Enhancing ion sampling effciency, ion transmission and detection on a triple quadrupole platform

Význam tématu

Triple kvadrupólové hmotnostní spektrometry (LC–MS/MS) patří mezi nejpoužívanější nástroje pro citlivou detekci a kvantifikaci analytů v potravinářské, environmentální a bioanalytické praxi. Zvyšování účinnosti iontového vstupu, přenosu a detekce je zásadní pro snižování limitu detekce, zlepšení kvantitativní přesnosti a zkrácení doby analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo upravit stávající špičkový systém LCMS-8050 tak, aby přinesl vyšší citlivost a robustnost, aniž by se zvýšila hospodárnost provozu. Autoři představili inovace na úrovni iontového sampling zařízení, nového iontového průvodce (UF-Qarray) a zlepšené vakuové účinnosti s cílem:

• maximalizovat šířku signálu a poměr S/N,
• zrychlit data acqusition až na 30 000 u/s,
• udržet rychlé přepínání polarity za 5 ms,
• zachovat dlouhodobou stabilitu signálu.

Použitá metodika a instrumentace

Modifikace systému LCMS-8050 proběhla výměnou samplingové trysky a integrací nového iontového vedení UF-Qarray doplněného o UF-Lens a zefektivněným desolvačním vedením (DL). Iontizace probíhala pomocí horké elektrospreje (heated ESI), doplněné o vysoko­teplotní blok a sušící plyn ke zvýšení odstraňování solventu. Optimalizace MRM parametrů, včetně kolizního napětí a energetických podmínek, se provedla automatizovaně v rámci softwaru LabSolutions. Vzorky zahrnovaly standardy pesticidů, verapamil v plazmě a fosfolipidy v lidském séru. Příprava vzorků: ředění standardů v mobilní fázi, proteinová precipitace pro biologické matice.

Hlavní výsledky a diskuse

• UF-Qarray zvýšil signál pesticidů fenoxaprop-ethyl, clofentezin a triclopyr 3,3–4,4násobně oproti předchozí verzi bez zvýšení šumu.
• Prekurzorové skenování fosfolipidů (m/z 184) odhalilo až dvojnásobný počet signálů se zvýšenou intenzitou na LCMS-8060 vs. LCMS-8050.
• Verapamil v lidské plazmě byl kvantifikován v rozsahu 0,0001–50 ng/mL s lineárním koeficientem r2=0,9988 a IDL 14,3 ag na kolonu.
• Při simultánním sledování 105 pesticidů (300 pg/mL) při přepínacím čase 5 ms a loop time 400 ms bylo dosaženo 20 datových bodů na analyt s RSD signálu 3–5 %.
• Robustnost demonstrovala kontinuální analýzu alprazolamu v proteinem precipitované plazmě (>2400 injekcí během šesti dnů) s méně než 5 % RSD, přičemž krátkodobý výpadek vakua neměl vliv na výkon.

Přínosy a praktické využití metody

Díky zvýšené účinnosti iontového úvodu a vedení se LCMS-8060 uplatní v náročných biofarmaceutických analýzách, environmentálním screeningu nebo potravinářském dozoru, kde je nutná detekce stopových množství v komplexních matricích. Rychlé přepínání polarity a vysoká scanovací rychlost umožňují multi-analytické metody s vysokou propustností.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem je automatizace optimalizace MRM metod pro rostoucí počet analytů, integrace umělé inteligence pro predikci iontových parametrů, a využití upravených iontových průvodců v kombinaci s vysokorezolučními m/z filtry pro širokospektrální metabolomiku.

Závěr

Modifikovaný systém LCMS-8050 přináší zásadní zlepšení v citlivosti, rychlosti a stabilitě pro triple kvadrupólové MS/MS analýzy. Nová konstrukce iontového samplingového zařízení UF-Qarray a optimalizovaná vakuová architektura umožňují ultranízké detekční limity, vysokou opakovatelnost a robustnost nezbytnou pro kritické aplikace v analytické chemii.

Reference

Asano N., Ueda M., Fukui W., Ogura T., Mukaibatake K. Enhancing ion sampling efficiency, ion transmission and detection on a triple quadrupole platform. ASMS 2015 TP076.