Revolutionize Metabolite Identification with Cyclic IMS

Význam tématu

Metabolitická identifikace představuje základní součást vývoje a bezpečnostního hodnocení léčiv. Rozlišení strukturálních izomerů, spolehlivá identifikace míst metabolizace a robustní opakovatelnost výsledků napříč platformami jsou nezbytné pro farmaceutický výzkum i rutinní kontroly kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje využití technologie SELECT SERIES Cyclic IMS pro ultra-vysoké rozlišení iontové mobility a vícestupňovou IMSⁿ analýzu. Cílem je ukázat schopnost detekovat a sledovat co-elutující a isomerní metabolity bez nutnosti chromatografické separace a zlepšit jasnost hmotnostních spekter.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika kombinuje opakované průchody (multi-pass) iontovým mobilitním systémem, IMS slicing pro izolaci cílových iontů a přímou infuzi vzorku. Hlavní přístroj:

• Waters SELECT SERIES Cyclic IMS s TOF hmotnostním analyzátorem
• Rozlišení IMS přes 100 000 (FWHM), přesnost m/z <1 ppm, široký dynamický rozsah
• Vícestupňová IMSⁿ pro fragmentační analýzu strukturálních izomerů

Hlavní výsledky a diskuse

1) Separace izomerů: multi-pass IMS zlepšuje rozlišení oxidovaných forem ranitidinu a buspironu, umožňuje odlišit S-Ox a N-Ox izomery plošným nárůstem rozlišení s počtem průchodů.
2) Objev nových ko-elutujících metabolitů: studie ukázala +2x(+O) metabolit ranitidinu, který při jednoprostupové IMS uniká detekci.
3) IMS slicing: selektivní „odřezávání“ vedlejších iontů od cílové oblasti zvyšuje čistotu signálu a odhaluje další metabolity (např. acylglukuronidy).
4) Reálné sledování reakcí: infuzní monitoring prokázal dynamiku acyl-migrace glukuronidů diclofenacu v reálném čase.
5) Význam CCS: kolizní průřez (CCS) jako konzistentní fyzikochemická charakteristika zlepšuje potvrzování struktury metabolitů napříč přístroji a metodami.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy díky eliminaci LC kroku
• Zvýšená selektivita pro izomerní a ko-elutující sloučeniny
• Možnost rutinního nasazení díky plně automatické kalibraci
• Spolehlivá opakovatelnost výsledků mezi laboratořemi
• Podpora ověřování pomocí CCSOnDemand predikce kolizních průřezů

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace prediktivních algoritmů a strojového učení pro modelování CCS a rozpoznání vzorů
• Široké uplatnění v metabolomice, proteomice a škálování procesního sledování reakcí
• Vývoj vyšších řádů IMSⁿ pro detailní strukturální elucidační studie
• Vytváření rozsáhlých CCS datových knihoven pro farmaceutické a toxikologické databáze

Závěr

Technologie Cyclic IMS nabízí průlomové schopnosti v identifikaci a charakterizaci metabolitů. Vícestupňové a multiplí průchody iontovým mobilitním systémem zvyšují selektivitu, odhalují skryté metabolity a umožňují reálné sledování chemických reakcí bez chromatografie.

Reference

1. Higton D., Wilson I. et al.: The use of Cyclic Ion Mobility Spectrometry (cIM) Mass Spectrometry to Study the Intra Molecular Transacylation of Diclofenac Acyl Glucuronide. Analytical Chemistry, 2021. doi:10.1021/acs.analchem.0c04487