Effect of MS Scan Speed on UPLC Peak Separation and Metabolite Identification: Time-of-Flight HRMS vs. Orbitrap

Význam tématu

Studium xenobiotik a jejich metabolitů vyžaduje kombinaci vysoké chromatografické rozlišovací schopnosti UPLC a rychlého snímání při vysokém rozlišení hmotnostní spektrometrie. Tato kombinace umožňuje současné získání kvalitativních i kvantitativních dat nezbytných pro DMPK studie s krátkým časem odezvy.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na vliv rychlosti MS skenování na separaci vrcholů a identifikaci metabolitů při použití UPLC spojeného s časově-of-flight HRMS (QTof) a Orbitrap technologií. Jako modelové testovací sloučeniny byl použit glyburid inkubovaný v lidských jaterních microsomech.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class, kolona CORTECS C18+ 1.6 µm (2.1 × 100 mm), teplota kolony 60 °C, průtok 0.6 mL/min; gradient 5–90 % B za 2.5 min, návrat do výchozího stavu do 5 min.
• Hmotnostní spektrometrie: Xevo G2-S QTof (ESI+), režim MS^E (Low CE 2 eV; High CE Ramp 10–30 eV), rozsah 50–1200 m/z, rychlosti skenování 1.5–12 Hz (0.67–0.08 s).
• Data: UNIFI Scientific Information System, extrahované iontové chromatogramy (XIC), Savitzky–Golay vyhlazování.

Hlavní výsledky a diskuse

• Pomalé skenovací časy (0.3 s, 3 Hz) způsobují slévání izomerních +O metabolitů glyburidu, a tím ztrátu chromatografického rozlišení a chybějící identifikace.
• Rychlé skenovací časy (0.08 s, 12 Hz) poskytují dostatečný počet bodů napříč vrcholem pro správnou separaci všech šesti +O izomerů a zachování vysoce kvalitní MS^E fragmentace.
• Orbitrap technologie vykazuje pokles rozlišení při vyšších frekvencích skenování, zatímco ToF udržuje konstantní rozlišení >32 500 napříč celým spektrem.

Přínosy a praktické využití metody

Tato metodika umožňuje spolehlivou identifikaci i kvantifikaci blízce eludujících izomerů v DMPK studiích s běhovými časy pod 3 minuty, zvyšuje vzorkový throughput a minimalizuje riziko falešných negativních výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zkracování běhů UPLC a navyšování rychlosti MS skenování pro ještě vyšší propustnost.
• Integrace HRMS dat s pokročilou bioinformatikou a strojovým učením pro automatizovanou identifikaci a kvantifikaci metabolitů.
• Uplatnění v environmentálním monitoringu, metabolomice, forenzní analýze a dalších oblastech vyžadujících rychlé a přesné analýzy.

Závěr

Rychlost MS skenování je klíčová pro plné využití vysoké rozlišovací schopnosti UPLC. Kombinace ACQUITY UPLC I-Class a Xevo G2-S QTof poskytuje optimální řešení pro rychlé a přesné analýzy metabolitů, snižuje riziko falešných negativ a podporuje vysokou propustnost dat.

Reference

1. Rodriguez-Aller M, Veuthey J, Gurny R, Guillarme D. Coupling ultra high-pressure liquid chromatography with mass spectrometry: Constraints and possible applications. J Chromatogr A. 2013;1292:2–18.
2. Rousu T, Herttuainen J, Tolonen A. Comparison of triple quadrupole, hybrid linear ion trap triple quadrupole, time-of-flight and LTQ-Orbitrap mass spectrometers in drug discovery phase metabolite screening and identification in vitro – amitriptyline and verapamil as model compounds. Rapid Commun Mass Spectrom. 2010;24:939–957.
3. Holčapek M, Jirásko R, Lísa M. Recent developments in liquid chromatography-mass spectrometry and related Techniques. J Chromatogr A. 2012;1259:3–15.
4. Tiller PR, Yu S, Castro-Perez J, Fillgrove KL, Baillie TA. High-throughput, accurate mass liquid chromatography/tandem mass spectrometry on a quadrupole time-of-flight system as a ‘first-line’ approach for metabolite identification studies. Rapid Commun Mass Spectrom. 2008;22:1053–1061.