Enhanced FT for Orbitrap Mass Spectrometry
Postery | 2011 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Orbitrapová hmotnostní spektrometrie je klíčová pro vysoce přesnou analýzu biomolekul i malých organických sloučenin. Zvýšení rozlišovací schopnosti přispívá k lepšímu oddělení izobarických složek, přesnějšímu stanovení elementárních složení a zvyšuje citlivost v proteomice, metabolomice či farmaceutické analýze.
Tato práce představuje metodu Enhanced Fourier Transform (eFT), která využívá fázové informace z časového signálu ke kombinaci absorpčního a velikostního spektra. Cílem je zdvojnásobit rozlišovací schopnost Orbitrapu při zachování stejné doby akvizice a nezměněné rychlosti analýzy v LC-MS spojeních.
Metodika eFT vychází z komplexních hodnot získaných Fourierovou transformací: reálné (Re) a imaginární (Im) složky. Klíčové kroky:
Instrumentace:
Implementace eFT skutečně poskytuje až 2× vyšší rozlišení při stejné délce transientiálu. U peptidů MRFA byla prokázána separace A+2 izotopů s rozlišením dvojnásobným oproti konvenční FT. U proteinu ubiquitin byla při 0,76 s transientiálu dosažena rozlišovací schopnost R≈56 000 místo R≈30 000. Hmotnostná přesnost zůstala v řádu 1–2 ppm, obdobně jako u mágnitudového spektra, aniž by se zvýšila doba cyklu LC-MS. Boční laloky píků dosahují 1–3 %, což je srovnatelné s konvenčními apodizačními okny.
Metoda umožňuje:
Očekávané směry rozvoje:
Enhanced FT pro Orbitrap představuje prakticky ověřené zlepšení rozlišovací schopnosti až dvojnásobně bez prodloužení doby akvizice nebo ztráty hmotnostní přesnosti. Metoda je kompatibilní s rutinními LC-MS workflow a přináší vyšší informační hodnotu spekter.
LC/HRMS, LC/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníVýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Orbitrapová hmotnostní spektrometrie je klíčová pro vysoce přesnou analýzu biomolekul i malých organických sloučenin. Zvýšení rozlišovací schopnosti přispívá k lepšímu oddělení izobarických složek, přesnějšímu stanovení elementárních složení a zvyšuje citlivost v proteomice, metabolomice či farmaceutické analýze.
Cíle a přehled studie
Tato práce představuje metodu Enhanced Fourier Transform (eFT), která využívá fázové informace z časového signálu ke kombinaci absorpčního a velikostního spektra. Cílem je zdvojnásobit rozlišovací schopnost Orbitrapu při zachování stejné doby akvizice a nezměněné rychlosti analýzy v LC-MS spojeních.
Použitá metodika a instrumentace
Metodika eFT vychází z komplexních hodnot získaných Fourierovou transformací: reálné (Re) a imaginární (Im) složky. Klíčové kroky:
- Extrakce fázových parametrů φ₀ a t₀ kalibrací při synchronizaci detekce po injekci iontů.
- Výpočet absorpčního (A(p)) a disperzního spektra (D(p)).
- Vytvoření vylepšeného spektra ES(p) váženou kombinací absorpce a velikosti a aplikací FIR filtru pro potlačení bočních laloků.
- Hanningova apodizace a trojné doplnění nul pro optimalizaci tvaru píků a minimalizaci spektrálních přeslechů.
Instrumentace:
- C-trap s řízenou kolizní komorou pro excitaci iontů před Orbitrapem.
- Orbitrap analyzátor s modifikovanou elektronikou pro zkrácení zpoždění detekce na <0,6 ms.
- Adaptovaný předzesilovač a stabilizace napětí pro přesné načasování měření transientiálního signálu.
Hlavní výsledky a diskuse
Implementace eFT skutečně poskytuje až 2× vyšší rozlišení při stejné délce transientiálu. U peptidů MRFA byla prokázána separace A+2 izotopů s rozlišením dvojnásobným oproti konvenční FT. U proteinu ubiquitin byla při 0,76 s transientiálu dosažena rozlišovací schopnost R≈56 000 místo R≈30 000. Hmotnostná přesnost zůstala v řádu 1–2 ppm, obdobně jako u mágnitudového spektra, aniž by se zvýšila doba cyklu LC-MS. Boční laloky píků dosahují 1–3 %, což je srovnatelné s konvenčními apodizačními okny.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje:
- Zvýšit důvěru identifikace peptidů a malých metabolitů.
- Snížit dobu měření při zachování nebo zlepšení kvality spektra.
- Zvýšit počet detekovaných kandidátů v datových dependentních analýzách.
- Ušetřit čas v rutinních QA/QC protokolech i high-throughput studiích.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry rozvoje:
- Dalsí optimalizace algoritmů eFT integrovaných v reálném čase pro ultra-vysoké rozlišení.
- Kombinace eFT s umělou inteligencí pro automatizované zpracování a dekonvoluci složitých směsí.
- Aplikace v přesné kvantifikaci biomarkerů a v klinické metabolomice.
- Vývoj nových orbitrapových modulů s ještě nižší latencí a vyšší stabilitou fázového měření.
Závěr
Enhanced FT pro Orbitrap představuje prakticky ověřené zlepšení rozlišovací schopnosti až dvojnásobně bez prodloužení doby akvizice nebo ztráty hmotnostní přesnosti. Metoda je kompatibilní s rutinními LC-MS workflow a přináší vyšší informační hodnotu spekter.
Reference
- B. A. Vining, R. E. Bossio and A. G. Marshall, Anal. Chem., 1999, 71 (2), pp 460–467
- S. C. Beu, G. T. Blakney, J. P. Quinn, C. L. Hendrickson, A. G. Marshall, Anal. Chem., 2004, 76, pp 5756–5761
- A. Makarov, Theory and Practice of the Orbitrap Mass Analyzer, in Practical Aspects of Trapped Ion Mass Spectrometry, ed. R. E. March and J. F. Todd, CRC Press, 2009
- A. G. Marshall, F. R. Verdun, Fourier Transforms in NMR, Optical and Mass Spectrometry, Elsevier, 1990
- R. G. Lyons (ed.), Understanding Digital Signal Processing, Prentice Hall, 2004
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Developments in Orbitrap mass spectrometry on a modified Tribrid mass spectrometer
2019|Thermo Fisher Scientific|Postery
Developments in Orbitrap mass spectrometry on a modified Tribrid mass spectrometer Jesse Canterbury1, Graeme McAlister1, Michael Senko1, Romain Huguet1, Aaron Robitaille1, Arne Kreutzmann2, Konstantin Aizikov2, Dmitry Grinfeld2, and Alexander Makarov2 1Thermo Fisher Scientific, San Jose, California, USA; 2Thermo Fisher Scientific,…
Klíčová slova
φsdm, φsdmtmt, tmtfft, fftphisdm, phisdmelectrode, electrodetrap, traporbitrap, orbitrappressure, pressurecentral, centralmagnitude, magnitudeion, iondecay, decaylowered, loweredvoltage, voltageions
Rapid Proteome Analysis Using DIA and Super-Resolution Orbitrap Mass Spectrometry
2021|Thermo Fisher Scientific|Postery
Rapid Proteome Analysis Using DIA and Super-Resolution Orbitrap Mass Spectrometry Sophia Steigerwald1; Lili Niu2; Kyle Fort3; Arne Kreutzmann3; Daniel Marc Mourad3; Konstantin Aizikov3; Dmitry Grinfeld3; Alexander A. Makarov3; Florian Meier1,4; Matthias Mann1, 2 Max Planck Institute of Biochemistry, Planegg, Germany;…
Klíčová slova
φsdm, φsdmeft, eftdia, diacycle, cycletime, timetransient, transientsuper, supergroups, groupsproteome, proteomeseconds, secondsprotein, proteindirectdia, directdiaorbitrap, orbitrapmass, massresolution
Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab
2012|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Symposium: New Alternatives in HighResolution Mass Spectrometry Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab Alexander Makarov March 14, 2012 What is Orbitrap™ analyzer? Orbitrap analyzer = = Orbital trapping + Image current detection + Electrodynamic squeezing + External pulsed…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrapabundance, abundancerelative, relativehcd, hcdions, ionstrap, trapanalyzer, analyzerltq, ltqvelos, velospreamplifier, preamplifiermass, masshigh, hightic, ticmakarov, makarovfrequency
Orbitrap Exploris Isotope Solutions: Using multiple microscans to enhance precision and accuracy for the ratios of minor isotopologues
2023|Thermo Fisher Scientific|Technické články
Technical note | 002087 Isotope ratio MS Orbitrap Exploris Isotope Solutions: Using multiple microscans to enhance precision and accuracy for the ratios of minor isotopologues Authors Introduction Nils Kuhlbusch, Andreas Hilkert, For highly precise and accurate isotope ratio measurements using…
Klíčová slova
isotope, isotopeeft, eftmicroscans, microscansorbitrap, orbitrapisotopologues, isotopologuesexploris, explorisratio, ratiomicroscan, microscansulfate, sulfatesubstitutions, substitutionsmultiple, multipleisox, isoxmass, massisotopologue, isotopologuediscussed