DETERMINATION OF THE RELATIVE CCS OF PESTICIDE PROTOMERS AND CONFORMERS USING LINEAR AND MULTI-PASS CYCLIC TWIM ION MOBILITY SPECTROMETRY

Význam tématu

Analytická identifikace reziduí pesticidů v potravinových matricích vyžaduje vysokou selektivitu a citlivost. Kombinace kapalinové chromatografie s iontovou mobilitou (TWIM, cIM) rozšiřuje rozlišovací schopnost oproti samotné LC-MS metodice. Měření relativních kolizních průřezů (CCS) pro různé izomery a konformery pesticidů nabízí dodatečné spektrální „otisky“, které posilují důvěryhodnost identifikace v komplexních vzorcích.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na:

• Porovnání lineární TWIM a víceprůchodové cyklické IM (cIM) pro stanovení relativních CCS hodnot pesticidních protomerů, sodimerů a potassimerů.
• Vyhodnocení vnitřní strategie kalibrace pro přesné odhadování CCS ze cIM dat.
• Charakterizaci konformerů u vybraných pesticidů (spinosyn A/D, avermectin B1a, epoxiconazol) a posouzení jejich vlivu na fragmentační spektra.

Metodika

Vzorky (rýže, zelený a černý čaj, pomeranč, koriandr, pór) byly obohaceny standardními směsmi pesticidů a analyzovány:

• Kapalinová chromatografie s C18 kolonou (1,7 μm, 2,1×100 mm), gradient 0,1 % formové kyseliny ve vodě–acetonitrilu, průtok 0,45 mL/min, čas běhu 17 min, injekce 5 μL.
• Iontová mobilita: lineární TWIM na kvadrupol-IM-ToF a ciklická cIM s 2–5 průchody, rozlišení 92–145 Ω/ΔΩ.
• Polarizující plyn: dusík s doplňkovou polarizací pro zvýšenou citlivost na dipólové momenty.

Použitá instrumentace

• ESI kvadrupol-IM-ToF spektrometr (Waters Synapt G2-Si).
• Cyklický iontový mobilní separátor (Waters Cyclic IMS).
• LC systém s C18 analytickou kolonou.
• Kalibrace CCS major mix IMS/ToF kit (Waters).

Hlavní výsledky a diskuse

Relativní TWCCSN2 hodnoty získané lineární TWIM a cIM pro protomery, sodimery a potassimery vykázaly vynikající korelaci (Δ <1,7 %, R²=0,99). U spinosynů a avermectinu bylo možné rozlišit více konformerů:

• Spinosyn A/D: až pět separovaných konformerů s rozdílem CCS až ~17 Ų.
• Avermectin B1a: čtyři hlavní konformery, relativní rozdíl ~11 Ų.
• Epoxiconazol: tři formy s rozdílem ~8 Ų.

Konformenční distribuce vedla k pozorovatelným změnám ve fragmentačních poměrech, což podtrhuje potřebu znát konformerové profily pro přesné kvantitativní a kvalitativní analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

Integrace vysoko­rozlišovací cIM umožňuje:

• Zdokonalenou selektivitu při screeningových analýzách potravinových a environmentálních vzorků.
• Zavedení CCS fingerprintů jako doplňkového identifikačního parametru v rutině QA/QC.
• Snížení falešně pozitivních záchytů díky rozlišení izomerů a konformerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se zaměří na:

• Automatizaci multi­průchodové kalibrace CCS pro vysokou propustnost laboratoří.
• Integraci strojového učení pro rychlé rozpoznání konformačních vzorů.
• Rozšíření databází CCS o další třídy pesticidů, farmaceutik a metabolitů.

Závěr

Studie potvrzuje robustnost a opakovatelnost měření relativních CCS hodnot pesticidních izomerů a konformerů pomocí TWIM a cIM. Vysoko­rozlišovací iontová mobilita přidává cennou dimenzi pro analytickou specifitu při identifikaci reziduí pesticidů v komplexních matricích.

Reference

1. McCullagh M., Goscinny S., Palmer M., Ujma J. Investigations into pesticide charge site isomers using conventional IM and cIM systems. Talanta. 2021;234:122604.
2. Bush M.F., Campuzano I.D.G., Robinson C.V. Ion mobility mass spectrometry of peptide ions: effects of drift gas and calibration strategies. Anal. Chem. 2012;84:7124–7130.
3. McCullagh M., Fox J., Palmer M., Muck A., Higton D. Further Investigations into Charged Isomer Species of the Fluoroquinolone Class of Antibiotics Using Linear TWIM and Cyclic Ion Mobility. ASMS 2021; Poster FP 418.