Structural analysis of isomeric chemicals by using high resolution MS/MS on Curved Field Reectron incorporated with a novel focusing technology

Význam tématu

Analýza izomerických sloučenin patří mezi klíčové úlohy v oblasti hmotnostní spektrometrie, protože izomery často vykazují odlišné biologické vlastnosti či reaktivity. Vysoká rozlišovací schopnost MS/MS umožňuje detailní proudový průzkum fragmentačních drah a jednoznačnou identifikaci strukturálních variant, což je zásadní například v glykomice či lipidomice.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo prokázat schopnost nově vyvinutého MALDI-TOF/TOF spektrometru se zakřiveným reflexronem vybaveným technologií Axial Spatial Distribution Focusing (ASDF) pro rozlišení izomerických sacharidů a prostaglandinů na základě vysoce rozlišitelného MS/MS spektra.

Použitá metodika a instrumentace

• Materiály: izomerické oligosacharidy Lacto-N-neotetraóza (LNnT) a Lacto-N-tetraóza (LNT), izomerní prostaglandiny PGE2 a PGD2, matice DHB v methanolu (10 mg/mL).
• Kationty: Li+, Na+, Cs+, Ba2+ pro generování aduktů.
• Instrument: MALDI-7090 (Shimadzu/Kratos) s vysokou energií CID v pozitivním iontovém režimu, srážecí plyn helium, energie 20 keV.
• ASDF: pulzní elektrostatické pole korigující osovou prostorovou distribuci iontů, dosažená rozlišovací schopnost MS/MS až 10 000.

Hlavní výsledky a diskuse

• U sacharidů LNnT a LNT se díky MS/MS spektrům aduktů s Na+ podařilo odlišit vazby β1-3 a β1-4 na základě charakteristických fragmentů B a C.
• Volba kationtu významně ovlivnila fragmentační dráhy: bariované (Ba-adukty) prostaglandiny vykazovaly silné oddělení PGE2 a PGD2 díky mechanismu charge-remote fragmentace.
• ASDF výrazně zlepšilo rozlišovací schopnost fragmentních iontů, což umožnilo detailní analýzu drah odštěpení vody a vodíku.

Přínosy a praktické využití metody

Díky vysokému rozlišení MS/MS a kontrolované volbě kationtů lze spolehlivě určit izomerii v komplexních vzorcích, což se uplatní v kvalitativní kontrole potravin, farmaceutickém výzkumu či biochemickém mapování glykanů a lipidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Předpokládá se další optimalizace ASDF pro multidimenziální separace (např. v spojení s kapilární či kapalinovou chromatografií), rozšíření aplikace na širší třídy metabolitů a integrace s datovými analytickými platformami pro automatizovanou interpretaci spekter.

Závěr

Nová technologie ASDF v zakřiveném reflexronu MALDI-TOF/TOF významně zvyšuje schopnost rozlišit izomery na úrovni MS/MS. Výsledky demonstrují úspěšné diferencování vazeb u oligosacharidů i prostaglandinů a ukazují vliv výběru kovového aduktu na kvalitu fragmentačního spektra.

Reference

1. Zirrolli J.A. et al., J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1990, 1(4), 325–335.
2. Yamagaki T. et al., J. Mass Spectrom., 2006, 41(4), 454–462.