Application of the FAIMS Pro Duo Interface for Selective Detection of Lower Abundance Lipid Classes at Analytical Flow Rates

Význam tématu

Field‐asymmetric ion mobility spectrometry (FAIMS) v rozhraní Pro Duo poskytuje další separační rozměr mezi kapalinovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií. Umožňuje snížení chemického šumu a maticových interferencí, což vede k vyšší selektivitě a citlivosti při detekci nízkomolekulárních lipidů v komplexních vzorcích při analytických průtokových rychlostech.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl demonstrovat využití FAIMS Pro Duo na front‐endu Orbitrap ID-X Tribrid MS pro selektivní detekci nízce zastoupených lipidových tříd v nelokálně cílené lipidomice. Autoři optimalizovali kompensační napětí (CV) pro různé lipidové standardy a následně aplikovali vybraná CV na analýzu výtažků z jater, srdce a mozku prokázáním zvýšené anotace lipidů.

Použitá metodika a instrumentace

• UHPLC: Thermo Scientific Vanquish Flex Binary, kolona Accucore C30 (2.1×150 mm, 2.6 µm), teplota 45 °C, průtok 260 µL/min, gradient A (60:40 acetonitril/voda), B (90:10 isopropanol/acetonitril), 10 mM formiát amonný, 0,1 % kyselina mravenčí.
• MS: Thermo Scientific Orbitrap ID-X Tribrid s rozhraním FAIMS Pro Duo, pozitivní i negativní ESI, rozsah MS1 200–1700 m/z, rozlišení MS1/MS2 120 000/30 000, cyklus 1,5 s.
• Nastavení zdroje: napětí +3,25/–3,0 kV, teplota kapiláry 300 °C, vaporizéru 320 °C, proudy plynů (Sheath Gas 55, Aux Gas 10), RF lens 40 %.
• Software: Thermo Scientific FreeStyle 1.8 SP2 pro CV skeny, LipidSearch 4.2 pro anotaci lipidových dat.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizací CV hodnot pro standardy SPLASH LipidoMix byly stanoveny odlišné optimální CV pro jednotlivé lipidové třídy (PC, PE, PA, PI, PS, PG, SM, CE, TG, DG). Analýza použitých biologických výtažků prokázala:

• Jednotlivá CV selektivně obohacují plynovou fázi o konkrétní třídy lipidů, čímž zvyšují poměr signál/šum.
• Rozlišení izobarických druhů (např. PS(36:2)+Na+ vs. PC(38:4)+H+) na úrovni MS1 bez nutnosti ko‐izolace fragmentů.
• Možnost stereospecifické detekce aduktů [M+H]+, [M+NH4]+, [M+Na]+ a v negativním módu [M–H]–, [M+OAc]–.

Přínosy a praktické využití metody

FAIMS Pro Duo zvyšuje robustnost lipidomických analýz na analytických průtocích, umožňuje spolehlivější kvantifikaci nízce zastoupených lipidů a odstraňuje interferující složky matrice. Metodu lze využít v farmaceutické QA/QC, biologickém výzkumu a v průmyslových aplikacích pro monitorování biomarkerů a komplexních lipidových profilů.

Budoucí trendy a možnosti využití

V budoucnu se očekává rozvoj adaptivních CV strategií s dynamickým přepínáním pro širší pokrytí lipidových tříd, integrace s vysokorychlostními iontovými cykly a aplikace strojového učení pro předpověď optimálních CV. Potenciál mají rovněž kombinace FAIMS s dalšími dimenzemi separace (např. IMS-TOF) pro hlubší lipidomické analýzy.

Závěr

Implementace rozhraní FAIMS Pro Duo na analytických průtocích významně zlepšuje selektivitu a citlivost neorientovaných lipidomických experimentů. Vybraná CV umožňují efektivní cílení na nízkofrekventní lipidové třídy a rozlišení izobarických interferencí, což přispívá k vyšší kvalitě dat a spolehlivější anotaci.

Reference

1. Purves RW, Prasad S, Belford M et al. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2017, 28, 525–538.
2. Wei MS, Kemperman RHJ, Yost RA. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2019, 30, 731–742.