Eastern Analytical Symposium & Exposition 2022 Abstract Book

Význam tématu

Analytická chemie se stala centrálním nástrojem napříč farmacii, forenzikou, environmentální chemií, biotechnologií a konzervátorstvím. Pestrá paleta moderních metod — od hyphenovaných technik (LC-MS/MS, GC-QQQ) přes vysokorozlišené techniky (HRMS, ion mobility, SLIM, TIMS) až po spektrální metody (Raman, NIR, FT‑IR, A‑TEEM) a pokročilou elektrochemii či NMR s umělou inteligencí — umožňuje analýzu složitých matic, identifikaci stopových kontaminantů, charakterizaci bioterapeutik a rychlou podporu rozhodování v terénu. Důraz na udržitelnost, automatizaci a digitalizaci laboratoří zároveň mění paradigma práce a nasazení analytických postupů v průmyslu i výzkumu.

Cíle a přehled přednášek

• Prezentovat nové metody pro vysoce citlivou detekci analytů (biomarkery, PFAS, drogy, HCPs, oligonukleotidy) a jejich nasazení v klinice, průmyslu a forenzice.
• Popisovat pokroky v instrumentaci a integraci (kapilární LC pro nízký odpad, vakuově izolované kolony pro zvýšení rozlišení, 2D‑LC/MS pro komplexní charakterizaci AAVs).
• Upozornit na role strojového učení a AI (NMR dekódování, DNN pro automatickou analýzu CEST/CEST dat, ML pro A‑TEEM nebo pro klasifikaci Raman spekter).
• Diskutovat nejlepší praxe pro validaci, migraci metod a systémovou kvalifikaci (SST pro MSI, chromatografické simulátory, HILIC migrace).

Použitá metodika

• Chromatografie: RPLC, HILIC, IP‑RP‑LC, AEX, 2D‑LC (AEX → RPLC), sekvenční kapilární UHPLC a mikroLC pro vysokopropustné i mikro‑frakcionace; HPTLC jako environmentálně přívětivá separační technika.
• Hmotnostní spektrometrie: LC‑MS/MS (triple quadrupole) pro cílenou kvantifikaci; HRMS (QToF, Orbitrap) a ion mobility (SLIM, TIMS) pro rozlišení izomerů a komplexní profilování (glykanů, metabolomiky, impurities).
• Spektroskopie: Raman a SERS pro forenzní identifikaci vláken, OGSR a tělních tekutin; NIR/FT‑IR/A‑TEEM pro rychlou kvalifikaci potravin a kontrolu surovin; pump‑probe mikroskopie pro studium foto‑degradace pigmentů.
• NMR: multidimenzionální NMR a pokročilé numerické/metodické přístupy (covariance NMR, DNN pro dekoupling) pro charakterizaci biomolekul a bioterapeutik.
• Elektrochemie a biosenzory: magneto‑elektrochemické koncentrační platformy, LAS (light‑addressable electroanalysis), bioelektrokatalytické senzory a coulometric MS pro bezstandardní absolutní kvantifikaci proteinů.
• Vzorkování a přípravy: SPME, QuEChERS, online SPE‑UHPLC, specializované extrakční protokoly pro produced water či PFAS v biotělesných matricích.
• Datová analýza: chemometrie, PLS‑DA, GA, multibloková fúze dat A‑TEEM, statistické SST metody a simulační nástroje pro chromatografii a migraci metod.

Použitá instrumentace

• UHPLC/HPLC systémy (včetně kapilárních a mikroLC), různé stacionární fáze (HPS úpravy, fenylové CS‑sloupce, CHIRALPAK imobilizované fáze).
• Mass spectrometry: Triple quad (QQQ), QToF, Orbitrap, Exploris, mobilní QTOF s vysokovýkonnou ion mobility (SLIM, TIMS) a MALDI/IR‑MALDESI MSI.
• NMR spektrometry (vysoké i nízké pole), technologie pro 13C‑detekci a DNN‑řízené zpracování CEST/CEST dat.
• Raman, SERS zařízení (benchtop i přenosné), FT‑IR a A‑TEEM spektrometry pro kombinovaná absorbance‑fluorescence měření.
• Elektronová a optická mikroskopie (SEM/EDS, konfokální) pro mikroskopickou charakterizaci pigmentů, vláken a povrchových kontaminantů.
• Specializované příslušenství: vertikální mikroporézní pyrolýzery pro analýzu mikroplastů, vakuově izolované kolony, tablet processing workstation (TPW) pro automatizaci přípravy vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

• Citlivé elektronické a elektrochemické senzory: vývoj papírových a magneto‑koncentračních zařízení umožnil kvantifikaci NT‑proBNP do pM rozsahu; bioelektrokatalýza a senzory s enzymatickou/metabolickou amplifikací nabízejí rychlou detekci patogenů a znečišťujících látek.
• Bezproblémová integrace bezprotilátkových postupů v proteomice: orthogonální SPE, trapping micro‑LC‑MS a multidimenzionální čistící platformy přinášejí vysokou citlivost bez závislosti na imunofenotypových reagenčních sadách.
• NMR a AI: nasazení DNN pro dekodování komplikovaných NMR dat (13C decoupling, CEST) i covariance‑map přístupy umožní zachránit náročné biomolekulární projekty a automatizovat analýzy s kvantifikací nejistot.
• Proveditelnost přenosných technologií: Raman, NIR a menší MS zařízení se ukázaly jako vysoce užitečné pro on‑scene forenzní screening (drogy, OGSR, tělní tekutiny), přičemž kombinace technik (Raman + LIBS) značně zvyšuje selektivitu.
• Kvalita bioterapeutik: kombinace LC‑MS/MS, HRIM a proteomiky detekuje izomery, glykované a deamidované formy; coulometric MS přináší perspektivu absolutní kvantifikace proteinů bez interních standardů.
• Metodologické praktiky: potřeba nástrojů pro migraci LC metod byla adresována chromatografickými simulátory a analýzami systémové disperze; SST procedury (IR‑MALDESI MSI) poskytují objektivní metriky provozuschopnosti.
• Efekt: environmentální aplikace (PFAS v rybách a sedimentech), vyšetřování kontaminantů v produced water a mikroplastů byly úspěšně rozvinuty díky kombinaci cílených extrakcí a MS knihoven.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá triáž a rozhodování: přenosné Raman/NIR/IMS přístroje umožňují rychlé screeningy v terénu a zkracují dobu do rozhodnutí ve forenzice a bezpečnosti.
• Průmyslová kontrola kvality: kapilární LC, online SPE a automatizace přípravy vzorků (TPW) redukují spotřebu rozpouštědel, zvyšují průchodnost a snižují riziko expozice analytů.
• Biologická bezpečnost a farmaceutika: pokročilá LC‑MS a ion mobility kombinovaně s proteomikou urychlují identifikaci HCP a dalších CQA, podporují validaci výrobních procesů a zlepšují bezpečnost pacientů.
• Forenzika: kombinovaná spektroskopie (Raman/SERS + LIBS/LIBS + mikroskopie) zvyšuje šanci na diferenciaci izomerů drog, identifikaci OGSR a analýzu vláken či inkoustů.
• Udržitelnost: nástroje jako DOZN™2.0 a metody s menší spotřebou (HPTLC, microLC) podporují „zelené“ rozhodování při výběru reagenčních a procesních cest.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení AI/ML s instrumentací: autonomní analýza NMR, automatizovaná interpretace MS/MS (cyklické peptidy), a strojové učení pro spektrální fúzi (A‑TEEM + ML) budou standardem pro rychlou identifikaci a kvantifikaci.
• Miniaturizace a rozšíření „frugal science“: otevřené, modulární a cenově dostupné platformy (uc2, PlanktoScope) rozšíří přístup k analytice a umožní četné nasazení v občanském vědeckém prostředí a monitoringu životního prostředí.
• HR ion mobility a multidimenzionální MS: další zvýšení rozlišení izomerů a glykanů, lepší integrace s top‑down a middle‑down proteomikou pro plné mapování CQA v bioterapeutikách.
• Automatizace a digitalizace procesů: cloud‑based systémy pro správu dat z LC/Empower, automatizované dashboards a validované SST povedou k lepší reprodukovatelnosti a efektivitě v podnikovém měřítku.
• Zaměření na udržitelnost: rozvoj greener reagencií, kvantifikačních metrik dopadu (DOZN™2.0) a minimalizace odpadu v separačních postupech.

Závěr

Shrnutí tematických příspěvků Eastern Analytical Symposium 2022 ukazuje, že současná analytická chemie postupuje v paralelních směrech: zvýšení analytické citlivosti a selektivity (HRMS, ion mobility, SERS), lepší integrace s inteligentním zpracováním dat (AI/ML pro NMR, chemometrii), a zároveň snaha o udržitelnější, automatizovanější a dostupnější laboratorní procesy. Kombinace nových instrumentálních možností a pokročilé datové analýzy umožní řešit složité výzvy v lékařství, environmentální analytice, forenzice a výrobě léčiv.

Reference

• Souhrn vychází z abstraktů přednesených na Eastern Analytical Symposium & Exposition, Crowne Plaza Princeton Conference Center, listopad 2022. V textu nejsou uvedeny explicitní bibliografické reference.