A novel Ion Processor Device for High-Throughput Analysis in a High-Resolution Mass Analyzer

Význam tématu

Ion Processor je nová akumulačně extrakční jednotka navržená pro paralelní zpracování iontů v systému Orbitrap Astral. Umožňuje rychlé pulzní extrakce při vysoké frekvenci 200 Hz, zachování vysoké účinnosti přenosu a kontrolovanou fragmentaci. Tato technologie představuje významný skok pro aplikace vyžadující vysokou propustnost a citlivost, zejména v proteomice a metabolomice.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo navrhnout a otestovat prototyp Ion Processoru integrovaného mezi kvadrupólový filtr a Orbitrap Astral detektor. Studie hodnotí schopnost akumulace, fragmentace, přenosu a rychlosti extrakce iontů pro různé analyty včetně standardní FlexMix kalibrace a intaktních proteinů.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace Thermo Scientific Orbitrap Exploris spojený s Orbitrap Astral analyzátorem
• Ion Processor s vysokotlakým regionem pro akumulaci a fragmentaci a nízkotlakým regionem pro přípravu ke vstřiku
• Přenos iontů zajištěn fázově vázaným RF pseudopotenciálem a axiální pohyb řízený DC elektrodami
• Metodika zahrnující infuzi FlexMix kalibrace, analýzu myoglobinu, standardů MRFA a Ultramark

Hlavní výsledky a diskuse

• Spektrální výkon stabilní přenos až 10000 iontů na akvizici a myoglobinový profil při 200 Hz s 10násobným průměrováním
• Kapacita iontů vykazuje lineární závislost signálu na akumulační době nad 10^5 nábojů
• Kvalitní fragmentační spektra v porovnání s detektorem Orbitrap pro standardy MRFA a Ultramark
• V proteomických DIA HeLa experimentech identifikace 8396 proteinových skupin při 180 vzorcích za den a 2,3násobné zvýšení kvantifikace pro TMT11-plex oproti Exploris 480

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlení analýz díky paralelní akumulaci a extrakci iontů
• Vysoká citlivost vhodná pro nízkokoncentrované vzorky
• Univerzální využití v bottom-up a top-down proteomice, DIA a TMT kvantifikaci

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace RF a DC sekvencí pro specifické fragmentace
• Integrace do multi analyzátorových platforem pro vyšší propustnost
• Aplikace v metabolomice, lipidomice a klinických analýzách komplexních vzorků

Závěr

Ion Processor představuje průlomovou technologii pro vysokopropustnou hmotnostní spektrometrii. Konstrukce se dvěma tlakovámi zónami umožňuje rychlou akumulaci, fragmentaci i extrakci iontů pro Orbitrap Astral analyzátor, čímž dosahuje vysoké kapacity, citlivosti a propustnosti vhodné pro pokročilé výzkumné a průmyslové aplikace.

Reference

1. Stewart H et al A rectilinear pulsed extraction ion trap with auxiliary axial DC trapping electrodes Proceedings of the 66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics 2018
2. Grinfeld D Makarov A Multi reflection mass spectrometer US Patent US9136102B2 2013