Real-Time Collisional Energy Optimization on the Orbitrap Fusion Platform for Confident Unknown Identification

Význam tématu

Real-time optimalizace kolizní energie při rozpadu malých molekul v hmotnostní spektrometrii mající architekturu Tribrid umožňuje automatickou volbu nejvhodnějšího energetického nastavení pro každý analyzovaný prekurzor bez nutnosti opakovaných injekcí vzorku. Tato strategie zvyšuje kvalitu záznamu fragmentačních spekter, zlepšuje spolehlivost identifikace neznámých sloučenin a šetří čas i kapacitu analýz.

Cíle a přehled studie

Studie představuje novou akviziční metodu s názvem Assisted Collision Energy (ACE) ve verzi softwaru 3.1 pro Tribrid platformu Thermo Fisher. Cílem je v reálném čase sledovat úroveň nezreagovaného prekurzoru v iontovém pastu a na základě zvoleného prahu (např. 20 % zbývajícího signálu) určit optimální kolizní energii pro následující analytické FTMS2 spektrum. Metoda je testována na standardních směsích a na extraktu z čínského žen-šenu.

Použitá metodika a instrumentace

Ultrarychlá kapalinová chromatografie byla prováděna na systému Thermo Vanquish UHPLC s kolonou Thermo Accucore C18 (2,1×100 mm). Detekce probíhala na Orbitrap ID-X Tribrid hmotnostním spektrometru s FTMS1 (60 000 rozlišení), top-speed ddFTMS2 (30 000) a následným FTMS3 (15 000) za použití HCD aktivace. ACE akvizice zahrnuje pět skrytých iontových pastových skenů v úzkém m/z rozsahu kolem prekurzoru (±1 Th), z nichž se generuje pseudo-rozkladová křivka pro volbu ideální energie.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 5 575 sloučenin v databázi mzCloud ukázala vysokou variabilitu optimálních normalizovaných kolizních energií (průměr 43 ± 27 NCE). Při porovnání režimů stepped HCD a ACE HCD na modelové směsi žen-šenu došlo k průměrnému nárůstu signál-šum (S/N) o ~30 % ve FTMS3 spektru při použití ACE. Dále se ukázalo, že díky paralelnímu provádění iontových pastových testů nedochází k výraznému prodloužení cyklu analýzy, a to i při povolené maximalizaci časů injekce a počtu zkoumaných energií.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší kvalita a bohatší množství fragmentačních iontů pro lepší strukturální charakterizaci.
• Úspora vzorku a času díky eliminaci opakovaných injekcí s různými energiemi.
• Minimální dopad na celkový cyklus měření, kompatibilita se standardními Tribrid metodami.
• Jednoduchá implementace přes grafické uživatelské rozhraní v Method Editoru.

Budoucí trendy a možnosti využití

Real-time ACE lze rozšířit na další typy aktivací a platformy s paralelním zpracováním, například v kombinaci s iontovou mobilitou. Vývoj strojového učení pro predikci optimální energie předem by mohl dále zefektivnit akvizici. Dále se nabízí využití v komplexních metabolomických a proteomických workflow pro automatické vyladění podmínek v reálném čase.

Závěr

Assisted Collision Energy představuje robustní a snadno implementovatelnou strategii pro automatickou volbu kolizní energie v hmotnostních spektrometrech Thermo Tribrid. Metoda významně zlepšuje kvalitu a spolehlivost fragmentačních spekter bez podstatného prodloužení doby analýzy a nachází uplatnění při studiu neznámých látek i v rutině QA/QC.

Reference

• mzCloud Database (www.mzcloud.org)