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinace EI a CI na vysokém rozlišení zlepšuje detekci nízce zastoupených a labilních metabolitů, poskytuje přesná elementární složení a zvyšuje důvěryhodnost přidělených identit v biochemických drahách.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší aplikace HR-CI v nevelkých vzorcích, rozvoj databází s přesnými hmotnostmi, automatizované zpracování dat a integrace výsledků do metabolických modelů pro pokročilé biomarkerové studie.

Závěr

GC-HRT-MS s kombinovanou EI a CI ionizací představuje výkonný nástroj pro komplexní metabolomické studie. Vysoká hmotnostní přesnost a doplňující informace z měkké ionizace významně zvyšují kvalitu identifikace.

Reference

1. Kind T. a kol. FiehnLib: Mass Spectral and Retention Index Libraries for Metabolomics Based on Quadrupole and Time-of-Flight GC/MS, Anal. Chem., 2009, 81, 100038–10048.
2. Lisec J. a kol. Gas Chromatography Mass Spectrometry-Based Metabolite Profiling in Plants, Nature Protocols, 2006, 1(1), 387–396.
3. Warren C.R. Use of Chemical Ionization for GC-MS Metabolite Profiling, Metabolomics, 2011, 1–11.
4. Wang Y. a kol. A Study on the Association of Serum 1,5-Anhydroglucitol Levels and Hyperglycaemic Excursions as Measured by CGMS, Diabetes Metab. Res. Rev., 2012, 28(4), 357–362.