Monolithic Column for Improved 4D-Lipidomics Analysis

Význam tématu

Velkoplošné lipidomické studie využívající LC-MS/MS umožňují identifikaci a kvantifikaci širokého spektra lipidů a jejich propojení s fyziologickými procesy či chorobami. Tradiční analytické a nanoLC metody však často narážejí na zředění vzorku a vysoké tlakové ztráty při použití viskózních fází. Monolitické chromatografické kolony s vysoce porézní strukturou nabízejí řešení prostřednictvím snížené zpětné tlakové ztráty a vyšší průchodnosti mobilní fáze, což umožňuje vyšší propustnost a rychlejší separace lipidů.

Cíle a přehled studie / článku

Tento výzkum se zaměřil na komplexní srovnání metod přípravy vzorku (MTBE vs IPA extrakce), složení mobilních fází a typů kolon (částicové vs monolitické) v rámci analytického i nanoprůtoku. Cílem bylo optimalizovat workflow pro 4D-lipidomiku, maximalizovat počet anotovaných lipidů a zvýšit propustnost analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci lipidů byly porovnány dvě metody:

• MTBE extrakce: vícestupňové oddělení organické fáze, odpaření a rekonstituce.
• IPA extrakce: přímé smíchání plazmy s isopropanolem, odstředění a přímá injekce.

Lipidomické analýzy proběhly na systému Bruker timsTOF HT spojeném s:

• Agilent 1290 Infinity II UHPLC s VIP-HESI zdrojem (analytický režim).
• Bruker nanoElute 2 s CaptiveSpray zdrojem (nanoLC režim).

Testovány byly tyto kolony:

• Částicové: YMC C18 (2,1×100 mm, 1,9 µm), Bruker Bio-LP C18, Waters Acquity BEH C18.
• Monolitické: Kyoto Monotech C8 (1,0×150 mm, 11 nm), C18 nano (75 µm×150 mm, 1,5 µm).

Mobilní fáze obsahovaly směsi vody, isopropanolu a acetonitrilu s kyselinou octovou, fosforečnou a octanem amonným. Data byla zpracována v DataAnalysis 6.2 a MetaboScape 2025b s rule-based a MS/MS spectral library anotací.

Hlavní výsledky a diskuse

IPA extrakce se ukázala jako rychlejší a jednodušeji proveditelná alternativa k MTBE, přičemž zachovala srovnatelnou výtěžnost lipidů a zvýšila počet anotací o 6,75 %. Monolitické kolony výrazně snížily zpětný tlak i při viskózních mobilních fázích, umožnily vyšší průtoky (analytický režim až 400 µl/min, nanoLC 1,85 µl/min) a zkrátily dobu běhu na 15 minut. Počty anotovaných lipidů byly o ~17 % vyšší při použití modifikovaných mobilních fází s monolitickou kolonou ve srovnání s klasickými kolonami.

Přínosy a praktické využití metody

• Efektivní a rychlá příprava vzorku pomocí IPA extrakce.
• Vyšší propustnost a zkrácené časy analýzy díky monolitickým kolonám.
• Rozšířený počet detekovaných lipidů pro hlubší biomarkerové studie a QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj monolitických materiálů se zacílením na různé polaritní rozsahy lipidů a optimalizaci mobilních fází pro maximální selektivitu. Integrace s dalšími modulačními technikami (ion mobility, SWATH-MS) může nabídnout ještě detailnější 4D-profilování lipidů v rámci klinických a průmyslových aplikací.

Závěr

Monolitické chromatografické kolony v kombinaci s IPA extrakcí a optimalizovanými mobilními fázemi představují efektivní řešení pro vysokopropustnou 4D-lipidomiku. Nabízejí snížené tlakové ztráty, zkrácené doby analýzy a širší pokrytí lipidového spektra, což přispívá k lepší reproducibilitě a hloubce dat.

Reference

Studie byla provedena výhradně pro výzkumné účely; autoři jsou zaměstnanci společnosti Bruker Scientific LLC.