URČENÍ POLOH NÁSOBNÝCH VAZEB V LIPIDECH POMOCÍ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE. ČÁST I

Význam tématu

Strukturní analýza lipidů je klíčová pro pochopení jejich funkce v biologii, kvalitativní a kvantitativní charakterizaci v potravinářství i průmyslu. Polohy a stereochemie nenasycených vazeb zásadně ovlivňují fyzikálně-chemické vlastnosti lipidů, metabolické dráhy a biologickou aktivitu, což vede k potřebě přesných a citlivých analytických přístupů.

Cíle a přehled studie

Cílem první části tohoto přehledu je shrnout současné pokroky v lokalizaci dvojných a trojných vazeb v acylových řetězcích lipidů pomocí LC-MS a přímé ionizace při atmosférickém tlaku. Zvláštní pozornost je věnována charge-switch derivatizacím, ozonolýze a Paternò-Büchi reakci.

Použitá instrumentace

• Hmotnostní spektrometry s elektrosprejovou (ESI), APCI a APPI ionizací.
• Tandemové MS s nízko- i vysokonapěťovou CID (sektorové analyzátory, TOF/TOF, Q-trap).
• Přístroje umožňující ozonem indukovanou disociaci (OzID) v iontové pasti, Q-trapu a s iontovou mobilitou (TWIM, FAIMS).
• Laserové zdroje UV pro fotodisociaci a Paternò-Büchi reakce.

Použitá metodika

• Charge-switch derivatizace mastných kyselin N-(4-aminomethylfenyl)pyridiniem (AMPP+) zajišťuje permanentní kladný náboj, umožňuje CRF fragmentaci a lokalizaci násobných vazeb i dalších substituentů.
• Ozonolýza v různých fázích analýzy: inline v kapalné fázi, v iontovém zdroji (OzESI-MS) nebo přímo v hmotnostním analyzátoru (OzID). OzID poskytuje dvojici diagnostických iontů pro každou dvojnou vazbu.
• Paternò-Büchi reakce s acetonem (či modifikovanými karbonylovými činidly) pod UV zářením vytváří oxetanové adukty, jejichž CID MS2 spektra odhalují polohu dvojných vazeb.

Hlavní výsledky a diskuse

• AMPP+ deriváty: MS2 CRF ionty s řadou rozdílů Δm/z 14 ukazují přesné pozice dvojných vazeb, včetně možného větvení a hydroxylace.
• OzID: zařazením ozonu do tlumícího plynu v Q-trapu nebo v iontové pasti se identifikují přímé fragmenty (aldehyd i Criegeeho meziprodukt) charakteristické pro konkrétní vazbu; reaktivita cis/trans izomerů se liší.
• Paternò-Büchi MS: inline nanoESI-UV setup umožňuje rychlou derivatizaci a lokalizaci vazeb v lipidomech, zachování kompatibility s LC a možnost analýzy i na úrovni jedné buňky.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňují jednoznačnou identifikaci polohy dvojných a trojných vazeb v komplexních lipidových směsích bez nutnosti rozsáhlé chromatografické separace.
• Podpora lipidomických studií v biochemii, metabolomice, diagnostice, potravinářské a farmaceutické kvalitě.
• Možnost kvantitativní analýzy izomerů vazeb s vysokou citlivostí a specificitou.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších derivatizačních technik (např. epoxidace, DMOX), nové fragmentační přístupy (UVPD, ExD) a kombinace s vysokorozlišovací MS a iontovou mobilitou.
• Vývoj online reaktorů pro inline derivatizaci, integrace s mikrofluidními systémy a single-cell analýzou.
• Automatizace a standardizace metod pro široké rozšíření v klinických a průmyslových laboratořích.

Závěr

Metody charge-switch derivatizace, ozonolýzy a Paternò-Büchi reakce výrazně rozšiřují možnosti detailní analýzy polohy násobných vazeb v lipidech. Tyto přístupy přispívají k lepší charakterizaci biologických vzorků a otvírají cestu k novým aplikacím v lipidomice.

Reference

Strnad Š., Vrkoslav V., Cvačka J.: Určení poloh násobných vazeb v lipidech pomocí hmotnostní spektrometrie. Chem. Listy 117, 684–693 (2023).