Thermo Scientific Orbitrap Elite Hybrid Mass Spectrometer

Význam tématu

V moderní analytické chemii hraje vysoce rozlišená hmotnostní spektrometrie klíčovou roli při analýze komplexních biologických a environmentálních vzorků. Ultravysoce rozlišené přístroje umožňují odlišit izobarické složky, detekovat stopové koncentrace látek a poskytují kvalifikované informace o struktuře biomolekul, což je zásadní např. v proteomice, metabolomice a lipidomice.

Cíle a přehled studie / článku

Prezentovaná technologie Orbitrap Elite od Thermo Scientific integruje dvoukomorový lineární iontový pastový analyzátor s novým vysocefrekvenčním Orbitrapem. Cílem je dosáhnout ultravysoce rozlišené analýzy (>240 000 FWHM), zvýšit rychlost skenování, citlivost a rozšířit dynamický rozsah pro náročné aplikace v proteomice, metabolomice a farmakometabolomice.

Použitá metodika a instrumentace

Orbitrap Elite je založen na následujících klíčových prvcích:

• Ionizace: ESI (electrospray) se S-lens a neutral blocking technologií.
• Mass analyzéry: kvadrupólový filter, vysokotlaká a nízkotlaká buňka lineárního iontového pastiva, C-trap, HCD buňka pro vysoké energické kolizní disociace.
• Detekce: nový preamplifikátor obrazu proudu pro zvýšenou citlivost.
• Orbitrap: vysocefrekvenční geometrie s pokročilým zpracováním signálu.
• Možnosti fragmentace: CID, HCD, volitelně ETD a inteligentní DDDT řízení více technik v jedné analýze.
• Software: Xcalibur, Proteome Discoverer, ProSightPC, Xtract, Pinpoint, SimGlycan, MetWorks, Mass Frontier, SIEVE, ProteinCenter.

Hlavní výsledky a diskuse

Analytické metody na Orbitrap Elite prokázaly:

• Rozlišení přes 240 000 FWHM (m/z 400), což představuje až 4× nárůst oproti předchůdcům.
• Rychlost skenování 4× vyšší než dřívější modely, kompatibilní s úzkými UHPLC píky.
• Citlivost zvýšená díky novému preamplifikátoru, pro hlubší proniknutí do komplexních vzorků.
• Komplementární fragmentační módy (HCD a ETD) poskytují lepší pokrytí sekvence proteinů a PTM analýzu.
• V proteomice výrazně vyšší počet identifikovaných proteinů i při minimálních vzorcích (E. coli, TMT značení).
• V metabolomice schopnost rozlišit izobarické a izotopové jemné struktury, provést MSn de novo strukturní elucidaci během UHPLC času.

Přínosy a praktické využití metody

Orbitrap Elite nabízí uživatelům:

• Vysokou důvěryhodnost identifikace a kvantifikace v proteomice i metabolomice.
• Možnost analýzy intactních proteinů, PTM, top-down proteomiky a kvantitativní projektování biomarkerů.
• Detailní strukturální informace díky MSn stromům fragmentace.
• Podporu rutinní 24/7 provozuschopnost v QA/QC a výzkumných laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Technologie Orbitrap Elite položí základy pro další rozvoj v oblasti:

• Integrace AI a strojového učení pro automatizované zpracování velkých datových sad.
• Klinickou proteomiku a single-cell analýzu pro personalizovanou medicínu.
• MS zobrazování (imaging Mass Spectrometry) v tkáňových studiích.
• Cloudové a on-line platformy pro sdílení a porovnávání spektrálních a strukturních dat.
• Pokročilé separační techniky (microfluidika, CE-MS, ion mobility) ve spojení s vysokým rozlišením.

Závěr

Orbitrap Elite představuje významný posun ve výkonnosti hmotnostní spektrometrie. Kombinace ultravysoce rozlišeného Orbitrap analyzátoru, rychlého skenování, citlivé detekce a široké škály fragmentačních režimů otvírá nové možnosti pro detailní analýzu proteinů, metabolitů a komplexních biologických vzorků.

Použitá instrumentace

Viz sekce metodika: ESI, S-lens, quadrupole, octopole, C-trap, HCD cell, ETD option, high-field Orbitrap analyzer, new pre-amplifier, Xcalibur DS a aplikační software.