MS Imaging of Natural Toxin Colchicine in Autumn Crocus Bulb Using iMScope QT

Význam tématu

Analýza distribuce přírodních toxinů v rostlinných pletivech je klíčová pro zajištění potravinové bezpečnosti a prevence otrav. Hromadění cytotoxických alkaloidů, jako je kolchicin a demekolcin v cibulkách ocúnu podzimního, představuje vysoké riziko s ohledem na jejich vysokou toxicitu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo využít zobrazovací hmotnostní spektrometrii (MS imaging) pro prostorové zobrazení a kvantitativní analýzu distribuce kolchicinu a demekolcinu v řezech cibulky ocúnu podzimního. Studie demonstruje schopnost přístroje iMScope QT rychle a s vysokým rozlišením skenovat rozsáhlé vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorku byla cibulka rozkrojena, rychle zmražena a zřezy o tloušťce 30 μm byly připevněny na ITO-skleněné podložky. Matricí byla použita sloučenina CHCA, nanesená automatizovaným systémem iMLayerTM pro rovnoměrné pokrytí.

• MS imaging: iMScopeTM QT
• Matrix coating: CHCA, tloušťka 0,7 μm (iMLayer)
• Prostorové rozlišení: 25 μm při skenování celého řezu, 10 μm pro detailní oblast
• Polaritа: pozitivní ionizace
• m/z rozsah: 370–405
• Laser: 50 záblesků na bod, frekvence až 20 kHz

Hlavní výsledky a diskuse

MS imaging při rozlišení 25 μm odhalilo, že kolchicin je koncentricky akumulován ve vnějších vrstvách cibulky, zatímco demekolcin se rozprostírá rovnoměrně v celém průřezu. Detailní zpracování při 10 μm potvrdilo stejný distribuční vzorec a podtrhlo schopnost zachytit malé variace lokálního obsahu toxinu.

Rychlé skenování celého řezu s 378 594 pixely bylo dokončeno za méně než 4 hodiny díky vysoké laserové frekvenci, což představuje významné zrychlení ve srovnání s konvenčními metodami.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje přesnou lokalizaci toxických oblastí v rostlinách, což napomáhá:

• Prevenci otrav při sběru a konzumaci jedlých rostlin
• Vyšetřování botanických vzorků v rámci potravinářské kontroly
• Vědeckému výzkumu metabolismu sekundárních metabolitů

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj zobrazovací MS může zahrnovat kvantitativní analýzu pomocí vnitřních standardů, integraci se softwarem pro automatizovanou analýzu obrazů a využití vyšších prostorových rozlišení k mapování mikromorfologických struktur. Technologie může nalézt uplatnění v farmakognózii, ekologii i kvalitativní kontrole potravin.

Závěr

Studie prokázala, že iMScope QT s vysokou frekvencí laseru a variabilním rozlišením umožňuje rychlé a kvalitní zobrazení distribuce toxinů v rostlinných vzorcích. Získaná data podporují bezpečnostní opatření při nakládání s potenciálně jedovatými rostlinami a otevírají cestu k dalším aplikacím v analytické chemii a biomedicínském výzkumu.