Single Source Solution for Low Flow Chromatography

Význam tématu

Redukce průtokových rychlostí v kapalinové chromatografii spojené s elektrospray ionizací vede ke zvýšení efektivity přenosu iontů a citlivosti hmotnostní spektrometrie. Zatímco nanoflow režimy (50–500 nL/min) nabízejí maximální citlivost, jsou limitovány dlouhými běhy a nižší robustností. Naopak analytické toky (300–1000 µL/min) umožňují vysokou propustnost vzorků, avšak za cenu nižší citlivosti. V posledních letech mikroflow LC-MS (1–200 µL/min) představuje kompromis mezi citlivostí, robustností a výtěžností analýzy, což je klíčové zejména v bioanalytice a farmaceutickém výzkumu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout jediný ionizační zdroj OptiFlow Turbo V, který pokryje plné spektrum nízkých průtoků (nanoflow i mikroflow) a současně poskytne vysokou citlivost, robustnost a snadnou manipulaci. Využitím návrhu experimentu (DOE) byly optimalizovány kritické parametry zdroje tak, aby bylo možné rychlé přepínání mezi režimy bez nutnosti detailního ladění.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky zahrnovaly SWATH Acquisition Performance Kit pro nanoflow testy, signální peptid FTISADTSK pro mikroflow robustnost a směs malých molekul pro citlivostní srovnání. Chromatografie byla prováděna na systémech NanoLC 425 (trap-elute mód) a M5 MicroLC. Hmotnostní spektrometrii obstarávaly systémy QTRAP 6500+, 6500 a 5500 a TripleTOF 6600+ vybavené rozhraním OptiFlow. Návrh experimentu (DOE) zahrnoval proměnné jako pozice stříkací hlavy, výtlačná protruze, tok pomocných plynů a ionizační napětí. Data zpracována v softwaru MultiQuant, PeakView (SWATH) a ProteinPilot.

Hlavní výsledky a diskuse

DOE potvrdilo, že optimální nastavení lze standardizovat bez uživatelského ladění. Vyvinuté SteadySpray elektrody (20, 25, 50 µm) a sondy umožňují pokrýt průtoky 100–1000 nL/min a 1–200 µL/min. Při mikroflow (3 µL/min) zdroj dosáhl sekundární variace CV 3,6 % přes 1 150 injekcí. Citlivostní srovnání s analytickým tokem (500 µL/min) ukázalo nárůst integrační plochy až 6,7× a S/N poměru až 33,5×. U nanoflow režimu proběhly proteomické analýzy po dobu 30 dnů bez významného nárůstu tlaku, což potvrzuje odolnost elektrod. V porovnání s NanoSpray III zdrojem dosáhla OptiFlow obdobných výsledků: rozdíly v identifikaci proteinů a peptidů byly pod 2 %, u SWATH kvantifikace pod ±5 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé přepínání mezi nanoflow a mikroflow za pár minut
• Plug-and-play elektrody a sondy bez potřeby ladění
• Optimalizovaná geometrie pro minimální mrtvý objem a stabilní tok
• Vysoká citlivost i při vyšší propustnosti vzorků
• Robustnost ověřená statisíci injekcemi a dlouhodobými běhy

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj nízkoproudé LC-MS bude směřovat k dalšímu zmenšování spotřeb vzorků, automatizaci výměny sond a elektrod, integraci s mikrofluidními čipy a rozšíření aplikací v oblasti single-cell proteomiky, klinické diagnostiky a environmentální analýzy. Synergie s pokročilými datovými přístupy (SWATH, DIA) umožní hlubší biologické zkoumání i při omezeném množství vzorku.

Závěr

OptiFlow Turbo V Source představuje nový standard pro nízkoproudou LC-MS analýzu. Kombinuje citlivost nanoflow ionizace s robustností mikroflow režimu a přináší uživatelskou přívětivost díky přednastaveným sondám a elektrodám. Umožňuje vědcům volit optimální průtok pro každý projekt, aniž by obětovali výkon nebo spolehlivost.

Reference

1. Covey TR, Schneider BB, Javaheri H, Ivosev G, Corr JJ, Kovarik P. Electrospray and MALDI mass spectrometry: Fundamentals, instrumentation, practicalities, and biological applications. In: ESI, APCI, and MALDI. A Comparison of the Central Analytical Figures of Merit: Sensitivity, Reproducibility, and Speed. Hoboken: John Wiley & Sons; 2010. p. 443–490.
2. Schneider BB, Javaheri H, Covey TR. Ion Sampling Efficiency Under Conditions of Total Solvent Consumption. Rapid Commun Mass Spectrom. 2006;20:1538–1544.
3. SWATH Acquisition Performance Kit Standard Operating Protocol. SCIEX.
4. OptiFlow Interface for TripleTOF 6600 System: Switch from Nanoflow LC to Microflow LC in Minutes. SCIEX Technical Note RUO-MKT-02-7219-B.