Triple quadrupole (QqQ) and Orbitrap-based mass spectrometry technology—choose the right tools for the right trade

Význam tématu

Analytika pomocí kapalinové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií je klíčová pro identifikaci a kvantifikaci látek v rozmanitých a složitých vzorcích. Narůstající požadavky na citlivost, selektivitu a rychlost vyvolávají potřebu pokročilých MS technologií, které zajistí spolehlivost a efektivitu analýz.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předkládané bílé knihy je shrnout nejnovější inovace v oblasti triple kvadrupolových (QqQ) a Orbitrap založených hmotnostních analyzátorů, porovnat jejich schopnosti a doporučit optimální nástroje pro různé analytické aplikace.

Použitá metodika a instrumentace

Analytické rozdělení probíhá pomocí LC-MS. U QqQ systémů (Thermo Scientific TSQ Fortis, TSQ Altis, TSQ Quantis) se využívá tandemová konfigurace Q1 – q2 (kolizní buňka) – Q3, umožňující režimy SIM, SRM a H-SRM s nastavitelnými šířkami průchodu (0,7–0,2 Da) a rychlostmi až 600 SRM/s. Vybrané ionty jsou fragmentovány v kolizní buňce a v Q3 analyzovány pro maximální selektivitu.
Orbitrap systémy (např. Thermo Scientific Q Exactive Focus) spojují kvadrupolový filtr s C-trap, HCD buňkou a Orbitrap analyzátorem, dosahujícím rozlišení až 70 000 (FWHM) při hmotnosti m/z 200 a přesností lepší než 1 ppm. Data se zpracovávají v softwaru XCalibur a pro retrospektivní analýzu lze využít Compound Discoverer, Sample Profiler, mzCloud, ChemSpider či vlastní knihovny mzVault.

Hlavní výsledky a diskuse

• QqQ technologie poskytuje v režimu SRM vysokou citlivost a selektivitu pro cílenou kvantifikaci stopových koncentrací s minimálním rušením.
• H-SRM režim nabízí nastavitelnou šířku analýzy pro optimalizaci poměru signál–šum.
• Orbitrap HRAM-MS umožňuje paralelní monitorování všech fragmentů (PRM) v jednom skenu, plný rozsah MS a MS/MS, široký lineární rozsah až 5 řádů a silnou podporu retrospektivní identifikace díky vysoké přesnosti a rozlišení.
• Příklad rozlišení izobarům ukazuje snížení chyby z 6,5 ppm při rozlišení ~20 000 na 0,32 ppm při 70 000 (m/z 200).
• Porovnání technologií ukazuje, že HRAM je nejlepší volbou pro netargetované screeningy a kvantifikace, zatímco QqQ exceluje v cílené kvantifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

Metody nacházejí uplatnění v detekci pesticidů v potravinách, kontaminantů ve vodách, drog a jejich metabolitů v toxikologii, antidosinzích testech a klinickém výzkumu. Klíčové benefity zahrnují vysokou citlivost, selektivitu, robustnost, jednoduchost optimizace metod a snížené náklady na analýzu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další zvýšení rozlišení, rychlosti skenování a automatizace metodiky včetně implementace umělé inteligence pro návrh a optimalizaci metod, rozvoj rozsáhlých retrospektivních databází a adaptace na laboratorní vysokopropustné provozy.

Závěr

Triple kvadrupolové a high-resolution Orbitrap systémy poskytují komplementární výhody. QqQ se hodí pro cílenou kvantifikaci s maximální citlivostí a throughputem, Orbitrap podporuje komplexní screening, identifikaci neznámých a retrospektivní analýzu díky vysoké přesnosti a rozlišení. Výběr přístroje by měl vycházet z konkrétních analytických požadavků.

Reference

• Rajski Ł, Gómez-Ramos Mdel M, Fernández-Alba AR (2014) Large pesticide multiresidue screening method by liquid chromatography-Orbitrap mass spectrometry in full scan mode applied to fruit and vegetables. J Chromatog A 1360: 119-127.