Distribution Analysis of Plant Alkaloids in Narcissus, by MS Imaging

Význam tématu

Rostlinné alkaloidy jako galanthamin jsou klíčové pro výrobu farmaceutik, zejména látek s inhibičním účinkem na acetylcholinesterázu. Detailní analýza jejich chemického složení a prostorového rozmístění ve tkáních Narcissus tazetta umožňuje optimalizovat výběr původních rostlin a zvýšit efektivitu extrakce. Moderní techniky rychlé detekce (PESI) a zobrazovací hmotnostní spektrometrie (MSI) představují významný pokrok v analytické chemii s přímým dopadem na farmaceutický průmysl.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo:

• Rychlé kvalitativní screenování alkaloidů, především galanthaminu, v listech Narcissus tazetta pomocí PESI-ESI v kombinaci s Q-TOF MS.
• Prostorová analýza rozložení galanthaminu, lycorinu a tazettinu ve fragmentech cibulky a listů prostřednictvím MSI na systému iMScope QT s MALDI zdrojem.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická práce zahrnovala:

• Extrahování alkaloidů z mražených a rozdrcených listů 50 % ethanolovým roztokem.
• PESI pro rychlou analýzu extraktu s DPiMS QT a LCMS-9030 (Q-TOF) – doba měření 0,5 min, polarita pozitivní, rozsah m/z 50–2000.
• MSI: řezání tkání na 20 µm tloušťku, nanesení CHCA matricí pomocí iMLayer (0,7 µm), měření na iMScope QT s LCMS-9030 – polarita pozitivní, rozsah m/z 280–335, prostorové rozlišení 10/25 µm.

Použitá instrumentace

• DPiMS QT probe ESI kit a LCMS-9030 (Q-TOF) pro PESI-MS.
• iMScope QT (atmospheric MALDI se světelným mikroskopem) a LCMS-9030 pro MSI.
• Vrstvení matrici CHCA na ITO sklíčka pomocí iMLayer (matrix sublimation).
• Microtome pro přípravu 20 µm řezu.
• Software LabSolutions Insight Explore a IMAGEREVEAL MS pro zpracování dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• PESI-ESI umožnila detekci galanthaminu, lycorinu a tazettinu s vysokou hmotovou přesností (<1 mDa) v čase 0,5 min.
• MSI odhalila nejvyšší koncentraci galanthaminu v části cibulky, která se později diferencuje v listy, zatímco lycorin a tazettin měly odlišné prostorové rozložení.
• Využití prostorového rozlišení 10/25 µm potvrdilo detailní distribuci alkaloidů, což je klíčové pro cílenou izolaci a purifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby screeningu rostlinných vzorků.
• Možnost rychlého výběru odrůd s vyšším obsahem cílených alkaloidů.
• Lepší řízení extrakčních a purifikačních procesů ve farmaceutické výrobě.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvyšování rychlosti a automatizace PESI a MSI metod.
• Integrace s metabolomickými platformami pro komplexní profilaci rostlinných vzorků.
• Rozšíření aplikace na další bioaktivní látky a rostlinné druhy.
• Využití ve fenotypovém screeningu pro šlechtění plodin s vyšším obsahem farmaceuticky zajímavých sloučenin.

Závěr

Kombinace PESI-ESI a MALDI-Q-TOF MS nabízí rychlý a citlivý nástroj pro screening a zobrazování distribuovaných alkaloidů v rostlinných tkáních. Metoda přispívá k efektivnějšímu rozhodování ve vývoji farmaceutických surovin a optimalizaci extrakčních postupů.

Reference

• Planta Med. 2003;69:1166-1168.