THE BENEFITS OF GAS-PHASE COLLISION CROSS-SECTION (CCS) MEASUREMENTS IN HIGH-RESOLUTION, ACCURATE-MASS UPLC/MS ANALYSES

Význam tématu

Rotationalně-averaged kolizní průřez (CCS) představuje klíčovou charakteristiku iontu v plynné fázi, určenou jeho strukturou a konformací. Měření CCS v rámci UPLC/MS analýz přidává další rozměr separace k tradiční chromatografii a hmotnostnímu spektrometru, zvyšuje selektivitu a špičkovou kapacitu analytických metod.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je ukázat výhody integrace měření CCS pomocí T-Wave IMS do vysoce výkonných UPLC/accurate-mass MS experimentů. Studie demonstruje, jak CCS zlepšuje rozlišení izomerů, conformerů a protomerů, potvrzování identity sloučenin a redukci falešných detekcí v analýze pesticidů a biochemických komplexů.

Použitá metodika a instrumentace

Experimenty byly provedeny na přístroji Waters SYNAPT G2-Si HDMS s T-Wave ion mobility separací integrovanou do UPLC/accurate-mass MS.

• Chromatografie: UltraPerformance LC®
• Mobility separace: T-Wave IMS
• Detekce: high-resolution accurate-mass hmotnostní spektrometrie

Hlavní výsledky a diskuse

• Rozlišení izomerů: Dva ionty se stejnou hmotností a nábojem, lišící se konformací, vykázaly odlišné driftové časy odpovídající odlišným CCS hodnotám.
• Potvrzování identity: CCS toleranční filtr ±2 % ve screeningových testech pesticidů odstranil všechny falešné pozitivní i falešné negativní výsledky při hmotnostní toleranci 10 ppm.
• Odolnost vůči matrici: Průměrné odchylky CCS pro více než 40 pesticidů v komplexních matricích byly menší než 2 % oproti standardům v čistém rozpouštědle.
• Strukturní informace: Srovnání experimentálních CCS s výpočty molekulového modelování umožnilo studium konformace proteinů, komplexů a malých molekul.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká selektivita: Orthogonální rozměr separace vedle LC a MS.
• Vyšší špičková kapacita: Násobné zvýšení počtu rozlišených analytů ve složitých vzorcích.
• Snížení falešných výsledků: Filtrace podle CCS přispívá k důvěryhodnosti screeningových analýz.
• Prostorové zobrazení: Uplatnění v MALDI-IMS imagingu, kde chromatografie nelze použít.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace molekulového modelování s IMS pro predikci a ověřování 3D-struktur.
• Rozšíření aplikací v environmentálních, potravinářských a klinických analýzách.
• Využití CCS databází pro automatizovanou identifikaci ve velkých datech.
• Nové driftové plyny a zdokonalené IMS články pro lepší rozlišení konformerů.

Závěr

Začlenění měření kolizního průřezu v plynné fázi do high-resolution accurate-mass UPLC/MS analytiky přináší významné zvýšení selektivity, špičkové kapacity a důvěryhodnosti identifikace analytů. Orthogonální filtr podle CCS rozšiřuje možnosti rozlišení izomerů, conformerů a protomerů a zajišťuje konzistentní výsledky napříč vzorky a přístroji.

Reference

1. Kanu A.B. et al., J. Mass Spectrom. 2008;43:1–22.
2. Wyttenbach T. et al., Anal. Chem. 2013,85(4):2191–2199.
3. Waters TriWave white paper, Lit. No. 720004176en.
4. Waters Application Note HDMS MALDI Imaging, Lit. No. 720004259en.
5. Waters Application Note DART/DESI/ASAP, Lit. No. 720004465en.
6. Blech S., Lau R., Int. J. Ion Mobil. Spec. 2013;16:5–17.
7. Fasciotti M. et al., J. Mass Spectrom. 2012;47:1643–1647.
8. Lalli P.M. et al., J. Mass Spectrom. 2012;47:712–719.
9. Stauber J. et al., J Am Soc Mass Spectrom. 2010;21:338–347.
10. Ponthus J., Riches E., Int. J. Ion Mobil. Spec. 2013;16:95–103.
11. Politis A. et al., PLoS ONE 2010;5(8):e12080.
12. Ruotolo B.T. et al., Science 2005;310(5754):1658–1661.
13. Dear G.J. et al., Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010;24:3157–3162.
14. Cuyckens F. et al., Rapid Commun. Mass Spectrom. 2011;25:3497–3503.