Calibration of Charge Detection MS Instruments
Postery | 2025 | Waters | ASMSInstrumentace
Detekční hmotnostní spektrometrie se stanovením náboje (Charge Detection MS, CDMS) rozšiřuje možnosti analýzy vysoce molekulárních a heterogenních vzorků, které jsou obtížně měřitelné konvenčními metodami. Přímé současné měření poměru m/z a náboje umožňuje bezprostřední určení hmotnosti jednotlivých iontů a významně zjednodušuje interpretaci spekter velkých biologických komplexů.
Studie měla za cíl zavést a validovat kalibraci poměru m/z a náboje v prototypových CDMS přístrojích (CDMS1 a CDMS2) za použití proteinových standardů, jejichž hmotnost může být nejistá. Autoři představili:
Ionizace: nanoelektrospray v pozitivním módu.
Ionty byly zachyceny v elektrostatické lineární iontové pasti po dobu 100 ms.
Signál byl zpracován FFT analýzou pro extrakci frekvence (m/z) a amplitudy (náboj).
Pro lineární kalibraci náboje se použil vztah A=c1·z+c2, který se odhadl lineární regrese reprezentativních hodnot amplitudy pro známé nábojové stavy.
m/z kalibrace vychází z teoretického vztahu mezi frekvencí a m/z s jedním parametrem k, jehož přesnost byla zlepšena pomocí skalovacího faktoru g získaného Bayesovskou analýzou.
Bayesovský přístup: parametry g a přídavné hmotnosti δi byly modelovány jako náhodné proměnné, δi s exponenciálním prior, g s uniformním prior, s následnou marginalizací pro eliminaci neznámých masových přírůstků.
m/z kalibrace dosáhla přesnosti ~600 ppm (RMS ~593 ppm pro CDMS1, ~648 ppm pro CDMS2).
Kalibrační skalovací faktory g se pohybovaly v rozmezí 1.0314 (CDMS1) a 1.0348 (CDMS2), což odpovídá vzájemné odchylce menší než 0.4 %.
Bayesovský posterior g vykazoval asymetrickou distribuci; jako charakteristiku byly uvedeny medián (gm=1.0996) a interkvartilní rozpětí (Q1,Q3).
Nábojová kalibrace prokázala téměř dokonalou linearitu s RMS chybou <0.1 elementárního náboje (0.093 e) a interceptem –0.62 e, což potvrzuje téměř příčnou závislost signálu amplitudy na počtu nábojů.
Robustní pravděpodobnostní kalibrace umožňuje přesné stanovení m/z i při nejistých hmotnostech standardů.
Zajišťuje vysokou reprodukovatelnost mezi přístroji stejné konstrukce.
Metoda je vhodná pro průmyslovou kontrolu kvality, výzkum vysokomolekulárních komplexů a biotechnologické aplikace.
Rozšíření spektra kalibračních standardů a aplikace na reálné komplexní vzorky.
Integrace Bayesovské kalibrace do automatizovaných pracovních postupů QA/QC.
Optimalizace softwarových nástrojů pro zrychlení výpočtů a zpracování velkých datasetů.
Studie představila spolehlivý pravděpodobnostní přístup ke kalibraci CDMS, který zohledňuje nejistoty v hmotnostech standardů.
Byla dosažena reprodukovatelnost mezi dvěma prototypy v rámci 0.4 % a vynikající přesnost nábojové kalibrace (<0.1 e) a m/z kalibrace (~600 ppm).
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QTRAP
ZaměřeníOstatní
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Detekční hmotnostní spektrometrie se stanovením náboje (Charge Detection MS, CDMS) rozšiřuje možnosti analýzy vysoce molekulárních a heterogenních vzorků, které jsou obtížně měřitelné konvenčními metodami. Přímé současné měření poměru m/z a náboje umožňuje bezprostřední určení hmotnosti jednotlivých iontů a významně zjednodušuje interpretaci spekter velkých biologických komplexů.
Cíle a přehled studie / článku
Studie měla za cíl zavést a validovat kalibraci poměru m/z a náboje v prototypových CDMS přístrojích (CDMS1 a CDMS2) za použití proteinových standardů, jejichž hmotnost může být nejistá. Autoři představili:
- lineární víceproměnnou kalibraci náboje,
- nový přístup k m/z kalibraci s explicitním ošetřením nejistoty přídavné hmotnosti,
- Bayesovský algoritmus, který umožňuje kvantifikovat a propagovat tyto nejistoty.
Použitá metodika
Ionizace: nanoelektrospray v pozitivním módu.
Ionty byly zachyceny v elektrostatické lineární iontové pasti po dobu 100 ms.
Signál byl zpracován FFT analýzou pro extrakci frekvence (m/z) a amplitudy (náboj).
Pro lineární kalibraci náboje se použil vztah A=c1·z+c2, který se odhadl lineární regrese reprezentativních hodnot amplitudy pro známé nábojové stavy.
m/z kalibrace vychází z teoretického vztahu mezi frekvencí a m/z s jedním parametrem k, jehož přesnost byla zlepšena pomocí skalovacího faktoru g získaného Bayesovskou analýzou.
Bayesovský přístup: parametry g a přídavné hmotnosti δi byly modelovány jako náhodné proměnné, δi s exponenciálním prior, g s uniformním prior, s následnou marginalizací pro eliminaci neznámých masových přírůstků.
Použitá instrumentace
- Elektrostatický lineární iontový past (ELIT CDMS) – prototypy CDMS1 a CDMS2
- Nanoelektrosprayový zdroj
- Bio-Spin P-6 velikostně vylučovací kolony pro výměnu pufru do 200 mM amonium acetátu
- Detektor s citlivým zesilovačem pro měření indukovaného náboje
- Vlastní software pro zpracování signálu a vizualizaci dat
Hlavní výsledky a diskuse
m/z kalibrace dosáhla přesnosti ~600 ppm (RMS ~593 ppm pro CDMS1, ~648 ppm pro CDMS2).
Kalibrační skalovací faktory g se pohybovaly v rozmezí 1.0314 (CDMS1) a 1.0348 (CDMS2), což odpovídá vzájemné odchylce menší než 0.4 %.
Bayesovský posterior g vykazoval asymetrickou distribuci; jako charakteristiku byly uvedeny medián (gm=1.0996) a interkvartilní rozpětí (Q1,Q3).
Nábojová kalibrace prokázala téměř dokonalou linearitu s RMS chybou <0.1 elementárního náboje (0.093 e) a interceptem –0.62 e, což potvrzuje téměř příčnou závislost signálu amplitudy na počtu nábojů.
Přínosy a praktické využití metody
Robustní pravděpodobnostní kalibrace umožňuje přesné stanovení m/z i při nejistých hmotnostech standardů.
Zajišťuje vysokou reprodukovatelnost mezi přístroji stejné konstrukce.
Metoda je vhodná pro průmyslovou kontrolu kvality, výzkum vysokomolekulárních komplexů a biotechnologické aplikace.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozšíření spektra kalibračních standardů a aplikace na reálné komplexní vzorky.
Integrace Bayesovské kalibrace do automatizovaných pracovních postupů QA/QC.
Optimalizace softwarových nástrojů pro zrychlení výpočtů a zpracování velkých datasetů.
Závěr
Studie představila spolehlivý pravděpodobnostní přístup ke kalibraci CDMS, který zohledňuje nejistoty v hmotnostech standardů.
Byla dosažena reprodukovatelnost mezi dvěma prototypy v rámci 0.4 % a vynikající přesnost nábojové kalibrace (<0.1 e) a m/z kalibrace (~600 ppm).
Reference
- Todd A. R.; Jarrold M. F. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2020, 31(6), 1241–1248
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
A GPU ACCELERATED CDMS TRAP TRAJECTORY SIMULATOR AND OPTIMISER
2023|Waters|Postery
A GPU ACCELERATED CDMS TRAP TRAJECTORY SIMULATOR AND OPTIMISER David Langridge, Keith Richardson, Jeffery Brown, Kevin Giles Waters Corporation, Wilmslow, UK INTRODUCTION Charge detection mass spectrometry (CDMS) is an increasingly popular method for the analysis of large and heterogeneous ions.…
Klíčová slova
trajectory, trajectoryelit, elitoptimiser, optimisertube, tubevoltages, voltagestrap, trapcdms, cdmssimulator, simulatorgeometries, geometriesoptimisation, optimisationgpu, gpuelectrode, electroderesolution, resolutiongeometry, geometryion
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry
2025|Waters|Postery
A Streamlined Workflow for the Characterisation and Relative Quantification of Recombinant Adeno-Associated Viruses using Charge Detection Mass Spectrometry Anisha Haris1, David Eatough1, Rebecca J D’Esposito2, Andrew Tudor1, Edvinas Karmonas1, David Bruton1, Keith Richardson1, Jakub Ujma1, Chris Wheeldon1, Alistair Schofield1, Michael…
Klíčová slova
cdms, cdmscharge, chargefull, fullviruses, virusesadeno, adenoanalyser, analyserpackaged, packagedmass, massmda, mdarecombinant, recombinantstreamlined, streamlinedraavs, raavselit, elitrelative, relativefrequency
STABILITY CHARACTERIZATION OF MULTIPLE SEROTYPES OF ADENO-ASSOCIATED VIRUS USING CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY
2023|Waters|Postery
STABILITY CHARACTERIZATION OF MULTIPLE SEROTYPES OF ADENO-ASSOCIATED VIRUS USING CHARGE DETECTION MASS SPECTROMETRY 1 Rachel Koerber, 2Anisha Haris 1Susan Abbatiello and 1Andy Jarrell 1 Waters Corporation, Milford, MA, 2Waters Corporation, Wilmslow SK9 4AX, United Kingdom INTRODUCTION RESULTS Adeno-Associated Virus (AAV)…
Klíčová slova
aav, aavcapsid, capsidserotypes, serotypesempty, emptycharge, chargefull, fullgdh, gdhratios, ratioswere, werecapsids, capsidspartial, partialabundance, abundanceobserved, observedrelative, relativepopulation
Using Charge Detection Mass Spectrometry with an Electrostatic Linear Ion Trap and Heated Inlet for the Analysis of Protein Complexes
2025|Waters|Aplikace
Application Note Using Charge Detection Mass Spectrometry with an Electrostatic Linear Ion Trap and Heated Inlet for the Analysis of Protein Complexes Rosie Upton, Anisha Haris, Jakub Ujma, Kevin Giles, David Bruton, Keith Richardson, Ying Qing Yu, Bradley Davis, Madison…
Klíčová slova
complexes, complexeselectrostatic, electrostaticheated, heatedprotein, proteincharge, chargeinlet, inlettrap, trapmass, masslinear, linearspectrometry, spectrometryion, iondetection, detectionusing, usinganalysis, analysisstructural