Ion Mobility for Metabolite Characterization: Improving Spectral Clarity of Data Independent Acquisitions

Význam tématu

Charakterizace metabolitů a degradačních produktů léčiv je zásadní pro správné hodnocení účinnosti a bezpečnosti nových sloučenin. Komplexní biologické matice často obsahují koelující či hmotnostně podobné interferenty, které znesnadňují jednoznačnou identifikaci analyzovaného metabolitu. Zavedení iontové mobility jako další orthogonální dimenze rozlišování přináší výrazné zlepšení spektrální čistoty a usnadňuje strukturální interpretaci.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikované poznámky je předvést, jak kombinace chromatografického rozdělení, driftového času a DIA (HDMSE) akvizice zvyšuje jistotu identifikace metabolitů na příkladu dextromethorfanových metabolitů. Studie demonstruje, že zapojení iontové mobility významně snižuje množství nežádoucích fragmentů a usnadňuje přidělení produktových iontů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly použity techniky:

• kapalinová chromatografie ve spojení s kvadrupólovým TOF hmotnostním analyzátorem (Vion IMS QTof),
• iontová mobilita (IMS) pro separaci na základě driftového času,
• DIA akvizice MSE s rozlišením nízké a vysoké energie (HDMSE),
• softwarové zpracování ve Waters UNIFI Scientific Information System pro výpočet kolizních průřezů (CCS).

Hlavní výsledky a diskuse

U dextromethorfanového metabolitu (2x + O) bez IMS byly fragmentní spektra silně zatížena koelujícími ionty matrice, což komplikovalo spolehlivé přiřazení produktových iontů. Při aktivní iontové mobilitě došlo k oddělení fragmentů interferujících látek na základě odlišného driftového času, čímž se výrazně pročistila vysoká energie spektra. Výsledkem je jasný a nezkreslený fragmentační vzorec daného metabolitu, což urychluje interpretaci a zvyšuje důvěru v identifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

Díky orthogonálnímu rozlišení iontové mobility lze v jediné analýze dosáhnout:

• vyšší selektivity a citlivosti při detekci nízkootokových metabolitů,
• rychlejší a jednoznačnější interpretace fragmentačních spekter,
• vyhnutí se složitému nastavování vylučovacích či zařazovacích seznamů pro DDA,
• možnost identifikace na základě čtyř parametrů: retenčního času, přesné hmotnosti, CCS a čistých fragmentačních profilů.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozvojem IMS technologií a vylepšením software lze očekávat:

• rozšíření CCS databází pro širší škálu metabolitů a degradačních produktů,
• integraci umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci komplexních matričních spekter,
• implementaci IMS-DIA přístupů v rutinních farmaceutických a toxikologických laboratořích,
• pokročilé kvantifikace stopových metabolitů v klinických, environmentálních i potravinářských aplikacích.

Závěr

Kombinace iontové mobility s datově nezávislou akvizicí HDMSE přináší významné zlepšení spektrální čistoty a zvyšuje jistotu identifikace metabolitů v komplexních matricích. Tento přístup umožňuje robustní a rychlou strukturální charakterizaci při minimalizaci interferencí a zjednodušuje analytickou práci v DMPK studiích.

Reference

1. Schadt S. et al. A Decade in the MIST: Learnings from Investigations of Drug Metabolites in Drug Development under the “Metabolites in Safety Testing” Regulatory Guidance. Drug Metab Dispos. 46, 865–878 (2017).
2. Waters Corporation. An Overview of the Principles of MSE, the Engine That Drives MS Performance. 720004036en (2011).