Uncover new dimensions of isotope ratio analysis with Thermo Scientific Orbitrap MS technology

Význam tématu

Isotopové poměry poskytují hluboké poznatky o přírodních a biochemických procesech, paleoklimatu, ekologii, ověřování původu potravin a kontrole dopingu. Klasické IRMS metody vyžadují převod vzorků na plynné sloučeniny, čímž dochází ke ztrátě intramolekulární informace. Nový přístup založený na měření intact molekulových iontů pomocí Orbitrap Exploris MS umožňuje zachovat a kvantifikovat místně specifické izotopové variace a analyzovat komplexní kapalné vzorky bez rozsáhlé chemické přípravy.

Cíle a přehled článku

Prezentovat komplexní workflow pro měření izotopových poměrů přímo z relativních abundancí izotopologů molekulových iontů s využitím Thermo Scientific Orbitrap Exploris Isotope Solutions. Ukázat metodiku na modelové analyzé nitrátu, včetně subpermilní přesnosti pro přirozenou abundanci 13C, 15N, 17O, 18O a dalších vzácných izotopů. Demonstrace výhod metodologií "with M0" a "without M0" pro optimalizaci citlivosti minoritních izotopologů.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza je realizována metodou ESI Orbitrap MS s vysokým rozlišením a vysokou přesností hmotnostního určení. Klíčová zařízení a software:

• Orbitrap Exploris 120/240/480 MS s Advanced Quadrupole Technology a C-Trap
• Dual Syringe Inlet systém pro střídavé dávkování standardu a vzorku
• Vanquish Neo UHPLC System pro automatizované In-flow Injection
• Soft ionizace ESI bez derivatizace
• Xcalibur pro nastavení a akvizici dat, FreeStyle pro vizualizaci, IsoX pro extrakci a výpočet izotopových poměrů

Hlavní výsledky a diskuse

Měření 20 stabilních izotopologů nitrátu prokázalo schopnost Orbitrap Exploris MS detekovat a kvantifikovat jednotlivé izotopologické signály s vysokou přesností. Pro minoritní izotopology byla zavedena „without M0“ metoda, při níž se vyloučí bazický pík M0 a skenovací rozsah se posouvá k vyšším m/z, což zvyšuje citlivost a opakovatelnost. Kombinací dat z obou metod dosahuje workflow rozsahu přesných izotopových poměrů a hodnot δ v subpermilním rozmezí.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší několik klíčových výhod:

• Eliminace nutnosti chemického převodu na jednoduché plyny
• Zachování intramolekulární informace a možnost analýzy pozice izotopových substitucí
• Rychlá příprava i analýza vzorku (6–8 min na dávku, 15 min pro automatizované měření)
• Nižší požadované množství vzorku díky vysoké citlivosti
• Přímé stanovení více prvků a clumped izotopů v kapalných vzorcích

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření aplikací na další biomolekuly a složité směsi, integrace plně automatizovaných přístrojových linek a rozvoj multi-elementárních clumped izotopových analýz. Kombinace s kapalinovou chromatografií pro izotopové profilování metabolitů či dopingových látek, rozvoj nových geochemických proxy a studium biogeochemických procesů v reálném čase.

Závěr

Orbitrap Exploris Isotope Solutions představují pokrokovou platformu pro izotopovou analýzu, která překonává omezení klasického IRMS a otevírá nové možnosti pro výzkum i rutinní laboratorní aplikace v environmentální, farmaceutické, potravinářské a geochemické oblasti.