Non-targeted analysis, interactive visualization, and online sharing of interactive LC-HRMS/MS data of polymers using a comprehensive software PolyMatch Suite

Význam tématu

Polymery a oligomerní série jsou klíčové složky mnoha průmyslových i spotřebitelských produktů, včetně plastů, emulgátorů, lubrikantů či detergentů. Správná identifikace těchto sloučenin je nezbytná pro zajištění kvality výrobků, odhalování nežádoucích kontaminantů a minimalizaci hmotnostních interferencí v hmotové spektrometrii.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované studie bylo demonstrovat využití open-source softwaru PolyMatch Suite pro neřízenou analýzu LC-HRMS/MS dat polymerů. Příkladem aplikace je charakterizace složek Polysorbate 80. Software poskytuje kompletní datový tok od importu syrových dat až po interaktivní vizualizaci a online sdílení výsledků.

Použitá instrumentace

Data byla získána na přístroji Agilent 6546 LC/Q-TOF kombinujícím vysokorozlišující kapalnou chromatografii (LC) a tandemovou hmotnostní spektrometrii (HRMS/MS).

Použitá metodika

Workflow analýzy zahrnuje následující kroky:

• Převod dat do univerzálních formátů
• Výběr špiček (peak picking) pomocí nástrojů Profinder nebo MZMine 4
• Filtrace slepých vzorků a pozadí
• Anotace a seskupování funkcí na základě homologních řad
• Využití modulárních skriptů PolyMatch Flow a PolyMatch Modular pro automatizaci zpracování
• Vytváření vlastních knihoven fragmentačních pravidel pomocí PolyMatch Generator
• Interaktivní vizualizace dat v PolyVI: hmotnostní defekt, retence vs. m/z, EIC, anotované MS/MS spektra a filtrace

Hlavní výsledky a diskuse

Knihovny PolyMatch pokrývají více než 775 000 struktur s fragmentačními pravidly pro 14 komponent (polysorbáty, polysorbidy, PEG) a samostatně přes 64 450 PEG-only druhů. Software umožnil:

• Automatickou anotaci homologních řad polymerů v Polysorbate 80
• Interaktivní zobrazení všech důkazů najednou a křížovou filtraci pro ověření anotací
• Online sdílení výsledků prostřednictvím webového odkazu bez nutnosti instalovat vlastní software
• Nalezení mnoha dříve neidentifikovaných polymerních druhů s falešnou pozitivitou pod 5 %

Přínosy a praktické využití metody

PolyMatch Suite nabízí laboratořím a výzkumným týmům možnost rychle a automaticky:

• Identifikovat a grupovat polymerní a oligomerní řady
• Rozšířit existující databáze o neznámé druhy
• Zjednodušit validaci anotací díky interaktivní vizualizaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším rozvojem se očekává:

• Rozšíření knihoven o nové polymerní třídy a fragmentační pravidla
• Integrace strojového učení pro zlepšení selekce relevantních funkcí
• Prepojení s cloudovými platformami pro sdílení a kolaboraci v reálném čase

Závěr

PolyMatch Suite se ukázal jako robustní a uživatelsky přívětivý nástroj pro neřízenou analýzu polymerů a oligomerů. Díky širokým knihovnám, nízké míře falešných pozitiv a možnosti interaktivní validace významně zvyšuje efektivitu a spolehlivost hmotnostně spektrometrické identifikace.

Reference

• Koelmel J., Weil D.A., Rennie E.E., Stelben P., Oranzi N., Kummer M., Godri D., Qi J., Lin E.Z., Pollitt K.J.G. Non-targeted analysis, interactive visualization, and online sharing of polymers by LC-HRMS/MS using PolyMatch Suite. ASMS 2024, MP 216.