CDMS mode of FTMS Orbital Frequency Analyzer
Postery | 2021 | Shimadzu | ASMSInstrumentace
Metoda kombinující Fourierovy transformace s Orbital Frequency Analyzerem (OFA) v režimu Charge Detection Mass Spectrometry (CDMS) otevírá nové možnosti v analýze vysokomolekulárních iontů. Individuální měření náboje iontů a vysoké rozlišovací schopnosti umožňují přesnou stanovení skutečné hmotnosti biologických makromolekul, což je klíčové například v proteomice, kvalitativní a kvantitativní kontrole farmaceutických látek nebo v základním výzkumu kolizních dějů iontů.
Studie popisuje implementaci CDMS módu na platformě OFA pracující dle principu FTMS. Hlavním cílem bylo:
Ionizace probíhá pomocí elektrosprejového zdroje (ESI), následuje separace iontů přes skimmer, kvadrupól Q1, kolizní buňku Q2 a jejich zachycení v elektrostatickém pastu OFA. Základní parametry:
Klíčové kroky zpracování dat CDMS:
Eliminace interferencí umožnila snížit odchylku náboje iontů na přirozenou úroveň (σ ~1,1 kDa při LT > 800 ms). Vyšší harmonické složky posilují rozlišovací schopnost bez prodloužení akvizičního času. U myoglobinu (40 nM) a aldolázy (70 nM) byla dosažena izotopická rozlišení v CDMS módu a výrazně se snížila nutná koncentrace vzorku. Scoring i mlCDMS metody přinesly vzájemně komplementární korekce náboje a umožnily zpracovat až 200 iontů na injekci s Tacq=500 ms až 1000 ms.
Využití CDMS na OFA přináší:
Další rozvoj se očekává v oblasti:
OFA v režimu CDMS představuje robustní platformu pro vysoce přesné stanovení hmotnosti jednotlivých iontů. Kombinace pokročilých metod zpracování signálu a vysoké multiplexace umožňuje dosáhnout izotopického rozlišení pro proteiny při nízkých nanomolárních koncentracích. Metoda má široké uplatnění ve výzkumu i průmyslové analýze a očekává se další zlepšení algoritmů a instrumentace.
LC/MS, LC/Ultra-HRMS
ZaměřeníOstatní
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Metoda kombinující Fourierovy transformace s Orbital Frequency Analyzerem (OFA) v režimu Charge Detection Mass Spectrometry (CDMS) otevírá nové možnosti v analýze vysokomolekulárních iontů. Individuální měření náboje iontů a vysoké rozlišovací schopnosti umožňují přesnou stanovení skutečné hmotnosti biologických makromolekul, což je klíčové například v proteomice, kvalitativní a kvantitativní kontrole farmaceutických látek nebo v základním výzkumu kolizních dějů iontů.
Cíle a přehled studie / článku
Studie popisuje implementaci CDMS módu na platformě OFA pracující dle principu FTMS. Hlavním cílem bylo:
- Umožnit samostatné měření náboje každého iontu pro přesné stanovení hmotnosti (M = m/z · Q).
- Optimalizovat zpracování signálu pomocí nových algoritmů: složený časový signál, fitování ve frekvenční doméně, scoring a metodu ztráty hmoty (mlCDMS).
- Ověřit výkon při měření proteinů (myoglobin, aldoláza) při nízkých koncentracích a vysoké multiplexaci.
Použitá metodika a instrumentace
Ionizace probíhá pomocí elektrosprejového zdroje (ESI), následuje separace iontů přes skimmer, kvadrupól Q1, kolizní buňku Q2 a jejich zachycení v elektrostatickém pastu OFA. Základní parametry:
- ESI Probe se směsí H2O / acetonitril (1 : 1) s 0,5 % formiové kyseliny
- Chladicí plyn He/Ar, vakuum 3–4·10−10 Torr
- čítače signálu – image charge pick-up elektrody OFA
- třístupňové čerpadlo: rotující, turbo molekulární (dual a triple inlet)
Klíčové kroky zpracování dat CDMS:
- Zpracování nesinusového signálu ve složeném časovém tvaru (folded time domain)
- Fitování ve frekvenční doméně se zohledněním sousedních lidí (frequency domain fitting)
- Skoring pravděpodobných Q hodnot pro každou detekovanou frekvenci
- Metoda ztráty hmoty (mlCDMS) – korekce náboje na základě pozorovaných ztrát neutralních fragmentů
Hlavní výsledky a diskuse
Eliminace interferencí umožnila snížit odchylku náboje iontů na přirozenou úroveň (σ ~1,1 kDa při LT > 800 ms). Vyšší harmonické složky posilují rozlišovací schopnost bez prodloužení akvizičního času. U myoglobinu (40 nM) a aldolázy (70 nM) byla dosažena izotopická rozlišení v CDMS módu a výrazně se snížila nutná koncentrace vzorku. Scoring i mlCDMS metody přinesly vzájemně komplementární korekce náboje a umožnily zpracovat až 200 iontů na injekci s Tacq=500 ms až 1000 ms.
Přínosy a praktické využití metody
Využití CDMS na OFA přináší:
- Precizní měření hmotností velkých proteinových komplexů a jejich agregátů.
- Snížení doby analýzy díky vysoké multiplexaci bez ztráty kvality dat.
- Možnost sledovat kolizní děje a fragmentaci iontů v reálném čase.
- Potenciál pro validaci farmaceutických proteinů a studium biopolymerů ve vakuu bez potřeby značných vzorkových množství.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj se očekává v oblasti:
- Vylepšených algoritmů pro potlačení elektronického šumu a přesnější skoring náboje.
- Automatizovaných pracovních postupech pro vysokopropustné screeningy proteomických databází.
- Integrace s hmotnostními analyzátory vyšších generací a hyphenovanými technikami (LC-CDMS).
- Aplikaci na studium velkých virových částic, nanovlákenných materiálů a komplexních supramolekulárních uskupení.
Závěr
OFA v režimu CDMS představuje robustní platformu pro vysoce přesné stanovení hmotnosti jednotlivých iontů. Kombinace pokročilých metod zpracování signálu a vysoké multiplexace umožňuje dosáhnout izotopického rozlišení pro proteiny při nízkých nanomolárních koncentracích. Metoda má široké uplatnění ve výzkumu i průmyslové analýze a očekává se další zlepšení algoritmů a instrumentace.
Reference
- Ding L., Badheka R., Ding Z., Nakanishi H. A simulation study of the planar electrostatic ion trap mass analyzer. J Am Soc Mass Spectrom. 2013 Mar;24(3):356–364.
- Ding L., Rusinov A. High-Capacity Electrostatic Ion Trap with Mass Resolving Power Boosted by High-Order Harmonics. Anal. Chem. 2019, 91(12):7595–7602.
- Rusinov A., Ding L., Smirnov S., Knight P., Andrzejewski R., Waki H. Protein Analysis by Electrospray-Orbital Frequency Analyzer with Charge Detection Mass Spectrometry Algorithm. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2021, 32(5):1145–1154.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Interference of adjacent ion signals in CDMS: the effect on charge accuracy and potential correction algorithms
2025|Thermo Fisher Scientific|Postery
Interference of adjacent ion signals in CDMS: the effect on charge accuracy and potential correction algorithms Liangxuan Fu, Michael P. Goodwin, Dmitry Grinfeld, Kyle P. Bowen, Michael W. Senko, Thermo Fisher Scientific, 355 River Oaks Pkwy, San Jose, CA, USA,…
Klíčová slova
stori, storifrequency, frequencycdms, cdmsinterference, interferenceion, ioninaccurate, inaccurateions, ionssine, sinetransients, transientstransient, transientdomain, domaincosine, cosinedisappearance, disappearancesignal, signalcharge
High Capacity Electrostatic Ion Trap Mass Spectrometer and its Signal Processing Design and Simulation On increasing charge capacity of EITs There have been increasing attempts to make use of larger space for ion trapping and measurement of the image charge…
Klíčová slova
field, fieldcharge, chargeimage, imageeit, eitfrequency, frequencyfft, fftion, ionfocusing, focusingisochronous, isochronousmotion, motionpitch, pitchaxsim, axsimtransform, transformrotational, rotationalprecession
Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab
2012|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Symposium: New Alternatives in HighResolution Mass Spectrometry Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab Alexander Makarov March 14, 2012 What is Orbitrap™ analyzer? Orbitrap analyzer = = Orbital trapping + Image current detection + Electrodynamic squeezing + External pulsed…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrapabundance, abundancerelative, relativehcd, hcdions, ionstrap, trapanalyzer, analyzerltq, ltqvelos, velospreamplifier, preamplifiermass, masshigh, hightic, ticmakarov, makarovfrequency
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry
2025|Waters|Postery
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry Anisha Haris1, David Eatough1, Rebecca J D’Esposito2, Andrew Tudor1, Edvinas Karmonas1, David Bruton1, Keith Richardson1, Jakub Ujma1, Chris Wheeldon1, Alistair Schofield1, Michael…
Klíčová slova
cdms, cdmscharge, chargefull, fullviruses, virusesadeno, adenoanalyser, analyserpackaged, packagedmass, massmda, mdarecombinant, recombinantstreamlined, streamlinedraavs, raavselit, elitrelative, relativefrequency