Experimental characterization of automated emitter position optimization strategies for a new low-flow ion source and cartridge

Význam tématu

Proteomika s nízkým průtokem kombinovaná s hmotnostní spektrometrií vyžaduje přesnou polohu elektrosprejového emitera vůči orificiu vstupu, aby se maximalizovala citlivost a reprodukovatelnost měření. Automatizace této úlohy přispívá ke zvýšení výkonnosti analýzy a minimalizaci lidské chyby.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo experimentálně karakterizovat a porovnat různé automatizované strategie optimalizace polohy emitera v nové nízkoprůtokové Ion Source OptiSpray s cartridgem. Výsledky byly srovnány s konvenční 3rd party kolonkou v proteomických aplikacích s použitím FAIMS při vzorkových dávkách od 1 ng do 200 ng.

Použitá metodika a instrumentace

Pro optimalizaci polohy emitera byla vyvinuta softwareová rutina založená na prostorovém rozložení intenzity signálu jako funkce m/z a souřadnic X, Y, Z. Postup zahrnoval:

• X sken pro určení laterálního středu signálu
• Řadu YZ lineárních skenů při optimálním X pro vytvoření tepelné mapy intenzit
• Lineární regresi k definici diagonální osy s maximální intenzitou
• Skenování podél diagonály pro lokalizaci optimální polohy emitera

Instrumentace:

• Hmotový spektrometr Thermo Orbitrap Fusion Lumos Tribrid
• Ion Source OptiSpray s 3D motorovým stage a cartridge Thermo Scientific µPAC Neo 50 cm s pull‐emitorem
• UHPLC Thermo Vanquish Neo při průtoku 300 nL/min pro nano flow
• FAIMS modul s pevnou CV hodnotou –50 V
• Režimy DDA a DIA, data zpracována v Proteome Discoverer 3.1 s CHIMERYS a v Spectronaut 19

Hlavní výsledky a diskuse

Automatizovaná optimalizační rutina v nano flow režimu dosáhla lepšího proteomického krytí a nižší variability než vedoucí 3rd party kolona. Při dávkách 100–200 ng vzorku se počet identifikovaných peptidů a proteinů zvýšil o 10–14 %. U extrémně nízké dávky 1 ng přineslo dalších 0,5 mm posunutí emitera podél diagonály nárůst o 20 % peptidových a 3 % proteinových nálezů. Výsledky ukázaly vynikající reprodukovatelnost (CV < 10 %) a úzké šířky chromatografických špiček.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace subjektivního nastavování pozice emitera uživatelem
• Zvýšení citlivosti a hloubky proteomického rozboru při nízkých vzorkových dávkách
• Významné zlepšení opakovatelnosti mezi jednotlivými běhy
• Rychlá integrace do standardních proteomických workflow

Budoucí trendy a možnosti využití

Dále lze očekávat rozšíření automatizace o adaptivní řízení v reálném čase a použití strojového učení pro predikci optimální polohy emitera. Integrace s optimalizací gradientních metod nebo rozšíření do dalších aplikací (metabolomika, lipidomika) otevře nové možnosti v analytické chemii.

Závěr

Studie prokázala, že nová automatizovaná rutina pro polohu elektrosprejového emitera v Ion Source OptiSpray významně zvyšuje proteomickou citlivost, zlepšuje reprodukovatelnost a zjednodušuje laboratorní provoz. Dodatečné jemné nastavení po optimalizaci nabízí další výhodu zejména při použití FAIMS a velmi nízkých vzorkových množstvích.

Reference

V textu nebyly uvedeny konkrétní bibliografické citace.