First choice in high resolution mass spectrometry with Orbitrap mass analyzer technology for screening, confirmative and quantitative analyses

Význam tématu

Vysoká hmotnostní rozlišení a přesnost hmotnostního spektra jsou zásadní pro screening, potvrzující a kvantitativní analýzy v oblasti potravinářské a environmentální kontroly, forenzní toxikologie, dopingu a omických disciplín. Orbitrapové analyzátory poskytují spolehlivé údaje v režimu full-scan i MS/MS, umožňují retrospektivní zpracování dat a minimalizují falešné pozitivní či negativní nálezy.

Cíle a přehled studie / článku

Tento white paper popisuje vývoj Orbitrapové technologie od prvního Exactive™ přístroje (2008) přes hybridní Q Exactive™ (2011), jeho cenově dostupnou verzi Focus (2014) až po nejnovější Q Exactive™ HF-X (2017). Cílem je shrnout výhody vysokého rozlišení a přesnosti hmoty, flexibilitu metod a přínosy pro různé analytické aplikace.

Použitá metodika a instrumentace

V dokumentu se uvádějí následující přístrojové systémy Thermo Scientific:

• Exactive™ Orbitrap™ MS (single-stage, 2008)
• Q Exactive™ hybrid quadrupole-Orbitrap™ MS (2011)
• Q Exactive™ Focus (2014)
• Q Exactive™ HF-X (2017)

Metody zahrnují full-scan měření s rozlišením až 500 000 FWHM, data dependent a data independent acquisici, paralelní reakční monitoring (PRM), on-the-fly přepínání polarity, vyhodnocení jemné izotopické distribuce a retrospektivní data-mining.

Hlavní výsledky a diskuse

Orbitrapové analyzátory nabídly výrazně vyšší rozlišení (>200 000 až 500 000 FWHM) než Q-TOF (20 000–80 000), zejména v nízkém rozsahu m/z 50–300. Rozlišení umožňuje diskriminaci fragmentů a interferencí, přesnou korekci izotopických štěrbin a potvrzení elementárního složení.
Masová stabilita zůstává v jednotkách ppm po stovkách analýz bez nutnosti opakované kalibrace, i při dlouhých gradientních LC bězích a přepínání polarity. Lineární dynamický rozsah full-scan měření přesahuje 5 řádů a limity detekce (LOD) i kvantifikace (LOQ) jsou srovnatelné s triple-kvadrupólovou technologií.

Přínosy a praktické využití metody

Orbitrapové MS přístroje umožňují:

• Univerzální screening a cílené stanovení jedním nastavením metody
• Retrospektivní analýzu nových cílových látek
• Vysokou selektivitu v PRM režimu díky užší extrakčním oknům fragmentů
• Nízký objem vzorku (Focus verze) při zachování citlivosti
• Vysoce reprodukovatelné výsledky v omických aplikacích (proteomika, metabolomika, lipidomika)

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se další zlepšení rychlosti a rozlišení, integrace strojového učení pro automatizované zpracování spekter, rozšíření databází pro identifikaci neznámých látek a aplikace v reálném čase pro klinickou diagnostiku, environmentální monitorování a průmyslové procesy. Rostoucí popularita top-down proteomiky a zobrazovací hmotnostní spektrometrie povede k dalším inovacím.

Závěr

Orbitrapová technologie se etablovala jako standard pro vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrii díky své kombinaci ultra-vysokého rozlišení, přesnosti hmoty, robustnosti a flexibility metod. Vhodná je pro rutinní i výzkumné aplikace napříč obory.

Reference

1. Bromirski M. Thermo Fisher Scientific. Exactive Orbitrap (2008).
2. Bromirski M. Exactive screening – Literature Review.
3. Q Exactive hybrid quadrupole-Orbitrap (2011).
4. Q Exactive HF-X (2017) Olsen J. Proteome Res., 2017.
5. Kaufmann A. Anal Bioanal Chem, 2012;403(5):1233–1249.
6. Maurer HH. Arch Toxicol, 2016;90(9):2161–2172.
7. Orbitrap quantitation – Literature Review.
8. User success stories – WP64911.
9. Rochat B. J Am Soc Mass Spectrom, 2017;28(4):709–722.
10. mzCloud database (HighChem LLC).
11. Zacs D. J Chromatogr A, 2014;1366:73–83.
12. Grund B. J Pharm Biomed Anal, 2016;124:48–56.
13. Rajski Ł. Gomez-Ramos Mdel M. Fernández-Alba AR. J Chromatogr A, 2014;1360:119–127.
14. Junot C. Mass Spectrom Rev, 2014;33:471–500.
15. Aceña J. Anal Bioanal Chem, 2015;407:6289–6299.
16. Huang MQ. Bioanalysis, 2013;5:1269–1276.
17. Meyer MR. Bioanalysis, 2014;6:2275–2284.
18. Rochat B. Trends Analyt Chem, 2016;81:151–164.