Radikalizace hmotnostního spektrometru – OAD-TOF (8. Česká lipidomická a metabolomická konference)

Význam tématu

Determinace polohy dvojných vazeb v lipidových molekulách je klíčová pro pochopení jejich biologické funkce, metabolismu a vztahu k onemocněním. Tradiční metody tandemové hmotnostní spektrometrie (CID) poskytují informaci o počtu uhlíků a vazeb, ale nedokážou spolehlivě rozlišit polohové izomery. OAD-TOF (Oxygen Attachment Dissociation s TOF analyzátorem) přináší selektivní štěpení právě na místech C=C, což významně rozšiřuje schopnost strukturní analýzy komplexních lipidů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje inovativní kombinaci OAD s quadrupol–TOF spektrometrem Shimadzu LCMS-9050. Hlavním cílem je ukázat princip funkce OAD, popsat hardware a softwarové zpracování dat, demonstrovat aplikace na různé třídy lipidů a porovnat výsledky s klasickou CID fragmentací. Důraz je kladen na snadnou integraci do rutinního workflow a na aplikaci v různých ionizačních režimech.

Použitá metodika a instrumentace

OAD vytváří radikály O a OH zahřátím vodní páry v mikrovlnném výboji (induktivně vázané plasma). Tyto radikály vstupují do kolizní buňky quadrupolu a selektivně štěpí C=C vazby. Analytická platforma zahrnuje:

• LCMS-9050 (Shimadzu) s TOF detektorem
• OAD doplňkový kit: vodní nádrž s průtokovým regulátorem, mikrovlnný generátor plazmy
• Kolizní buňka a kvadrupolový iontový vodič
• Software LabSolutions pro řízení OAD/CID přepínání

Hlavní výsledky a diskuse

OAD-MS/MS spektrometry ukázaly jasné fragmenty odpovídající štěpení na polohách dvojných vazeb v lipidových řetězcích. Na modelovém fosfolipidu PC 36:4 identifikovalo CID jen délku řetězců a počet vazeb, zatímco OAD umožnilo lokalizovat dvojnou vazbu na pozicích n-6, n-9, n-12 a n-15. Metoda byla úspěšně aplikovaná na:

• Volné mastné kyseliny (LC a SFC separace)
• Triacylglyceroly (PESI přímá ionizace)
• Glycerofosfolipidy, ceramidy a karotenoidy

Integrace s MS-DIAL a MS-RIDD umožnila automatizovanou anotaci a vizualizaci pozic C=C v rozsáhlých lipidomických datech.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší selektivita a citlivost pro polohové izomery než u OzID nebo CID
• Možnost pozitivně/negativně simultánní analýzy
• Kompatibilita s různými ionizačními technikami (ESI, PESI, SFC)
• Rychlá implementace do rutinních laboratoří díky softwarové podpoře

Budoucí trendy a možnosti využití

OAD-TOF slibuje další rozšíření ve studiích lipidomiky, metabolomiky a strukturálního charakterizování bioaktivních molekul. Očekává se kombinace s vysokorozlišenou ion mobility spektrometrií a rozvoj algoritmů pro plně automatizované rozpoznání poloh dvojných vazeb ve velkých datech. Implementace v klinických a potravinářských laboratořích umožní detailní studium biomarkerů a kvality lipidů.

Závěr

OAD-TOF představuje průlomovou techniku pro strukturní analýzu lipidů, která doplňuje a rozšiřuje tradiční CID metody. Díky selektivnímu štěpení C=C vazeb umožňuje detailní určení poloh dvojných vazeb a otevírá nové možnosti ve výzkumu biochemie lipidů.

Reference

1. Nature Communications Chemistry, 2022, „Radical-driven lipid double bond localization via OAD-TOF MS/MS“
2. Shimadzu Application Note: Introduction of OAD-TOF system