CESI 8000 Plus High Performance Separation-ESI Module

Význam tématu

V moderní analytické chemii narůstá potřeba citlivých a vysoce selektivních metod pro separaci polárních a nabitých molekul a komplexních biomo­le­kul, jako jsou proteiny, proteoformy či post-translační modifikace (PTM). Konvenční kapalná chromatografie často naráží na omezení ve formě útlumu iontů (ion suppression), vysoké spotřeby vzorku a nižší separační účinnosti.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předloženého materiálu je představit modul CESI 8000 Plus High Performance Separation-ESI, který integruje kapilární elektroforézu s elektrosprayováním (CESI-MS), a demonstrovat jeho přínos pro zvýšení citlivosti, rozlišovací schopnosti a pokrytí analytů v různých aplikacích od metabolomiky až po charakterizaci bioterapeutik.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda CESI kombinuje ultra­nízký průtok (<50 nL/min) kapilární elektroforézy s přímým přenosem separovaných analy­tů do ESI-MS prostřednictvím jednotné OptiMS cartrige. Klíčové principy:

• Ultra nízký průtok minimalizuje útlum iontů a zvyšuje citlivost
• Jednotný vnitřní průměr kapilár od vzorku k poréznímu hrotu zajišťuje nulovou mrtvou zónu
• Vícečásticová injekce (multi-segment injection) umožňuje až 10× vyšší průtok analýz
• Přímé nastavení napětí (1–30 kV) a proudu (3–300 µA) pro optimalizaci separace a ionizace

Použitá instrumentace

Hlavní komponenty systému CESI 8000 Plus:

• OptiMS cartridge obsahující kapiláru se stejným vnitřním průměrem od vzorku k ESI hrotu
• ESI kovová jehla naplněná vodivou tekutinou pro elektrický kontakt
• Nástavec pro přímé „plug-and-spray“ připojení k různým MS zdrojům (SCIEX, Thermo, Bruker, Waters, …)
• Možnost doplňkové UV/VIS, PDA a LIF detekce v režimu samostatné CE
• Regulovatelné vzorkové zásobníky (nanoVials, microvials) s odečty 1–50 µL
• Software s vizuálním ovládacím rozhraním a přednahranými metodami

Hlavní výsledky a diskuse

Praktické příklady ukazují, že CESI-MS:

• Dosahuje až 100násobně menší spotřeby vzorku při lepší separační účinnosti než LC-MS
• Umožňuje detailní charakterizaci intact MAb a jejich glykosylačních forem s rozlišením izobarních modifikací
• Zvyšuje počet identifikovaných peptidů v mitochondrialních extraktech až o 30 % při spotřebě 100 ng vzorku
• Efektivně separuje isobarické metabolity (např. citrát vs. isocitrát) i sacharid-fosfáty v centrálním metabolismu
• Odstraňuje potlačení signálu při analýze nabitých a polárních metabolitů, peptidů a PTM bohatých proteinů

Přínosy a praktické využití metody

Implementace CESI 8000 Plus přináší:

• Maximální využití omezených či cenných vzorků (biopsie, CTC, FFPE, venomy, ADCs)
• Vysokou robustnost a opakovatelnost s minimálním carry-over
• Rychlý přechod mezi nanoLC a CESI díky mobilní konstrukci a jediné cartridgi
• Široké uplatnění v metabolomice, proteomice, glykoproteomice, QC bioterapeutik a farmaceutickém výzkumu

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšiřování CESI-MS v následujících oblastech:

• Vývoj vysoce multiplexovaných metod pro simultánní kvantifikaci metabolitů, PTM a proteinových komplexů
• Integrace s iontovým mobilitním rozdělením pro ještě lepší rozlišení isobarů
• Automatizace workflow pro klinickou metabolomiku a personalizovanou medicínu
• Pokročilá bioinformati­cká řešení pro analýzu hlubokých proteoformních profilů

Závěr

CESI 8000 Plus High Performance Separation-ESI Module představuje robustní a vysoce citlivé řešení pro separaci a analýzu polárních a nabitých sloučenin v kombinaci s MS detekcí. Díky ultra-nízkému průtoku, nulové mrtvé zóně a možnosti multi-segment injection se výrazně zvyšuje informační obsah a efektivita pracovišť zabývajících se proteomikou, metabolomikou a charakterizací bioterapeutik.

Reference

1. Kelly RT, Page JS, Zhao R, Qian W, Mottaz HM, Tang K, Smith RD. Anal Chem. 2008;80:143–149.
2. Schmidt A, Karas M, Dulks T. J Am Soc Mass Spectrom. 2003;14:492–500.